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Mestrado em Física e Química para o Ensino Ciências da Terra e do Espaço |
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Maria Solange Mendonça Leite Professora Associada com Agregação de Nomeação Definitiva
1. Objectivos 2. Introdução 4. Metodologias de trabalho 4.2 Método do ensino teórico-prático 5. Avaliação 6. Bibliografia 1. OBJECTIVOS O principal objectivo da Disciplina "Ciências da Terra e do Espaço" é o de fornecer aos mestrandos um complemento da sua formação no domínio das Ciências aplicadas ao planeta Terra e em particular ao Ambiente, ao sistema Solar e ao espaço interplanetário, de acordo com o apelo dos curricula dos Ensinos Básico e Secundário. Daremos, assim, uma descrição concisa, do que consideramos serem as características mais importantes das Ciências da Terra e do Espaço. Existe, presentemente, um corpo considerável de conhecimento científico sobre estes temas, que nos parece dever integrar a formação dos professores dos Ensinos Básico e Secundário. Este conhecimento deve ser estruturado numa base científica e técnica bem fundamentada nas áreas da geofísica, da geoquímica, física e química das atmosferas planetárias e do espaço exterior.
2. INTRODUÇÃO O conteúdo programático da Disciplina "Ciências da Terra e do Espaço" visa contribuir para a preparação dos mestrandos com uma visão integrada e abrangente da problemática da dinâmica e da defesa do planeta Terra e com a capacidade para o exercício da actividade profissional na área do Ensino.
A parte teórica procurará incidir nos seguintes grandes temas: 1- O sistema climático, o Ambiente e as grandes leis que os regem: as componentes do sistema climático e a sua estrutura; a interacção entre os subsistemas e os processos de retroacção; a aplicação dos princípios de conservação da massa, quantidade de movimento e energia, e as suas implicações para a dinâmica dos subsistemas. 2- A radiação solar e terrestre: as leis fundamentais da radiação; o espectro da radiação solar e a sua interacção com o sistema climático; a radiação terrestre e a transferência radiativa; o fundamento teórico dos balanços radiativos; os processos de transferência de energia e de massa como fundamento dos balanços energéticos (radiativo e das outras formas de energia). 3- A água no Ambiente e o ciclo hidrológico: o vapor de água na atmosfera; a precipitação e a evaporação; o ciclo hidrológico; a análise e utilização das equações gerais e clássicas da Hidrologia; os recursos hídricos. 4- A acção do Homem sobre o Ambiente: efeito de ilha urbana; poluição do ar, da água e do solo; efeito de estufa antropogénico; rarefacção da camada de ozono; precipitação ácida; desenvolvimento e ambiente sustentável. 5- O universo actual: o nosso lugar na galáxia, o sistema solar, atmosferas planetárias, a Terra e o Cosmos, telescópios e outros meios de observação. A parte prática terá três vertentes: 1- Aspectos teórico-práticos 2- Aspectos experimentais 3- Meios de observação
3. CONTEÚDO PROGRAMÁTICO I. O sistema climático e os princípios de conservação da massa, da quantidade de movimento e da energia 1. Alguns conceitos fundamentais: estado de um sistema; classificação dos sistemas; acções forçadoras em sistemas abertos. 2. As componentes do sistema climático; a natureza do sistema climático; estado do sistema climático; variabilidade climática. 3. Os processos de retroalimentação no sistema climático: o conceito de retroalimentação; aplicações ao sistema climático; alguns exemplos. 4. Equação de estado do geofluido: variância do sistema; ar húmido; equação de Clapeyron-Clausius; processos adiabáticos em ar saturado; equação de estado para os oceanos. 5. Equação da continuidade: dedução de várias formas da equação da continuidade. 6. Equações do movimento do geofluido: estabelecimento das equações do movimento e generalização das equações de Navier-Stokes; o efeito do atrito; análise de escala e filtragem das equações do movimento para a atmosfera; análise de escala e filtragem das equações do movimento para os oceanos. 7. Equação de balanço da água na fase vapor. II. A radiação solar e terrestre 1. Conceitos fundamentais: natureza da radiação solar e terrestre; o balanço global da radiação. 2. As leis da radiação: Lei de Planck, Lei de Stefan-Boltzman, Lei de Wien, Lei de Kirchhoff e Lei de Beer-Bouger-Lambert. 3. Radiação solar: o espectro da radiação solar e a constante solar; distribuição da radiação solar no topo da atmosfera; absorção e dispersão da radiação solar, efeito dos aerossóis e das nuvens; a radiação solar à superfície do globo. 4. Radiação terrestre: espectro de absorção C de emissão dos constituintes da atmosfera. 5. Balanço da radiação na atmosfera. 6. Balanço da radiação à superfície do globo. 7. Determinação do balanço da radiação a partir das observações: balanço da radiação no planeta Terra; distribuição global do balanço da radiação. III. A água no Ambiente 1.O vapor de água na atmosfera: Física das nuvens; teorias da precipitação. 2. Formulação do ciclo hidrológico: elementos do ciclo hidrológico. 3. As equações da Hidrodinâmica: equação Clássica da Hidrologia; equação de balanço do vapor de água. 4. Determinação do ramo aéreo do ciclo hidrológico a partir das observações: transporte do vapor de água; divergência do vapor de água. 5. Transferência do vapor de água na camada limite planetária: algumas características da camada limite planetária; geração e manutenção da turbulência na atmosfera; efeitos da estabilidade; métodos de determinação. 6. Interacção oceano-atmosfera. 7. Transferência de outras propriedades na camada limite planetária: quantidade de movimento e entalpia. IV. A acção do Homem sobre o Ambiente 1. Alteração da constituição química da atmosfera: lançamento de componentes estranhos na atmosfera (dióxido de carbono, óxido de carbono, metano, clorofluorcarbonetos, etc.). 2. O aquecimento artificial da atmosfera: o efeito da ilha urbana; implicações para a visibilidade, para a precipitação, etc. 3. Alteração antropogénica do efeito de estufa. 4. A diminuição da concentração da camada de ozono. 5. As precipitações ácidas. 6. A poluição das águas e dos solos. 7. O Ambiente sustentável e o desenvolvimento. V. O Universo actual 1. O nosso lugar na galáxia. 2. As outras galáxias. 3. A expansão do Universo. 4. Nascimento, vida e morte das estrelas: como nascem as estrelas, as cores das estrelas e as classes espectrais, anãs brancas, pulsares, buracos negros e quasares. 5. O Sol e o Sistema Solar: origem e características gerais. 6. Posições particulares dos planetas em relação à Terra e ao Sol. 7. A Terra e a Lua: movimentos de rotação e de translação da Terra; precessão e nutação da Terra; dia solar e dia sideral; movimentos de rotação e de translação da Lua; particularidades do sistema Sol-Terra-Lua; satélites artificiais. 8. Os outros planetas do sistema solar: Mercúrio, Vénus, Marte, Júpiter, Saturno, Urano, Neptuno e Plutão; satélites naturais; os asteróides; os cometas; as estrelas cadentes. 9. Localização dos astros na esfera celeste: as coordenadas em Astronomia 10. Mapas estelares: as conste1ações e o seu reconhecimento, utilização dos mapas estelares e da carta celeste, mapas estelares mensais. 11. Identificação dos planetas na esfera celeste.
4. METODOLOGIAS DE TRABALHO 4.1 MÉTODO DO ENSINO TEÓRICO O ensino teórico será feito sob a forma de exposições, destinando-se sempre uma parte final a responder a dúvidas dos mestrandos ou a prestar esclarecimentos suscitados pela exposição. Procurar-se-á fazer um ensino participativo, em que os mestrandos não sejam meros agentes passivos de aprendizagem. As lições teóricas, sem sacrificar o rigor da exposição, procurarão sempre ser ilustradas por exemplos quotidianos. Alertar-se-ão os mestrandos no sentido de desenvolverem a sua curiosidade científica através de uma observação permanente dos fenómenos que os rodeiam. Procura-se, desta maneira, criar o espírito de responsabilidade e ao mesmo tempo de respeito pelo planeta Terra. Não será uma teoria exposta de forma abstracta, no vazio, mas sempre preocupada em ter contrapartida na empirologia do real. 4.2 MÉTODO DO ENSINO TEÓRICO-PRÁTICO As sessões teórico-práticas serão eminentemente interactivas, de forma a consciencializar os mestrandos da importância de saber fazer. Ao mesmo tempo, procurar-se-á incutir a necessidade do rigor da observação e da consistência no modo de exprimir os resultados obtidos, utilizando sistemas de unidades coerentes. Os problemas propostos para resolução não serão um fim em si mesmo, destinando-se a apoiar as lições teóricas e a ensinar a resolver os problemas que podem surgir no mundo real, portanto a desenvolver a capacidade de acção a nível profissional. Os problemas serão distribuídos em séries e, sempre que possível, enquadrados num dos capítulos da Teoria, numa cinergia que ajudará a aprofundar cientificamente toda a problemática das Ciências da Terra e do Espaço. Os problemas deverão ser resolvidos individualmente e em casa; nas aulas apenas se tirarão dúvidas e se prestarão esclarecimentos. Pretende-se, deste modo, criar nos mestrandos uma desenvoltura e independência que só o trabalho pessoal consegue desenvolver. A prática, por vezes corrente, de "ensinar" a resolver problemas nas aulas é deletéria, porque atrofia a capacidade de raciocínio e gera uma memorização repetitiva que não contribuem para a formação de professores. Assim, as aulas práticas não serão destinadas à resolução de problemas. Só em casos excepcionais, e para ilustrar a metodologia a seguir na sua solução, se apresentarão as soluções. Os problemas deverão ter ainda um caracter complementar, para cobrir aspectos importantes que não foram especificamente tratados, ou para propor linhas de pesquisa que porventura possam surgir. Nas aulas experimentais de laboratório procurar-se-á ensinar algumas noções da teoria da medição em Física. Dever-se-á ter a preocupação de analisar os atributos dos instrumentos de medição, designadamente, a fidelidade, o rigor e a sensibilidade. Destinar-se-ão algumas sessões as ideias e à pratica da calibração de instrumentos. Por outro lado, dever-se-á estudar, não só o funcionamento desses instrumentos de medida, mas também os seus fundamentos. Destinar-se-ão também algumas sessões à observação e interpretação de cartas estelares, bem como à observação directa do céu nocturno (se possível). Dada a importância que tem os satélites como plataformas observacionais do planeta Terra, procurar-se-á ensinar noções elementares sobre órbitas e cálculos de órbitas, ao mesmo tempo que se procurará fazer a interpretação das imagens nas diferentes gamas do espectro solar. A fim de facilitar o estudo da Física das Nuvens, procurar-se-á ensinar o fundamento do radar meteorológico e da sua utilização. Parece-nos, por isso, vantajosa a colaboração com os serviços do Instituto de Meteorologia e a organização de visitas de estudo. 5. AVALIAÇÃO A Ciências da Terra e do Espaço" é uma Disciplina semestral com uma escolaridade de uma hora semanal teórica e uma hora e meia semanal prática, o que corresponde a 2 créditos. Esta Disciplina deverá enquadrar-se no 1º semestre do Mestrado em Física e Química para o Ensino. Prevê-se que um semestre tenha 15 semanas, o que perfaz um total da ordem de 15 horas semestrais teóricas, 22,5 horas teórico-práticas. A avaliação de conhecimentos será feita através de um teste no final do semestre, da entrega das series de problemas resolvidos, da elaboração de relatórios das aulas práticas. Se o mestrando não obtiver aprovação ou faltar a parte da avaliação, submeter-se-á a um exame final com prova escrita e oral obrigatória.
6. BIBLIOGRAFIA Indica-se a seguir a Bibliografia utilizada na preparação do programa da disciplina “Ciências da Terra e do Espaço".
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Webmaster: Joaquim Anacleto Última actualização: 02 Out 2004 |
