Ciências
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SUMÁRIO
DO V OLUME
CIÊNCIAS 1. Iniciando uma viagem ao Universo 1.1 Origem do Universo 1.2 Os constituintes do Universo 2. Uma viagem espacial ao Sistema Solar 2.1 O Sistema Solar e seus componentes 2.2 O nosso Astro-Rei é ou não o centro do Universo? 2.3 Conhecendo os planetas 2.4 Conhecendo o Astro-Rei: o Sol 2.5 As relações entre o Sol e a Terra 2.6 Decomposição da luz do Sol: compreendendo as cores do arco-íris 3. O homem tenta orientar-se no tempo e no espaço 3.1 O homem orienta-se no tempo 3.2 O homem orienta-se no espaço 4. A natureza em ritmo 4.1 As estações do ano 4.2 Horário de verão 4.3 Será que temperatura e calor são a mesma coisa? 4.4 As espécies e os ritmos biológicos 4.5 Previsão do tempo 5. Nosso planeta Terra: o ar que nos cerca 5.1 A composição da atmosfera 5.2 As camadas da atmosfera 5.3 Ar comprimido e ar rarefeito 5.4 Pressão Atmosférica 5.5 Aplicações da pressão atmosférica 5.6 Altitude e pressão atmosférica 6. Nosso Planeta Terra ou Nosso Planeta Água? 6.1 Na natureza, a água se move em um ciclo
5 5 9 22 22 23 25 36 38 42 45 45 46 53 53 57 58 63 66 70 70 72 74 76 78 79 82 82
6.2 A importância da água para os seres vivos
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6.3 A água não é um recurso infinito
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6.4 Do que a água é composta? 6.5 A água exerce pressão 6.6 A água e o princípio dos vasos comunicantes 6.7 A água e o Princípio de Pascal 6.8 Por que podemos flutuar na água? 7. Litosfera, a superfície sólida do planeta 7.1 Viagem ao centro da Terra 7.2 Os tipos de rocha 7.3 Minerais
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99 99 102 108
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SUMÁRIO COMPLETO VOLUME 1 UNIDADE:
TERRA E UNIVERSO
1. Iniciando uma viagem ao Universo 2. Uma viagem espacial ao Sistema Solar 3. O homem tenta orientar-se no tempo e no espaço 4. A natureza em ritmo 5. Nosso planeta Terra: o ar que nos cerca 6. Nosso Planeta Terra ou Nosso Planeta Água? 7. Litosfera, a superfície sólida do planeta
VOLUME 2 8. O Universo formado por matéria UNIDADE:
TECNOLOGIA E SOCIEDADE
9. Cuidando do nosso planeta UNIDADE:
VIDA E AMBIENTE
10. Os habitantes do planeta Terra 11. Cadeias e teias alimentares 12. Os seres vivos interagem entre si
VOLUME 3 UNIDADE:
SER HUMANO E SAÚDE
13. O ciclo da vida 14. Qualidade de vida 15. Preservando a saúde 16. Nosso sistema de nutrição
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Ciências
Ciências
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Iniciando uma viagem ao Universo
UNIDADE: T ERRA E UNIVERSO 1. INICIANDO
UMA VIAGEM AO UNIVERSO
Certamente você já deve ter ouvido a seguinte pergunta: de onde viemos? Como foi que o mundo começou? Qual é o tamanho do Universo? Esse desejo de compreender as nossas origens é tão antigo quanto a história da humanidade. Você consegue responder, com certeza, a alguma dessas perguntas? 1.1 Origem do Universo
Em todas as partes do mundo, algumas culturas já tentaram explicar, de alguma forma, a origem do
Universo. No entanto, atualmente, esse desejo de conseguir explicações para tal fato está mais vivo do que nunca!
Minhas ideias, nossas ideias Você é um grande estudioso das origens do Universo. Elabore, em seu caderno, uma teoria explicando como tudo começou. Depois, leia seu texto para a classe e ouça a opinião dos seus colegas.
Alguns povos acreditam que os deuses deram origem a todas as coisas; outros acreditam que o Universo surgiu espontaneamente, sem a ação de deuses. Independentemente da explicação, todas essas teorias têm um ponto em comum: o Universo surgiu em algum instante do passado, e tem, portanto, uma data de aniversário!
. 2 1 0 2 . l u j 9 0 : m e o s s e c A . > m o c . e n e s t . w w w / / : p t t h < : m e l e v í n o p s i D .
Será realmente possível determinar quando ocorreu a origem do Universo?
Ciências
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Iniciando uma viagem ao Universo
Hoje, sabemos que o Universo surgiu há mais ou menos 13 bilhões de anos. A teoria mais aceita para a explicação da origem do Universo é a teoria do Big Bang . A teoria do Big Bang foi anunciada em 1948 pelo cientista russo George Gamow e pelo padre e astrônomo belga Georges Lemaître. De acordo com essa teoria, toda a matéria do Universo encontrava-se comprimida em uma região menor que a cabeça de um alfinete. De repente, toda essa matéria começou a se expandir violentamente, como se fosse uma grande explosão! Essa grande explosão deu início a tudo o que existe no Universo. Átomo de hidrogênio
Átomo de hélio
A TEORIA DO BIG BANG INÍCIO DO TEMPO
TEMPO
UM SEGUNDO
10-43 seg.
10-32 segundos
Ocorre a “grande explosão”, e o Universo se expande em uma função de segundo.
10-6 segundos
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TEMPERATURA
1
Galáxia
1013ºC
10 ºC
2
O Universo nesse momento, é apenas um aglomerado de partículas.
3
DIAS ATUAIS
3 minutos 108ºC
300,000 anos
1 bilhão de anos
10,000ºC
Um rápido resfriamento permitiu a formação dos primeiros àtomos. Nesse momento, o Universo é apenas um super nevoeiro quente. Os primeiros átomos formados foram hidrogênio e hélio.
15 bilhões de anos
-200ºC
4
Formam-se as primeiras estrelas e as primeiras galáxias.
-270ºC
5
Formação dos primeiros planetas.
. 2 1 0 2 . l u j 9 0 : m e o s s e c A . ) o d a t p a d A ( . > m o c . t o p s g o l b . p b . 4 / / : p t t h < : m e l e v í n o p s i D
Sequência de eventos que ocorreram no Big Bang .
Como você pôde observar na figura anterior, os átomos foram os primeiros a serem formados no Universo. A união dos átomos formaram as moléculas, as substâncias, enfim... Surgiram as estrelas e os planetas... Os primeiros minutos após a grande explosão foram essenciais para a criação dos átomos de cada elemento químico. A grande diversidade de substâncias em nosso ambiente deve-se, portanto, à formação desses elementos químicos, a partir da matéria liberada na grande explosão. Dessa forma, a imensa variedade de substâncias existentes é resultante da combinação de átomos de elementos químicos diferentes.
Saiba mais
O átomo é a menor unidade que constitui a matéria. Tanto a matéria viva (os seres vivos) quanto a matéria bruta (ar, rochas, solo, água) são formadas por átomos. Um átomo apresenta, em sua composição, um núcleo, formado por prótons (partículas de carga positiva) e nêutrons (partículas neutras) e Elétron uma eletrosfera ao redor desse núcleo (formada por elétrons, partículas Eletrosfera de carga negativa). Assim como as letras do nosso alfabeto se unem para formar + + Próton diversas palavras, os elementos químicos também se juntam para Nêutron formar diversas substâncias. Podemos, então, fazer uma analogia entre os átomos que constituem os elementos químicos e as letras do Núcleo Acervo CNEC. alfabeto que constituem as palavras.
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Ciências Iniciando uma viagem ao Universo
O elemento químico mais abundante no Universo é o hidrogênio. Os cientistas acreditam que foi a partir dele que todos os outros elementos se formaram. O processo de união de átomos de hidrogênio para a formação de outros elementos químicos é chamado de fusão nuclear. O átomo de hélio, por exemplo, é formado a partir da união de dois átomos de hidrogênio. Com a fusão desses núcleos ocorre a liberação de grande quantidade de energia. Essa reação de fusão nuclear é a que ocorre no Sol. Hidrogênio
Hidrogênio
Hélio Nêutron Próton
Representação simplificada do processo de fusão nuclear para formação do átomo de Hélio. Assim como o Hélio foi formado, todos os outros elementos também surgiram a partir desse processo. Acervo CNEC.
Tudo o que existe hoje, inclusive nós, é formado pela matéria liberada na grande explosão. Por causa dessa origem comum, Carl Sagan, famoso astrônomo americano, disse, em uma de suas obras, que “somos todos poeira das estrelas”. . 2 1 0 2 . l u j 5 0 : m e o s s e c A . > m o c . s r e p a p l l a w d h y l n o / / : p t t h < : m e l e v í n o p s i D
Carl Sagan: “Somos todos poeira das estrelas”.
O que é uma teoria? Pesquise e discuta o conceito com seus colegas.
Ciências Iniciando uma viagem ao Universo
Saiba mais
A teoria do Big Bang apoia-se nas ideias de grandes pesquisadores como Albert Einstein, Edwin Hubble e Milton Humason. A soma de todas essas ideias nos mostra que o Universo está em constante expansão, ou seja, as galáxias estão se afastando.
A teoria do Big Bang leva os cientistas a fazerem uma outra pergunta: o Universo se expandirá para sempre? Alguns estudiosos acreditam que chegará o momento em que o Universo começará a se contrair e se fechará sobre si mesmo. Esse fenômeno é conhecido como Big Crunch.
Exercícios de sala
1
De acordo com o que você estudou sobre a formação do Universo, classifique as afirmativas a seguir em
verdadeiras (V) ou falsas (F): ( ) A principal teoria que explica a origem do Universo é a Teoria do Big Bang . ( ) Alguns estudiosos afirmam que o Universo está sofrendo um processo de compressão, ou seja, está ocorrendo o contrário do que ocorreu no momento da grande explosão. ( ) Os elementos químicos foram formados todos ao mesmo tempo, no momento da origem do Universo.
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Na atividade anterior, você encontrou alguma afirmativa incorreta? Se a sua resposta foi “sim”, reescreva todas as afirmativas falsas, tornando-as verdadeiras.
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1.2 Os constituintes do Universo
A gora que você já conhece a provável origem do Universo, está na hora de conhecer os seus principais
componentes. No Universo, encontramos várias galáxias, que são aglomerados de estrelas, nuvens de gás, poeira e material interestelar. A galáxia mais conhecida é a Via Láctea e, sem dúvida, é também a mais importante, pois nela encontra-se o Sistema Solar e, portanto, nosso planeta, a Terra .
Via Láctea, vista lateral. Imagem da Via Láctea como se a estivéssemos vendo “de cima para baixo”. Imagens disponíveis em: . Acesso em: 01 ago. 2012.
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Iniciando uma viagem ao Universo
Além da Via Láctea, ainda podemos citar a Pequena Nuvem de Magalhães, a Grande Nuvem de Magalhães e a Galáxia de Andrômeda. . . o 2 g 1 a 0 1 2 0 : m e o s s e c A . > m o c . d e r i w . w w w / / : p t t h < : m e l e v í n o p s i D
Galáxia de Andrômeda.
1
2
Grande Nuvem de Magalhães.
Pequena Nuvem de Magalhães.
Imagens 1 e 2 disponíveis, respectivamente, em: . Acessos em: 01 ago. 2012.
As estrelas
As estrelas são enormes corpos celestes, formadas por vários gases, e que se apresentam em variados . . a 2 tamanhos, temperaturas e massas. Além disso, elas s 1 a 0 n . 2 . apresentam luminosidade, ou seja, emitem luz l m u e j t s 9 própria. y 0 s r : a m l O tamanho, a temperatura e a coloração das o e s o / / : s estrelas são variáveis. A coloração relaciona-se p s t t e c h A < . com a temperatura: as estrelas menos quentes são : > m v e o vermelhas ou amarelas, enquanto as mais quentes l g e v í (que também são as mais jovens) são azuis. n o p s i Estima-se que existam 100 bilhões de estrelas D no Universo; em uma noite escura é possível ver, no Representação do Sistema Solar, com destaque para o céu, cerca de 1 500 delas. Sol, a estrela mais próxima da Terra dentre as bilhões Dentre as estrelas que compõem o Universo, existentes no Universo. o Sol é a única estrela do nosso Sistema Solar. Por estar muito próximo à Terra, é o grande responsável pelo fornecimento de luz, de energia e de calor. Além disso, serve como ponto de referência para o estudo de outros corpos celestes do Sistema Solar.
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Iniciando uma viagem ao Universo
As constelações
Desde a antiguidade, o homem tem o hábito de observar o céu e as estrelas. Ao realizarem tais observações, as pessoas formavam, em suas mentes, figuras mitológicas, de deuses, de heróis, de guerreiros, de animais ou de objetos. Dependendo da iluminação do local em que estamos (quanto menos luzes artificiais, melhor é a observação), podemos ver entre 1 000 e 1 500 estrelas, cada uma delas pertencente a uma constelação. De acordo com a União Astronômica Internacional, desde 1929 existem 88 constelações oficiais. As constelações são bastante úteis para a orientação no espaço, mas identificar uma constelação no céu é uma tarefa relativamente difícil. Para os iniciantes, uma constelação fácil de se identificar é a constelação de Órion: para localizá-la no céu, devemos procurar por três estrelas alinhadas, de mesmo tamanho e brilho. São as Três Marias, que formam o cinturão de Órion. . 2 1 0 2 . l u j 9 0 : m e o s s e c A . > m o c . s b e w e e r f . w w w / / : p t t h < : m e l e v í n o p s i D
: . 2 m e 1 0 o 2 s l . s u e j c 9 A 0 . > g p j . e s u e g l e t e b t_ s h / u r . v o t k a f e r o m / / : p t t h < : m e l e v í n o p s i D
Constelação de Órion. No centro da figura, as Três Marias formam o cinturão de Órion, o caçador.
Saiba mais . . z 2 e 1 d 0 7 2 1 : m e o s s e c A . > t e n . a g n i t a r a c / / : p t t h < : m e l e v í n o p s i D
Segundo a mitologia grega, Artemísia, deusa da Lua e da caça, apaixonou-se por Órion, grande caçador, e deixou de cumprir seu trabalho, que era iluminar o céu noturno. O irmão de Artemísia, Apolo, insatisfeito com a situação, desafiou a
irmã a disparar contra um pequeno ponto no meio das ondas do oceano. Sem saber que se tratava de Órion, disparou uma flecha e matou-o.
Ao saber o que tinha feito, Artemísia, desconsolada, pediu a Zeus, deus dos deuses, que colocasse o corpo de Órion no céu, junto com os seus cães de caça. Os astros estão presentes na mitologia grega.
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Iniciando uma viagem ao Universo
As constelações que aparecem na bandeira do Brasil correspondem ao aspecto do céu na cidade do Rio de Janeiro às 8h30min. do dia 15 de novembro de 1889. Cada estrela representa um Estado brasileiro: 1. PARÁ Spica - Alfa de Virgem
15. RIO DE JANEIRO Mimosa - Beta do Cruzeiro do Sul
2. AMAZONAS Procyon - Alfa do Cão Menor
16. PIAUÍ Antares - Alfa do Escorpião
3. MATO GROSSO DO SUL Alphard - Alfa da Hidra Fêmea
17. MARANHÃO Graffias - Beta do Escorpião
4. ACRE Dhanab al shuja - Gama da Hidra Fêmea
18. CEARÁ Wei - Epsilon do Escorpião
5. MATO GROSSO Sirius - Alfa do Cão Maior
19. RIO GRANDE DO NORTE Shaula - Lambda do Escorpião
1
6. AMAPÁ Mirzam - Beta do Cão Maior 7. RONDÔNIA Muliphen - Gama do Cão Maior
20. PARAÍBA Girtab - Capa do Escorpião
2
21. PERNAMBUCO Denebakrab - Mu do Escorpião
4 3
8. RORAIMA Wezen - Delta do Cão Maior
10. GOIÁS Canopus - Alfa de Argus
5
15
12 6
22. ALAGOAS Sargas - Teta do Escorpião
11
7
9. TOCANTINS Adhara - Epsilon do Cão Maior
8
16
13
10
26
24
11. BAHIA Gacrux - Gama do Cruzeiro do Sul 12. MINAS GERAIS Pálida - Delta do Cruzeiro do Sul
17
14
9
21
19 20
22 27
14. SÃO PAULO Acrux - Alfa do Cruzeiro do Sul 13. ESPÍRITO SANTO Intrometida - Epsilon do Cruzeiro do Sul
23 25
18
23. SERGIPE Apollyon - Lotã do Escorpião 24. SANTA CATARINA Beta do Triângulo Austral 25. RIO GRANDE DO SUL Atria - Alfa do Triângulo Austral 26. PARANÁ Gama do Triângulo Austral
. 2 1 0 2 . l u j 0 1 : m e o s s e c A . > r b . v o g . e g b i . w w w / / : p t t h < : m e l e v í n o p s i D
27. BRASÍLIA Polaris Australis - Beta do Cruzeiro do Sul
Identificação dos Estados simbolizados na bandeira do Brasil.
Algumas constelações são visíveis apenas em um dos hemisférios terrestres. A constelação do Cruzeiro do Sul, por exemplo, só pode ser vista por quem está no hemisfério Sul da Terra. : . 2 m e 1 0 o 2 s l . s u e j c 3 A 2 . > g / p j . g o l b x e . s d p / / : p t t h < : m e l e v í n o p s i D
Constelação Cruzeiro do Sul. A estrela mais brilhante, a Alfa do Cruzeiro, aponta a direção sul.
Um exemplo de constelação visível apenas do hemisfério Norte é a constelação de Ursa Maior.
Disponível em: . Acesso em: 23 jul. 2012.
Disponível em: . Acesso em: 23 jul. 2012.
Constelação Ursa Maior, visível apenas no Hemisfério Norte da Terra.
Ciências Iniciando uma viagem ao Universo
Os satélites
São corpos celestes que orbitam ao redor de um planeta e não possuem luz própria. Com exceção de Vênus e de Mercúrio, todos os planetas do Sistema Solar possuem satélites. O maior satélite do Sistema Solar é o Ganimedes, um dos quatro satélites de Júpiter. O segundo maior é Titan, de Saturno. A Lua, satélite natural da Terra, tem cerca de ¼ do tamanho do nosso planeta. Júpiter e seus quatro satélites principais: Io, Europa, Ganimedes e Calisto. As imagens estão fora de proporção, mas as posições dos satélites estão corretas. Disponível em:
: . 2 m e 1 0 o 2 s . s z e e c d A 0 . > 2 g r o . s l o o h c s h c i w n e e r g w w w < : m e l e v í n o p s i D
Observe o tamanho da Terra, comparado ao de seu satélite natural, a Lua.
Existem dois tipos de satélites: os naturais e os artificiais. Os satélites naturais são conhecidos como luas, e os artificiais são lançados pelo homem, com velocidades e alturas constantes para obter informações importantes sobre a meteorologia e para as tecnologias atuais, como o GPS (sigla em inglês para Sistema de Posicionamento Global), sinais de telefone, de televisão e de Internet. . . > 2 1 m o 0 2 c . . y l u a j d 2 o t 1 e : s r m e e v o i n s u . s w e c w A w / / : p t t h < : m e l e v í n o p s i D
Satélite artificial em órbita.
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Iniciando uma viagem ao Universo
Trabalhando com Pesquisa Pesquise, em jornais, em revistas ou na Internet, reportagens sobre os lançamentos mais recentes de satélites artificiais.
Os cometas
São formados por uma mistura de gelo e de poeira. Quando se aproximam do Sol, formam uma cauda brilhante visível a olho nu.
Saiba mais
O cometa Halley recebeu esse nome em homenagem ao astrônomo britânico Edmond Halley. Foi ele quem demonstrou que os cometas vistos em 1531, 1607 e 1682 eram, na verdade, o mesmo cometa, que foi batizado com o seu nome. . . > 2 1 m o 0 2 c . . n l u o j z 4 a 1 m : a . m p e j - o s s e s g e a c A m i / / : p t t h < : m e l e v í n o p s i D
Fisicamente, os cometas podem ser divididos em: Núcleo: é a parte mais brilhante do cometa. É formado por água (H 2O), metano (CH4) e amônia (NH3) e pela associação de vários minerais em baixa temperatura. Cabeleira: forma-se quando o cometa aproxima-se da radiação solar. É a parte coberta por nuvens, envolvendo o núcleo. Cauda: é formada pelos ventos solares. Quanto mais se aproxima do Sol, maior ela fica. Cometa Halley. Observe a parte central, brilhante (núcleo), a cabeleira e a cauda.
Os asteroides
São um grupo numeroso de pequenos corpos rochosos ou metálicos que orbitam o Sol. Grande parte deles estão situados entre os planetas Marte e Júpiter, formando uma região conhecida como Cinturão de Asteroides.
CINTURÃO DE ASTEROIDES
MARTE
MERCÚRIO
VÊNUS
TERRA
JÚPITER
. 5 2 1 1 : 0 m 2 e l . u o j s s e c A . > / p j . c a . o a n . p m a c j o a n / / : p t t h < : m e l e v í n o p s i D
Cinturão de Asteroides, situado entre os planetas Marte e Júpiter.
Ciências Iniciando uma viagem ao Universo
O maior asteroide desse Cinturão é chamado de Ceres. . 2 1 0 2 . l u j 5 1 : m e o s s e c A . > / v o g . a s a n . l p j . n w a d / / : p t t h < : m e l e v í n o p s i D
Imagem do asteroide Ceres, comparando-o ao planeta Marte e a quatro outros asteroides.
Cinturão de Kuiper
Além da órbita do planeta Netuno existem os chamados objetos transnetunianos. São corpos celestes formados por rochas e gelo. Dentre os corpos que compõem o Cinturão de Kuiper, encontramos o planeta anão Plutão e o asteroide Quaoar, descoberto em 2002. . 2 1 0 2 . l u j 5 1 : m e o s s e c A . > / r f . s e n c . w w w / / : p t t h < : m e l e v í n o p s i D
Observe o Cinturão de Kuiper após o planeta Netuno. O planeta com órbita elíptica é Plutão.
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