21 actividades visam apenas guiar o interesse de professores e alunos no uso dos espectroheliogramas e na base de dados. Será de esperar que, no “terreno”, docentes e discentes melhorem cada uma das actividades e promovam outras. Esta lista deve ser vista como um começo e não o fim.
ACTIVIDADE Nº 1
Título: Contagem de manchas solares em diferentes dias.
Objectivo: Constatar a existência de manchas à superfície do Sol e, em paralelo, verificar que o número de manchas detectadas pode variar de uns dias para os outros.
Público-alvo: Alunos do ensino básico. Disciplinas-alvo: Matemática.
Procedimento:
1. No “Arquivo Obs. Solares”, escolher as datas 01/2002 a 01/2002 e K1-V. Teremos, assim, os espectroheliogramas do mês de Janeiro de 2002.
2. Abrir o ficheiro Excel “manchas_contagem.xls”.
3. Ir seleccionando cada uma das imagens que resultaram da pesquisa e proceder à contagem das manchas, introduzindo os valores do número individual de manchas e de grupos de manchas nas colunas amarelas. O Índice de Wolf é calculado, automaticamente, na coluna a vermelho.
22 Título: Ciclo dos 11 anos.
Objectivo: Usando a técnica desenvolvida na actividade anterior, de contagem de manchas, constatar a existência do ciclo de 11 anos. Identificação de máximo e mínimo solar.
Público-alvo: Alunos do 3 ciclo do ensino básico. Disciplinas-alvo: TIC, Matemática e disciplinas de Ciências. Procedimento:
1. Abrir o ficheiro Excel “ciclo_11anos.xls”.
2. Procurar, no “Arquivo Obs. Solares” os espectroheliogramas K1-V referentes às datas indicadas na coluna da esquerda. Teremos, assim, as imagens do Sol entre 1980 e 2003, nos respectivos meses de Dezembro (no dia 1 ou no dia mais próximo existente na base de dados).
3. Ir seleccionando cada uma das imagens que resultaram da pesquisa e proceder à contagem das manchas, introduzindo os respectivos valores do número individual de manchas e de grupos de manchas nas colunas amarelas. O Índice de Wolf é calculado, automaticamente, na coluna a vermelho.
4. Construir um gráfico manchas versus data (usar a ferramenta do
Excel) e constatar a existência de uma periodicidade de período aproximadamente igual a 11 anos.
5. Identificar as datas de mínimo (poucas manchas) e máximo de actividade solar (muitas manchas).
23 Título: Ciclo de 11 anos de actividade em outros espectroheliogramas. Objectivo: Comparar espectroheliogramas do mesmo mês, mas em diferentes
riscas, e notar que a actividade solar se observa igualmente noutras riscas.
Público-alvo: Alunos do ensino secundário.
Disciplinas-alvo: TIC, Matemática e disciplinas de Ciências. Procedimento:
1. Procurar no “Arquivo Obs. Solares”, os espectroheliogramas K1-V, K3 e Ha (se disponível), por exemplo, entre 1980 e 2003, nos respectivos meses de Dezembro (no dia 1 ou no dia mais próximo existente na base de dados).
2. Analisar cada grupo de imagens (ou seja, mesmo dia e riscas diferentes).
3. Relacionar os períodos de mínimo solar com a correspondente quantidade de manchas, filamentos, protuberâncias e regiões faculares. No caso do máximo solar, a situação é similar no que concerne à abundância de manifestações de actividade.
24 Título: Filme da rotação solar.
Objectivo: Sobrepor vários espectroheliogramas, de dias consecutivos, para pôr em destaque a rotação do Sol.
Público-alvo: Alunos do ensino básico (2º e 3º ciclos). Disciplinas-alvo: TIC.
Procedimento:
1. Procurar, “Arquivo Obs. Solares”, os espectroheliogramas K1-V referentes, por exemplo, às datas: 21, 22, 23 e 24 de Novembro de 1992.
2. Ir seleccionando cada uma das imagens que resultaram da pesquisa e guardá-las com um nome apropriando (ou seja, que permita a posterior identificação, sem ambiguidade, ex. 21novembro1992.jpg).
3. Abrir o programa PowerPoint e escolher, sucessivamente, “inserir”, “figura”, “a partir de ficheiro”, para cada um dos espectroheliogramas. Começar pelo espectroheliograma do dia 21.
4. Para ver o filme, colocar a opção “apresentação (slide show)” e seleccionar “return”.
25 Título: Manchas versus índices climáticos.
Objectivo: Comparar o número de manchas com a temperatura e pressão atmosférica em Coimbra.
Público-alvo: Alunos do ensino secundário. Disciplinas-alvo: Matemática e Geografia. Procedimento:
1. No “Arquivo Obs. Solares”, escolher as datas 01/2002 a 01/2002 e K1-V. Teremos, assim, os espectroheliogramas do Sol do mês de Janeiro de 2002.
2. Abrir o ficheiro Excel “manchas_versus_temperatura_pressão. xls”.
3. Repetir a operação 3. da actividade 1.
4. Construir um gráfico manchas versus temperatura e manchas
versus pressão atmosférica (usar a ferramenta do Excel). 5. Comentar os resultados.
Nota: Os dados de pressão atmosférica e temperatura foram obtidos junto do Instituto Geofísico da Universidade de Coimbra (www.uc.pt/iguc).
26 Título: Determinação das dimensões de uma protuberância.
Objectivo: Calcular as dimensões (em km) de uma protuberância. Público-alvo: Alunos do ensino básico (2º e 3º ciclos).
Disciplinas-alvo: Matemática. Procedimento:
1. Procurar em “Arquivo Obs. Solares”, o espectroheliograma K3 onde se detecte uma protuberância com muito nitidez. Por exemplo, a do dia 9 de Setembro de 1999 (ver figura abaixo). 2. Imprimir o espectroheliograma e fazer as medições de extensão
(linha branca) e altura (linha vermelha) usando uma régua. Poderá ser necessário ampliar a imagem impressa.
3. Fazer a determinação da extensão e altura da protuberância em km, sabendo que o raio do Sol é igual a 690000 km.
4. Comentar os valores obtidos, por exemplo, em comparação com o diâmetro da Terra.
27 Título: Determinação do período de rotação solar.
Objectivo: Determinar a velocidade e período de rotação do Sol. Público-alvo: Alunos do ensino secundário (12º ano).
Disciplinas-alvo: Matemática. Procedimento:
1. Procurar no “Arquivo Obs. Solares”, os espectroheliogramas K1-V referentes a duas datas diferentes (mas próximas) em que sejam identificáveis manchas solares, por exemplo, 21 e 24 de Novembro de 1992 (ver Figura).
2. Ir seleccionando cada uma das imagens que resultaram da pesquisa e imprimir em folhas A4.
3. Escolher uma mancha que seja observável nas imagens dos dois dias (ver Figura).
4. Determinar a latitude e longitude da mancha nos dois dias, usando os discos de Stoneyhurst. No Anexo 4 está um destes discos, que deverá ser impresso em acetato para depois se sobrepor às imagens do Sol, tendo em atenção que o diâmetro seja o mesmo. O disco do Anexo 4 só é válido para as datas referidas. Isto resulta do facto do eixo de rotação da Terra e do Sol não se manterem paralelos ao longo do movimento anual de translação, pelo que estes discos variam ao longo do ano. Para outras datas procurar os respectivos discos em http://ottawa. rasc.ca/articles/taylor_richard/sun/stoney.html .
5. Abrir o ficheiro Excel “rotação_solar.xls”.
6. Introduzir os dados correspondentes às células amarelas. A latitude, longitude e horas deverão ser introduzidas em sistema decimal (ex. 40°36’ = 40.6° e 2h57m = 2.95h). A folha de cálculo calculará duas quantidades (nas células a vermelho): velocidade escalar (km/h) e período de rotação (dias). Ver abaixo a explicação da determinação destas quantidades.
7. Este procedimento poderá ser repetido para outra qualquer mancha.
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Explicação para a determinação da velocidade escalar e período
de rotação do Sol.
A determinação da velocidade de rotação do Sol e, consequentemente, o cálculo do período, parte da hipótese que a mancha tem movimento uniforme, portanto com velocidade constante. A determinação da velocidades escalar (v) faz-se por uso da fórmula
v = d/t ,
onde d é o espaço percorrido pela mancha nos dias considerados e t o intervalo de tempo entre as observações. Assim, o problema resume-se à determinação de d. Em termos esquemáticos, a situação em causa pode ser representada pela seguinte figura:
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e (j2,l2) pode determinar-se d recorrendo à Fórmula Fundamental da Trigonometria Esférica:
cos (d) = sen (j1 ) sen (j2 ) + cos (j1) cos (j2) cos (l1 - l2)
A demonstração e propriedades desta fórmula ultrapassam o âmbito desta actividade. Porém os interessados poderão consultar mais detalhes em http:// en.wikipedia.org/wiki/Law_of_cosines_%28spherical%29.
Note-se que o resultado da fórmula anterior, d, é um ângulo entre 0° e 180°. A transformação em km é simples por uso da seguinte fórmula:
d (km) = ,
onde RSOL é o raio do Sol = 690000 km.
Por fim, o período de rotação é estimado pelo tempo que, à velocidade determinada anteriormente, a mancha levaria a percorrer uma distância da ordem do perímetro do Sol.
d ¥ 2p ¥ RSOL 360°
