Conteúdos

Este roteiro de estudos de física apresenta os conceitos centrais envolvidos no estudo das principais medidas de distâncias em astronomia. Após indicação de leitura, questões sobre o material sugerido são feitas, visando uma maior fixação do conteúdo. Conta com sugestões de vídeos (possibilitando a ampliação e o aprofundamento do estudo em determinados tópicos), bem como com exercícios resolvidos.

● Unidade Astronômica (UA);
● Ano-luz (al);e
● Parsec (pc).

Objetivos

● Compreender que as distâncias, em Astronomia, são muito maiores do que estamos habituados; e
● Conhecer melhor o que é a Unidade Astronômica (UA), o ano-luz (al) e o parsec (pc).

Palavras-chave:

Medidas astronômicas. Unidade Astronômica. Ano-luz. Parsec.

Proposta de trabalho:

O objetivo deste roteiro é auxiliar nos estudos em casa ou em outro ambiente. Nesse sentido, apresenta um percurso com textos-base e algumas propostas de atividades, e, no final, há outros textos e vídeos que podem ajudar a compreender melhor o tema em questão.
Não é necessário fazer todas as etapas, ler todos os textos, ou assistir todos os vídeos, mas as questões norteadoras, bem como as subquestões que advêm delas, ajudam na captação do conteúdo inteiro e dos principais conceitos.

Leia os textos propostos, sempre buscando as respostas para cada uma das perguntas. Se aparecerem mais dúvidas ao longo da leitura, aproveite para fazer anotações em seu caderno e aumentar ainda mais sua pesquisa. Após as leituras de cada um dos textos, escreva um parágrafo resumindo seu aprendizado.

1ª Etapa: Introdução ao tema

Em Física, quando estamos interessados em medir comprimentos (e distâncias), utilizamos como unidade de medida padrão o metro [m], em acordo com o que é adotado pelo Sistema Internacional de Unidades (SI).
Quando estamos lidando apenas com distâncias (e comprimentos) típicas do nosso dia a dia, a utilização do metro (e seus múltiplos e submúltiplos) revela-se como uma unidade de medida bastante adequada.

Por exemplo:

A altura média dos seres humanos encontra-se no intervalo entre 1 (um) e 2 (dois) metros (1,7m para os homens, e 1,6m para as mulheres). É evidente que existem pessoas que possuem uma altura inferior, e que tantas outras pessoas possuem uma altura superior, mas, neste contexto, estamos interessados na altura média de nossa espécie.

As distâncias médias típicas entre as cidades costumam ser da ordem de alguns quilômetros [km], ou seja, um múltiplo do metro. Vale destacar que o prefixo “quilo”, representado pela letra “K” maiúscula, possui o valor numérico de 1000 (mil). Assim:

1Km=1×1000 m →1Km=1000m

Um submúltiplo do metro, bastante utilizado no nosso dia a dia, é o centímetro [cm]. Seja para nos referirmos ao tamanho de um animal de estimação, para tratar das dimensões de um livro ou de um par de sapatos, dentre tantos outros objetos, o centímetro revela-se como um submúltiplo do metro bastante conveniente de ser utilizado. E vale lembrar também que 100 centímetros correspondem a 1 metro. Ou seja:

100cm=1m

Entretanto, quando estamos lidando com tamanhos e distâncias de objetos astronômicos, o metro acaba se tornando uma unidade de medida um tanto quanto inconveniente, posto que a sua representação numérica teria muitos algarismos. Neste contexto, até mesmo o quilômetro [km] acaba sendo uma unidade de medida inadequada.

Por exemplo:

A distância média do nosso satélite natural, a Lua, até o nosso planeta Terra é, em metros:
Distância média Terra-Lua=384 400 000 m

O planeta Terra (assim como os demais planetas e astros do Sistema Solar) possui uma órbita elíptica em torno do Sol. No entanto, a excentricidade da nossa órbita elíptica é muito pequena, de forma que, dependendo do contexto, podemos aproximá-la para “quase” uma órbita circular. A distância média da Terra até a nossa estrela (Sol) é, em quilômetros:

Distância média Terra-Sol=149 600 000 Km

Apenas com esses dois exemplos fica evidente que, em um contexto astronômico, tratar de distâncias com unidades de medida como o metro [m] e o quilômetro [Km] é um procedimento inoportuno. Por esse motivo, adotou-se na Astronomia unidades de medidas específicas, para se trabalhar com distâncias, literalmente, “astronômicas”.

A primeira delas é chamada de Unidade Astronômica, representada pela sigla “UA”. Tal unidade de medida corresponde justamente à distância média Terra-Sol, ou seja:

Distância média Terra-Sol=149 600 000 Km=1UA

A Unidade Astronômica (UA) revela-se conveniente de ser utilizada quando estamos restritos às distâncias dos astros pertencentes ao nosso Sistema Solar.

À medida que vamos nos afastando do nosso sistema estelar, faz-se necessária a adoção de uma convenção de novas unidades de medida para nos referirmos às distâncias de corpos celestes externos ao nosso sistema.

Uma dessas novas unidades de medida de distância, bastante utilizada em Astronomia, é o ano-luz, representado por “al”. Um ano-luz corresponde à distância percorrida pela luz, no vácuo, ao longo de um ano. Como a velocidade da luz no vácuo (representada pela letra “c” minúscula) é de, aproximadamente, c=300 000 Km/s, dá para ter uma ideia de que tal distância, 1 ano-luz, é um valor muito grande, quando comparados com as distâncias típicas do nosso dia a dia.

E, à medida que vamos nos distanciando cada vez mais do nosso sistema estelar, ou seja, quando passamos para a escala de distâncias interestelares e intergalácticas, faz-se necessária a utilização de uma outra unidade de medida de distância astronômica, conhecida como parsec, representada pela sigla “pc”.

Este roteiro de estudos apresentará um caminho possível de ser trilhado para uma melhor compreensão de tais unidades de medidas de distância astronômicas: a Unidade Astronômica (UA), o ano-luz (al) e o parsec (pc).

Bons estudos!

2ª Etapa: Unidade Astronômica (UA)

medias astronomicas
Brasil Escola. Acesso em: 23 de julho de 2022.

Pergunta norteadora:
O que é Unidade Astronômica?

HELERBROCK, Rafael. “Unidades astronômicas”; Brasil Escola
Acesso em: 04 de julho de 2022.

A partir da Introdução ao tema (1ª etapa deste material) e do texto acima indicado, responda às seguintes perguntas:
1) No Sistema internacional de Unidades (SI), qual é a unidade de medida utilizada para comprimento (distância)?
2) Por qual motivo, em Astronomia, adota-se unidades de medidas específicas para tratar das distâncias entre os astros?
3) Quanto tempo, em segundos, a luz demora para percorrer a distância média da Terra até a Lua?
4) Quanto tempo, em segundos, a luz demora para percorrer uma Unidade Astronômica (UA)?

Para saber mais, assista:

O que é Unidade Astronômica (UA)? – Guia do Curioso
Acesso em: 04 de julho de 2022.

Respostas da 2ª Etapa

1) No SI, utiliza-se o metro [m] para tratar de comprimentos e distâncias.

2) O metro, bem como os seus múltiplos (quilômetro [Km]) e submúltiplos (centímetro [cm]), é uma unidade de medida conveniente para a utilização em nosso dia a dia, ou seja, quando estamos tratando apenas de distâncias entre objetos que se encontram no nosso planeta Terra. Ao medir as distâncias entre os astros, se a representação fosse feita em metros [m], ou até mesmo em quilômetros [Km], a escrita do número que representa tais distâncias seria um tanto inconveniente, pois seriam necessários muitos algarismos. Por esse motivo, foram criadas unidades de medida específicas para tratar de distâncias no contexto astronômico.

3) Como foi dito na 1ª etapa deste material, a distância média Terra-Lua é:

Também na 1ª etapa deste material, o valor da velocidade da luz, no vácuo, foi dado como:

Utilizando a expressão que relaciona distância, velocidade e tempo:

Substituindo os valores, obtemos:

Ou seja, a luz demora pouco mais de um segundo para percorrer a distância média da Terra até a Lua.

Uma Unidade Astronômica corresponde à distância média Terra-Sol (d_(Terra-Sol )), que vale:

Novamente, vamos utilizar a expressão que relaciona distância, velocidade e tempo:

Substituindo os valores, obtemos:

Ou seja, a luz que enxergamos ao olhar para o Sol demorou aproximadamente 499 segundos para chegar até a Terra. Se quisermos transformar esse tempo em minutos, basta o dividirmos por 60, pois cada minuto possui 60 segundos. Assim:

3ª Etapa: Ano-luz (al)

Pergunta norteadora:
O que é ano-luz?

FERREIRA, Nathan Augusto. “O que é um ano-luz?”; Mundo Educação
Acesso em: 04 de julho de 2022.

A partir da leitura do texto acima, responda às seguintes perguntas:
1) Ano-luz (al) é uma unidade de medida de tempo ou de distância?
2) Qual é a distância da estrela mais próxima do nosso Sistema Solar?
3) Quanto vale um ano-luz?

Para saber mais, assista:

Ano-Luz – Brasil Escola
Acesso em: 04 de julho de 2022.

Respostas da 3ª Etapa

Ano-luz (al) é uma unidade de medida de DISTÂNCIA! Ou seja, equivale à distância percorrida pela luz, viajando no vácuo, ao longo de um ano.

A estrela mais próxima da Terra, tirando o nosso Sol (naturalmente), é a estrela Proxima Centauri. Tal estrela encontra-se a uma distância de 4,24 anos-luz do nosso Sistema Solar.

Temos que a velocidade da luz, no vácuo, é de, aproximadamente, c=300 000 Km/s. Ou seja, a cada segundo, a luz percorre a distância aproximada de 300 000 Km.
Dessa forma, para saber a distância que a luz percorre em um ano, precisamos saber quantos segundos tem em um ano, e multiplicar esse valor pela velocidade da luz.
Portanto: um ano tem 365 dias; cada dia possui 24 horas; cada hora possui 60 minutos; e cada minuto possui 60 segundos. Multiplicando todos esses valores, encontramos quantos segundos tem em um ano:

365×24×60×60=31 536 000 segundos

Agora, multiplicando esse valor que acabamos de encontrar pela velocidade da luz, obtemos:

Ou seja, um ano-luz equivale a, aproximadamente, uma distância de 9,5 TRILHÕES DE QUILÔMETROS!

4ª Etapa: Parsec (pc)

Pergunta norteadora:
O que é parsec?

COSTA, Felipe Sérvulo Maciel. “Descomplicando a astronomia: o que é um Parsec?”; Mistérios do Universo
Acesso em: 04 de julho de 2022.

A partir da leitura do texto acima responda às seguintes perguntas:
1) Quanto mede um parsec (pc), em quilômetros?
2) Quanto mede um parsec (pc), em anos-luz?
3) A que distância estamos, em parsecs, do centro da nossa galáxia?

Para saber mais, assista:

O que é parsec (pc)? – Guia do Curioso
Acesso em: 04 de julho de 2022.

Paralaxe – Desvendando a Astronomia – Observatório Astronômico da UFSCar
Acesso em: 04 de julho de 2022.

Respostas da 4ª Etapa

1) Um parsec (pc) equivale a, aproximadamente, 30 trilhões de quilômetros.

2) Um parsec é igual a 3,26 anos-luz.

3) Estamos a uma distância de pouco mais de 8 000 parsecs do centro da nossa galáxia, a Via Láctea.

5ª Etapa: Cheque seus conhecimentos

Realizar questões é um excelente exercício durante o estudo autodirigido. Abaixo, alguns exemplos de questões sobre o tema estudado:

1) Em relação à unidade astronômica, assinale a alternativa correta.
a) Unidade astronômica é definida como a distância média entre a Terra e o Sol.
b) Unidade astronômica é definida como a distância média entre a Terra e Marte.
c) Unidade astronômica é o nome dado à distância percorrida pela luz no vácuo durante o intervalo de tempo de um ano.
d) Unidade astronômica é o nome da distância média entre a Terra e a Lua.
e) No vácuo, a luz demora cerca de 1 segundo para percorrer a distância de 1 unidade astronômica.

Resposta: A.
Justificativa:
A unidade astronômica é definida como a distância média entre a Terra e o Sol. Essa distância vale, aproximadamente, 150 milhões de quilômetros, equivalente a cerca de 499 segundos-luz (distância percorrida pela luz no vácuo durante 499 segundos).

Disponível em: Brasil Escola.
Acesso em: 04 de julho de 2022.

2) A velocidade da luz é de aproximadamente 300.000 km/s, enquanto 1 parsec é uma unidade de distância de 3,084.1013 km. O tempo necessário, em segundos, para a luz percorrer no vácuo a distância equivalente a 1 parsec, é igual a:
a) 1,028.108 s
b) 1,028.1018 s
c) 9,25.1015 s
d) 1,028.10-8 s
e) 925.1015 s

Resposta: A.
Resolução:
Como a velocidade da luz é constante no vácuo, podemos calcular o tempo necessário para ela percorrer a distância de 1 parsec por meio da equação da velocidade média:

Dessa forma, teremos a seguinte resolução:

Portanto, a luz leva cerca de 1,028.108 s para percorrer a distância de 1 parsec.

Disponível em: Brasil Escola.
Acesso em: 04 de julho de 2022.

3) Assinale a alternativa correta em relação ao parsec:
a) Parsec é uma unidade de distância. A distância entre a Terra e o Sol é de 1 parsec.
b) Parsec é uma unidade de distância medida a partir do ângulo de paralaxe de 1 arco de segundo formado entre a Terra e o Sol.
c) Parsec é a distância percorrida pela luz no vácuo durante um intervalo de tempo de 60 s.
d) Parsec é definido a partir do tamanho do sistema solar, cujo comprimento é igual a 1 parsec.
e) 1 parsec equivale à distância de 1 ano-luz.

Resposta: B.
Justificativa:
Parsec é o nome dado à unidade de distância definida a partir do arco de 1 segundo formado pelo ângulo de paralaxe entre a Terra e o Sol. Essa unidade é utilizada para medir distâncias muito grandes, como as distâncias intergalácticas.

Disponível em: Brasil Escola.
Acesso em: 04 de julho de 2022.

Roteiro de estudos elaborado pelo Prof. Me. Elves Silva Moreira.
Revisão textual: Professora Daniela Leite Nunes.
Coordenação Pedagógica: Prof.ª Dr.ª Aline Bitencourt Monge

Receba NossasNovidades

Receba NossasNovidades

Assine gratuitamente a nossa newsletter e receba todas as novidades sobre os projetos e ações do Instituto Claro.