A NAVEGAÇÃO NO MEDITERRÂNEO ANTIGO E MAIS ALÉM

Por meio desta atividade, os alunos aprenderão que

• a navegação astronómica foi desenvolvida há já muitos séculos.

• além de recorrer à Estrela Polar, existem outros métodos de determinar os pontos cardeais a partir das posições das estrelas.

• os navegadores antigos eram capazes de navegar com sucesso em mar aberto, seguindo as estrelas e as constelações.

Os alunos serão capazes de:

• descrever métodos de determinar os pontos cardeais a partir da observação do céu.

• designar as principais constelações estelares.

• explicar a natureza das estrelas e constelações circumpolares.

• utilizar uma folha de cálculo Excel para efetuar cálculos.

• descrever a importância de melhores competências de navegação para as civilizações primitivas.

De acordo com as perguntas enumeradas na descrição da atividade, o professor deverá orientar os alunos para que reconheçam as posições e o movimento aparente dos objetos celestes enquanto indicadores dos pontos cardeais.

Antes de trabalhar na atividade 1, os alunos devem estudar atentamente o mapa fornecido. Uma visita a um planetário poderá ajudar a memorizar as constelações. Pedir aos alunos que indiquem o nome das constelações que já conhecem.

Perguntar aos alunos (ver as P&R na descrição da atividade) onde a Estrela Polar se encontra quando observada do polo norte e do equador terrestres. Perguntar-lhes em seguida de que modo esta posição se altera quando viajamos entre estes pontos. Uma vez compreendido este conceito, apresentar a rotação e o movimento aparente das estrelas. Mostrar-lhes a imagem dos rastos de estrelas e perguntar-lhes de onde vêm. Perguntar-lhes quais as estrelas ou constelações que permanecem acima da linha do horizonte nos pontos da Terra supramencionados. Trata-se de estrelas e constelações circumpolares.

Explicar a utilização da folha de cálculo Excel necessária para a atividade 2. Deixar os alunos comparar os resultados que obtiveram para diferentes latitudes.

Discutir com os alunos as razões possíveis para as viagens marítimas em épocas antigas.

A terceira atividade opcional funciona como uma conclusão e pode ser utilizada para avaliar o que os alunos assimilaram.

A lista contém os itens necessários por aluno. O(a) professor(a) pode decidir que trabalham em pares.

• Fichas de trabalho

• Compassos

• Lápis

• Régua

• Calculadora

• Transferidor

• Computador com MS Excel instalado

• Folha de cálculo Excel: “AncientMediterranean_BrightStars_EUSPACE-AWE_Navigation.xlsx”

Pontos cardeais

Figura 1: Movimento diurno aparente do Sol no hemisfério norte no equinócio. O Sol atinge o seu ponto mais alto acima do horizonte a sul. No hemisfério sul, o Sol atinge a sua elevação máxima a norte (autoria: Tauʻolunga, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Equinox-50.jpg, „Equinox-50“, sistema de coordenadas horizontais e anotações acrescentadas por Markus Nielbock, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/legalcode).

Os pontos cardeais são definidos por processos astronómicos, como os movimentos diurnos e anuais aparentes do Sol e os movimentos aparentes das estrelas. Na antiguidade e na pré-história, o céu tinha, sem dúvida, uma importância diferente da que tem agora. Refletem este facto os inúmeros mitos em torno do céu um pouco por todo o mundo. Como resultado, podemos assumir que os processos celestes têm sido atentamente observados e acompanhados. Deste modo, os ciclos subjacentes e os fenómenos visíveis eram fáceis de observar.

Para qualquer dada posição na Terra, à exceção da região equatorial, o Sol atinge o pico sempre na mesma direção (Figura 1). A região entre os dois trópicos a 23,5° a norte e a sul do equador é especial, porque o Sol pode atingir posições zenitais ao meio-dia local ao longo de todo o ano. Durante a noite, as estrelas giram em torno dos polos celestes. Existem achados arqueológicos de épocas pré-históricas, como necrópoles e a orientação dos edifícios, que sugerem que há muitos milénios os pontos cardeais eram do conhecimento comum numa grande diversidade de culturas (por exemplo, McKim Malville & Putnam, 1993; Rudgeley, 2000; Schmidt-Kaler & Schlosser, 1984). É,

portanto, evidente que eram aplicados na navegação primitiva. A bússola magnética era desconhecida na Europa antes do século XIII d.C. (Lane, 1963).

Latitude e longitude

Figura 2: Ilustração de como se definem as latitudes e as longitudes da Terra (autoria: Peter Mercator, djexplo, CC0).

Qualquer ponto numa área é definido por duas coordenadas. A superfície de uma esfera é uma área curva, pelo que o uso de coordenadas, como ascendente e descendente, não faz muito sentido visto que a superfície de uma esfera não tem princípio nem fim. Em vez disso, podemos usar coordenadas polares esféricas com origem no centro da esfera em que o raio é fixo (Figura 2). Restam duas coordenadas angulares. Quando aplicadas à Terra, designam-se como latitude e longitude. A sua rotação fornece o eixo de simetria. O polo norte é definido como o ponto em que o eixo de rotação teórico interceta a superfície da esfera e a rotação é no sentido contrário ao dos ponteiros do relógio quando se olha para o polo norte de cima. O ponto oposto é o polo sul. O equador define-se como o grande círculo no ponto intermédio entre os dois polos.

As latitudes são círculos paralelos ao equador. São calculadas a partir de 0º em relação ao equador até ±90° em relação aos polos. As longitudes são grandes círculos que ligam os dois polos da Terra. Para uma dada posição na Terra, a longitude que atravessa o zénite, o ponto diretamente por cima, chama-se meridiano. Corresponde à linha que o Sol aparentemente atravessa ao meio-dia local. A origem desta coordenada é o meridiano primário e passa por Greenwich, onde se situa o Observatório Real de Inglaterra. A partir deste, as longitudes são calculadas a partir de 0º até ±180°.

Exemplo: Heidelberg na Alemanha situa-se a 49,4° a norte e a 8,7° a este.

Elevação do polo (altitude do polo)

Figura 3: Rastos de estrelas no céu após um tempo de exposição de aproximadamente 2 horas (autoria: Ralph Arvesen, Live Oak star trails, https://www.flickr.com/photos/rarvesen/9494908143, https://creativecommons.org/licenses/by/2.0/legalcode).

Se projetarmos o sistema de coordenadas terrestres das latitudes e longitudes no céu, obtemos o sistema de coordenadas equatoriais celestes. O equador da Terra torna-se o equador celeste e os polos geográficos são extrapolados para formar os polos celestes. Se tirássemos uma fotografia do céu setentrional com um tempo longo de exposição, veríamos pelos rastos das estrelas que estas giram em torno de um ponto comum, o polo norte celeste (Figura 3).

Figura 4: Configuração das duas constelações Ursa Maior e Ursa Menor no céu setentrional. Polaris, a Estrela Polar, que está próxima do verdadeiro polo norte celeste, é a estrela mais brilhante na Ursa Menor (autoria: Bonč, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ursa_Major_-_Ursa_Minor_-_Polaris.jpg, “Ursa Major – Ursa Minor – Polaris”, com base em https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ursa_Major_and_Ursa_Minor_Constellations.jpg, cores invertidas por Markus Nielbock, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/legalcode).

No hemisfério norte, existe uma estrela moderadamente brilhante próximo do polo celeste, a Estrela Polar ou Polaris. É a estrela mais brilhante da constelação Ursa Menor (Figura 4). Na nossa era, a Estrela Polar está a uma distância de menos de um grau. No entanto, há 1000 anos, estava 8º afastada do polo. Deste modo, podemos hoje usá-la como um indicador da posição do polo norte celeste. No polo sul celeste, não existe nenhuma estrela análoga que possa ser observada a olho nu. É necessário recorrer a outros métodos para encontrá-la.

Se nos colocarmos exatamente no polo norte geográfico, Polaris está sempre diretamente sobre a nossa cabeça. Podemos dizer que a sua elevação seria de (quase) 90º. Este dado introduz o sistema de coordenadas horizontais (Figura 5). Trata-se da referência natural que utilizamos no dia a dia. Nós, os observadores, estamos na origem do sistema de coordenadas localizado num plano horizontal cujo limite corresponde ao horizonte. O céu é imaginado como um hemisfério por cima. O ângulo entre um objeto no céu e o horizonte é a elevação ou altitude. A direção dentro do plano é dada como um ângulo entre 0° e 360°, o azimute, que é geralmente calculado no sentido dos ponteiros do relógio a partir do norte. Em navegação, tal designa-se também como rumo. O meridiano é a linha que liga os polos norte e sul no horizonte e passa pelo zénite.

Figura 5: Ilustração do sistema de coordenadas horizontais. O observador é a origem das coordenadas designadas como azimute e altitude ou elevação (autoria: TWCarlson, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Azimuth-Altitude_schematic.svg, „Azimuth-Altitude schematic“, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/legalcode).

Para qualquer outra posição na Terra, o polo celeste ou Polaris surge a uma elevação inferior a 90°. No equador, aflora ao de leve o horizonte, ou seja, a uma elevação de 0º. A correlação entre a latitude (polo norte = 90°, equador = 0°) e a elevação de Polaris não é simples coincidência. A Figura 6 combina os três sistemas de coordenadas referidos. Para um determinado observador, em qualquer latitude na Terra, o sistema local de coordenadas horizontais toca o sistema de coordenadas polares esféricas terrestres num único ponto tangente. O desenho demonstra que a elevação do polo norte celeste, também chamada altitude do polo, é exatamente igual à latitude setentrional do observador na Terra.

Figura 6: Quando se combina os três sistemas de coordenadas (esférico terrestre, equatorial celeste e horizontal local), torna-se claro que a latitude do observador corresponde exatamente à elevação do polo celeste, também conhecida como altitude do polo (autoria: M. Nielbock, trabalho pessoal).

Por aqui se conclui que, se medirmos a elevação de Polaris, podemos determinar a nossa latitude na Terra com razoável precisão.

Estrelas e constelações circumpolares

Na história antiga, por exemplo na Idade do Bronze, Polaris não podia ser usada para determinar o norte. Devido à precessão do eixo da Terra, em 3500 a.C., encontrava-se a cerca de 30˚ de distância do polo norte celeste. Em seu lugar, a estrela Thuban (α Draconis) era mais adequada, uma vez que só estava afastada menos de 4°. Era, todavia, consideravelmente mais ténue do que Polaris e, possivelmente, nem sempre visível a olho nu.

Figura 7: Cartas celestes da região do polo norte celeste nos anos de 2750 a.C. e 2016 d.C. (trabalho pessoal, criado com XEphem Versão 3.7.6, produzido por Elwood C. Downey e distribuído pelo Clear Sky Institute Inc., Solon, Iowa, EUA, http://www.xephem.com).

Quando olhamos para o céu noturno, algumas estrelas dentro de um determinado raio em redor dos polos celestes nunca se põem; são circumpolares (ver a Figura 3). Os navegantes eram suficientemente competentes para determinar a verdadeira posição do polo celeste através da observação de algumas estrelas nas suas proximidades. Este método também funciona para o polo sul celeste.

Ao navegarem para norte ou para sul, os marinheiros observam que, com a variação da elevação do polo celeste, a amplitude circumpolar também se altera. Por conseguinte, sempre que os navegantes observam a culminação da mesma estrela ou constelação, ou seja, a sua passagem pelo meridiano, à mesma elevação, mantêm-se na “latitude”. Embora os antigos gregos, graças ao seu nível de educação, estivessem familiarizados com o conceito de latitude de uma Terra esférica, os marinheiros comuns provavelmente não estavam. Para eles, era suficiente perceber a ligação entre a elevação das estrelas e o seu curso. Os navegantes antigos conheciam muito bem o céu noturno. Utilizavam as posições relativas das constelações para determinar a sua posição em termos de latitude.

Primeiras viagens marítimas e navegação no Mediterrâneo

A navegação por meio de objetos celestes constitui uma arte que era praticada muito antes de os humanos habitarem a Terra. Hoje conhecemos inúmeros exemplos de animais que se orientam através do céu diurno ou noturno. As abelhas e as borboletas-monarca orientam-se pelo Sol (Sauman et al., 2005), exatamente como os estorninhos (Kramer, 1952). Mais extraordinária ainda é a capacidade das aves (Emlen, 1970; Lockley, 1967; Sauer, 1958) e das focas (Mauck, Gläser, Schlosser, & Dehnhardt, 2008) que identificam a posição das estrelas durante a noite para seguir um rumo. Na nossa civilização moderna, por exemplo, com a iluminação intensa das cidades, as luzes fortes

podem ser confundidas com objetos celestes. As borboletas noturnas, por exemplo, usam a Lua para manter um rumo constante, mas se um candeeiro público as confundir, voam em seu redor até à exaustão (Stevenson, 2008). Por esta razão, a poluição luminosa representa uma ameaça para muitos animais. A Figura 8 indica a magnitude do problema.

Figura 8: A Península Ibérica à noite vista da Estação Espacial Internacional (autoria: imagem cedida pela Unidade de Ciências da Terra e Deteção Remota, Centro Espacial Johnson da NASA, Space Center, missão-rolo-fotograma n.º ISS040-E-081320 (26 de julho de 2014), http://eol.jsc.nasa.gov/SearchPhotos/photo.pl?mission=ISS040&roll=E&frame=081320).

Entre os primeiros humanos a sulcar o mar aberto contam-se os colonizadores aborígenes da Austrália há cerca de 50 000 anos (Hiscock, 2013). Os registos mais antigos de viagens marítimas no Mediterrâneo remontam a 7000 a.C. (Hertel, 1990), realizadas em barcos ou pequenas embarcações que eram apenas movidos a remos. As rotas eram limitadas às proximidades da costa, em que os pontos de referência ajudavam a navegar para os destinos pretendidos. Para percorrer distâncias maiores, era necessário um mecanismo de propulsão independente da força muscular. É por esta razão que a vela constitui uma das mais importantes invenções da história da humanidade, de importância semelhante à da roda. Por volta de meados do 4.º milénio a.C., houve navios egípcios que sulcaram o Mediterrâneo oriental (Bohn, 2011) e estabeleceram rotas comerciais com Biblos na Fenícia, a Canaã bíblica, atualmente o Líbano. Foi por esta altura que começou a Idade do Bronze. O estanho era um material importante na Idade do Bronze e as fontes de estanho na Europa central e ocidental deram origem ao comércio em grande escala (Penhallurick, 1986). O transporte ao longo de grandes percursos dentro e fora do Mediterrâneo era efetuado em navios.

Figura 9: Mapa da difusão da metalurgia. Os depósitos de estanho da Idade do Bronze encontram-se sobretudo na costa atlântica da Europa (autoria: utilizador: Hamelin de Guettelet, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Metallurgical_diffusion.png, domínio público).

Os navegantes não tardaram a aperceber-se de que os objetos celestes, especialmente as estrelas, podiam ser utilizados para manter a rota de um navio. Estas aptidões foram mencionadas nas primeiras obras de literatura, como a Odisseia de Homero, que data provavelmente do século VIII a.C. Julga-se que as fontes originais provêm da Idade do Bronze, em que os minoicos de Creta eram um povo particularmente influente. Viveram entre 3650 e 1450 a.C. na região do Mediterrâneo setentrional, sulcando as águas do mar Egeu. Dado que muitos dos seus edifícios sagrados estavam alinhados pelos pontos cardeais e por fenómenos astronómicos, como o Sol nascente e os equinócios (Henriksson & Blomberg, 2008, 2009), é razoável pensar que também aplicavam estes conhecimentos na navegação (Blomberg & Henriksson, 1999). Os minoicos chegaram à ilha de Tera e ao Egito, o que lhes deve ter levado vários dias em mar aberto.

Figura 10: Mapa de Creta com antigos sítios minoicos no princípio do 2.º milénio a.C. (autoria: Eric Gaba (Sting), https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Crete_integrated_map-en.svg, anotações a vermelho de Markus Nielbock, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/legalcode).

O poeta grego Arato de Solos publicou o seu Phainómena por volta de 275 a.C. (Aratus, Callimachus, & Lycophron, 1921), descrevendo em pormenor as posições das constelações e a ordem por que nascem e se põem. Esta informação tornou-se de vital importância para qualquer navegador a fim de manter uma determinada rota. Bastar-lhe-ia apontar a embarcação a um dado rumo e conseguir mantê-lo, com a ajuda das constelações estelares que surgiam nessa direção. O azimute de uma determinada estrela, quando nasce ou se põe, permanece constante ao longo do ano, com exceção de uma variação lenta durante 26 000 anos causada pela precessão do eixo da Terra. É interessante notar que as posições de Arato não se enquadravam na Idade do Bronze tardia e na primeira Idade do Ferro, embora servissem no tempo do domínio minoico (Blomberg & Henriksson, 1999) cerca de 2000 anos antes.

Por volta de 1200 a.C., os fenícios tornaram-se na civilização dominante do Mediterrâneo. Construíram colónias ao longo das costas meridional e ocidental do Mediterrâneo e mais além. Entre estas, conta-se a colónia de Gades (Cádis moderna), logo à saída do Estreito de Gibraltar, que funcionava como um ponto de trocas comerciais de mercadorias e recursos do norte da Europa (Cunliffe, 2003; Hertel, 1990). Várias viagens pelo oceano Atlântico, que se encontram documentadas, levaram-nos até à Grã-Bretanha e mesmo algumas centenas de milhas ao longo da costa africana (Johnson & Nurminen, 2009).

Figura 11: O céu noturno com orientação de Creta a Alexandria em 22 de setembro de 2000 a.C., às 21h30 UT (autoria: trabalho pessoal, criado com software Stellarium, com licença GNU GPL de acesso livre, segundo Blomberg & Henriksson (1999), Fig. 9).

O historiador grego Heródoto (ca. 484 – 420 a.C.) fala de uma expedição fenícia financiada pelo faraó egípcio Necau II (610 – 595 a.C.), que partiu do Mar Vermelho para circum-navegar África e regressou ao Egito através do Mediterrâneo (Bohn, 2011; Hertel, 1990; Johnson & Nurminen, 2009). Aparentemente, os marinheiros comunicaram que, por vezes, o Sol se localizava a norte (Cunliffe, 2003), o que é de esperar depois de atravessar o equador para sul. Tudo isto confirma a existência de competências de navegação extraordinárias. Depois da conquista pelos persas da terra natal dos fenícios em 539 a.C., a influência destes diminuiu, mas foi restabelecida pelos descendentes das suas colónias, os cartagineses.

Figura 12: Rotas comerciais dos fenícios durante a Idade do Bronze europeia (autoria: DooFi, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:PhoenicianTrade_EN.svg, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/legalcode ).

Píteas

Autores e estudiosos da Antiguidade, como Estrabão, Plínio e Diodoro Sículo, descreveram uma viagem de longo curso notável e bem documentada. Trata-se da viagem de Píteas (ca. 380 – 310 a.C.), um astrónomo, geógrafo e explorador grego de Marselha, que aparentemente, por volta de 320 a.C., partiu do Mediterrâneo, viajou ao longo da costa ocidental da Europa e alcançou as Ilhas Britânicas a norte, passando além do Círculo Ártico e tendo possivelmente chegado à Islândia ou às Ilhas Faroé, a que deu o nome de Thule (Baker & Baker, 1997; Cunliffe, 2003; Hergt, 1893).

Massalia (ou Massilia), como Marselha se chamava então, foi fundada por gregos da Fócida, por volta de 600 a.C., tendo-se rapidamente transformado num dos maiores e mais prósperos postos comerciais gregos no Mediterrâneo ocidental, com fortes relações comerciais com as tribos célticas que ocupavam a maior parte da Europa (Cunliffe, 2003). Píteas nasceu na Idade do Bronze tardia, numa altura em que florescia o comércio com regiões do norte da Europa. Pouco se conhecia na geografia grega sobre esta parte do mundo, exceto que os bárbaros que aí viviam mineravam estanho e forneciam o precioso âmbar que todo o Mediterrâneo desesperadamente procurava. Foi porventura movido pela curiosidade que Píteas se lançou na exploração destas paragens.

Figura 13: Estátua de Píteas, erigida no Palácio da Bolsa em Marselha, em honra das suas realizações (autoria: Rvalette, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Pythéas.jpg, „Pythéas“, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/legalcode).

A sua viagem constituiu um marco histórico porquanto Píteas foi um cientista e um grande observador. Utilizou um gnómon ou relógio de sol, que lhe permitiu determinar a latitude em que se encontrava e medir o tempo durante a viagem (Nansen, 1911). Notou igualmente que no verão o Sol incidia durante mais tempo a latitudes mais altas. Além disso, foi o primeiro a identificar uma relação entre as marés, que estão praticamente ausentes no Mediterrâneo, e as fases lunares (Roller, 2006).

Figura 14: A viagem de Píteas de Massalia segundo Cunliffe (2003) (autoria: ESA/Cunliffe, http://www.esa.int/spaceinimages/Images/2005/09/The_journey_of_Pytheas, http://www.esa.int/spaceinimages/ESA_Multimedia/Copyright_Notice_Images).

Introdução

Seria vantajoso se a atividade fosse integrada num contexto mais amplo de exploração marítima, como por exemplo em geografia, história, literatura, etc.

Conselho: esta atividade pode ser combinada com outras formas de aquisição de conhecimentos, como uma apresentação oral de história, literatura ou geografia sobre navegação. Preparar-se-ia assim o terreno de um modo muito mais interativo do que está ao alcance do(a) professor(a) se se limitar a resumir os factos.

Poderá mostrar-se aos alunos alguns bons documentários disponíveis sobre a exploração marítima. Como introdução à navegação astronómica em geral e aos primeiros navegadores, passar os seguintes vídeos aos alunos. O último é em francês. Esta atividade poderia ser realizada em conjunto com as aulas de francês na escola. Caso contrário, narrar a história de Píteas tal como descrita nas informações de referência. Pode estabelecer-se uma articulação com aulas de literatura ou de história através da leitura de “A Extraordinária Viagem de Píteas”, de B. Cunliffe.

Episódio 2: Navegação astronómica (duração: 4:39)

https://www.youtube.com/watch?v=DoOuSo9qElI

De que modo navegavam os primeiros marinheiros os oceanos? | O engenheiro curioso (duração: 06:20)

https://www.youtube.com/watch?v=4DlNhbkPiYY

Exploradores do mundo em 10 minutos (duração: 09:59)

https://www.youtube.com/watch?v=iUkOfzhvMMs

Era uma vez... o Homem: Os exploradores - Os primeiros navegadores (duração: 23:13)

https://www.youtube.com/watch?v=KuryXLnHsEY

Pythéas, un Massaliote méconnu (francês, duração: 09:57)

https://www.youtube.com/watch?v=knBNHbbu-ao

Perguntar aos alunos se sabem há quanto tempo os seres humanos usam navios para cruzar os oceanos. Poderá chamar-se a atenção para a migração do homo sapiens até ilhas e continentes isolados como a Austrália.

Respostas possíveis:

Sabemos com toda a certeza que são usados navios para percorrer longas distâncias desde 3000 a.C. ou mesmo antes. Contudo, os primeiros colonizadores da Austrália devem ter encontrado uma forma de atravessar os oceanos por volta de 50 000 a.C.

Perguntar-lhes quais terão sido as vantagens de explorar os mares. Talvez algum conheça culturas históricas ou povos que foram marinheiros famosos. O(a) professor(a) pode apoiar esta atividade com alguns exemplos de antigos povos mareantes, por exemplo do Mediterrâneo.

Respostas possíveis:

Encontrar novos recursos e alimentos, o comércio, o espírito de descoberta, curiosidade.

Perguntar aos alunos como encontram o caminho para casa todos os dias. O que os ajuda a orientarem-se para não se perderem? Depois de mencionar pontos de referência (edifícios, semáforos, paragens de autocarro, etc.), perguntar aos alunos como os navegantes eram capazes de se orientar no mar. Em épocas primitivas, orientavam-se por pontos de referência que podiam ser reconhecidos. Mas, para tal, os navios tinham de manter-se próximo da costa. Os faróis vieram melhorar a situação. As bússolas magnéticas foram inventadas bastante tarde, por volta do século XI d.C., e não foram usadas na Europa até ao século XIII. Mas o que podia ser usado como pontos de referência no alto mar? Os alunos poderão referir objetos celestes, como o Sol, a Lua e as estrelas.

Perguntas adicionais sugeridas, sobretudo depois de passar os vídeos introdutórios

P: Quem era Píteas?

R: Era um cientista e explorador grego antigo.

P: Onde e quando viveu?

R: Viveu no século IV a.C., durante a Idade do Bronze tardia, em Massalia, hoje Marselha.

P: Por onde viajou?

R: Píteas viajou para norte ao longo da costa atlântica da Europa até à Grã-Bretanha e provavelmente até ao Círculo Ártico e à Islândia.

P: O que observou e descobriu durante a sua viagem?

R: Foi o primeiro grego a viajar até tão longe a norte. Apercebeu-se de que a duração do dia depende da latitude. Foi também o primeiro a relacionar as marés com as fases da Lua.

Atividade 1: ### Estrelas e constelações circumpolares

Materiais necessários:

• Fichas de trabalho

• Compassos

• Lápis

• Régua

• Calculadora

Na ausência de uma estrela brilhante nos polos celestes, os navegadores antigos conseguiam localizar os polos celestes observando algumas estrelas circumpolares. Estes navegadores eram suficientemente experientes para determinar o norte verdadeiro, através do reconhecimento da posição relativa dessas estrelas e das suas trajetórias à volta daquele.

Além disso, usavam as constelações e as estrelas circumpolares para inferir a sua latitude. Estas nunca nascem nem se põem: estão sempre acima do horizonte. Embora hoje possamos simplesmente medir a elevação de Polaris acima do horizonte, os navegadores antigos viam Polaris a muitos graus de distância do polo norte celeste. Seja como for, no hemisfério sul, não existe nenhum indicador estelar deste tipo. Assim, em lugar de medir a elevação de Polaris, observavam as estrelas e as constelações que ainda eram visíveis acima do horizonte, quando atingiam a sua elevação mais baixa acima do horizonte (culminação inferior), durante a sua órbita aparente em torno do polo celeste.

Deixar os alunos visionar os dois vídeos seguintes que demonstram o fenómeno das estrelas e constelações circumpolares para dois pontos na Terra. Mostram a rotação diária aparente simulada do céu em torno do polo norte celeste.

Estrelas circumpolares Heidelberg 49degN (Duração: 0:57)

https://youtu.be/uzeey9VPA48

Estrelas circumpolares Habana 23degN (Duração: 00:49)

https://youtu.be/zggfQC_d7UQ

Os alunos irão reparar que

1. Há sempre estrelas e constelações que nunca se põem. São as estrelas e constelações circumpolares.

2. O ângulo entre o polo celeste (Polaris) e o horizonte depende da latitude do observador. Com efeito, estes ângulos são idênticos.

3. A região circumpolar depende da latitude do observador. É maior em pontos mais próximos do polo.

Se os alunos estiverem familiarizados com o uso de um planisfério, podem estudar o mesmo fenómeno visionando os dois vídeos seguintes:

Estrelas circumpolares phi N20 (Duração: 00:37)

https://youtu.be/Uv-xcdqhV00

Estrelas circumpolares phi N45 (Duração: 00:37)

https://youtu.be/VZ6RmdzbpPw

Estes mostram a rotação do céu para as latitudes de 20° e 45°. A zona transparente revela o céu visível num determinado ponto no tempo. O círculo a tracejado indica a região das estrelas e constelações circumpolares.

Perguntas

P: O que têm de especial os polos norte e sul geográficos da Terra comparados com outros locais?

R: Definem o eixo de rotação da Terra.

P: Como se encontra o norte e os outros pontos cardeais sem uma bússola?

R: Os corpos celestes, por exemplo as estrelas como Polaris, indicam o polo norte celeste.

P: Por que razão a Estrela Polar (Polaris) indica o norte?

R: No nosso tempo, Polaris está próxima do polo norte celeste.

P: Onde encontraríamos o polo norte/sul celeste no céu, se estivéssemos exatamente no polo norte/sul terrestre?

R: No zénite, ou seja, diretamente por cima da cabeça.

P: Como mudaria esta posição, se viajássemos na direção do equador?

R: A sua elevação diminuiria a partir do zénite até ao horizonte.

P: O que são constelações circumpolares?

R: São constelações que giram em torno de um dos polos celestes e nunca nascem nem se põem. Estão sempre acima do horizonte.

P: Quais das constelações visíveis seriam circumpolares se estivéssemos no polo norte/sul terrestre ou no equador?

R: Todo o hemisfério norte/sul (polos). Nenhuma no equador.

P: Se a Estrela Polar

R: Como as estrelas e as constelações circumpolares dependem da latitude, tal como a elevação de Polaris, as que estão sempre acima do horizonte indicam onde nos encontramos.

Exercício

A tarefa agora é seguir as pisadas de um navegador que viveu há cerca de 5000 anos. Aplicando estas competências, os alunos irão identificar as constelações que são circumpolares quando observadas de determinadas posições na Terra.

O quadro seguinte contém os nomes de seis cidades juntamente com as respetivas latitudes. Os valores negativos indicam latitudes meridionais. A sétima linha está em branco para que os alunos possam inscrever os dados da sua cidade natal. Nesta base, terão de calcular os raios angulares a partir do polo celeste. O cálculo é simples porque é o mesmo da altitude do polo e da latitude: φ=ϱ

Os alunos podem selecionar o mapa que corresponda ao hemisfério. Os alunos usam os compassos para desenhar círculos desses raios em redor do polo correspondente. As constelações dentro desses círculos são circumpolares. As constelações que são total ou parcialmente visíveis numa determinada cidade são adicionadas ao quadro.

As soluções possíveis são acrescentadas a itálico. O quadro preparado para o exercício está incluído na ficha de trabalho.

Instruções pormenorizadas

1. Determinar a escala do mapa. A escala angular é de 90° dos polos até ao círculo exterior, ou seja, o equador celeste.

2. Converter as latitudes do quadro em raios na escala dos mapas e inscrevê-las no quadro.

3. Para cada cidade:

i. Selecionar o mapa adequado.

i. Utilizar os compassos para desenhar um círculo com um raio que tenha sido determinado para essa cidade.

i. Identificar e anotar as constelações circumpolares visíveis. Se forem demasiadas, selecionar apenas as mais proeminentes.

Figura 15: Cartas celestes do hemisfério norte e sul (autoria: Markus Nielbock, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:NorthernCelestialHemisphere.png, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:SouthernCelestialHemisphere.png, https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/legalcode, criadas com PP3, http://pp3.sourceforge.net).

Debate

No nosso tempo, Polaris está próxima do polo norte celeste. Explicar a importância das estrelas e constelações circumpolares para os navegadores antigos.

*Resultado possível:

Proporcionavam um instrumento excelente para manter a latitude e impediam que os navegadores se perdessem em mar aberto.

Soluções

A escala do mapa é: 1 cm 10°

Céu setentrional

Céu meridional

Atividade 2: As estrelas indicam o caminho

Materiais necessários:

• Ficha de trabalho

• Lápis

• Transferidor

• Computador com MS Excel instalado

• Folha de cálculo Excel: "AncientMediterranean_BrightStars_EUSPACE-AWE_Navigation.xlsx"

Na ausência de uma estrela como Polaris que indica um polo celeste, os navegadores antigos recorriam a outras estrelas e constelações para determinar os pontos cardeais e o rumo das suas embarcações. Compreendiam que as posições em que aparecem e desaparecem no horizonte (as orientações) não se alteram durante uma vida. Os navegadores experientes conheciam de cor as estrelas e as constelações mais brilhantes.

Figura 16: Posição de estrelas nascentes brilhantes selecionadas para a latitude de 45° a uma elevação de 10° acima do horizonte (trabalho pessoal).

Perguntas

P: Conseguem determinar os pontos cardeais a partir de outras estrelas que não Polaris? Convém lembrar que não existe nenhuma estrela no polo sul.

R: Sim. Se conhecermos as estrelas e as constelações, estas podem indicar o caminho porque voltam às mesmas posições todos os dias.

P: Como se pode usar estrelas e constelações nascentes e poentes para seguir um rumo no mar?

R: Usa-se a posição no horizonte quando o nascer e o pôr não se alteram (exceto no caso de uma variação de longa duração e muito lenta).

P: Conseguem ver as mesmas estrelas todas as noites ao longo do ano?

R: Não, a hora a que nascem e se põem varia. As estrelas visíveis nas noites de inverno veem-se durante o dia no verão.

Exercício

Os alunos irão construir uma bússola estelar semelhante à da Figura 16. Os cálculos necessários para converter as coordenadas celestes das estrelas em coordenadas horizontais, ou seja, azimute e elevação, são bastante complexos. Por essa razão, esta atividade é acompanhada de um ficheiro Excel que faz esses cálculos por eles. Consiste em 57 estrelas brilhantes, mais as Plêiades, que são um grupo de estrelas muito distinto.

Os alunos só têm de introduzir a latitude da sua localidade e a elevação das estrelas na linha correspondente no fundo da folha de cálculo. 10º é um bom valor para a elevação. Significa que obtêm os azimutes das estrelas quando observadas a uma elevação de 10º. É também possível usar valores diferentes, mas este exercício destina-se a identificar estrelas que apenas nascem ou se põem. O azimute é um ângulo ao longo do horizonte, contando no sentido dos ponteiros do relógio a partir do norte.

As duas últimas colunas (AZ1, AZ2) apresentam dois azimutes, um quando a estrela nasce e outro quando a estrela se põe. Note-se que a distribuição dos azimutes das estrelas nascentes e poentes é simétrica em relação ao meridiano, ou seja, a linha que liga o norte e o sul. As células que indicam #NA não contêm números válidos. Estas estrelas nunca nascem nem se põem. São circumpolares ou estão abaixo do horizonte.

Os alunos traduzem os valores na bússola estelar abaixo. Usam um transferidor e indicam a posição de cada estrela no círculo. Em seguida, escrevem ao lado o respetivo nome.

Debate

Um dos métodos de navegação através do Mediterrâneo antigo consistia em permanecer próximo da terra. Explicar por que razão, além do perigo de águas pouco profundas, os marinheiros da Idade do Bronze devem ter desenvolvido métodos que lhes permitiam navegar em segurança em águas abertas. É boa ideia examinar um mapa do Mediterrâneo.

Respostas possíveis:

Os povos antigos visitavam ilhas por razões comerciais e de outra natureza. Muitas delas não são visíveis dos litorais mediterrânicos. Muitas vezes as viagens duravam mais do que algumas horas. As embarcações desse tempo eram capazes de percorrer em média cinco milhas náuticas por hora. Há ainda relatos, transmitidos ao longo dos tempos, que nos falam da navegação astronómica.

Atividade 3: aplicação prática (complementar)

Materiais necessários:

• Resultados das atividades anteriores

• Luz vermelha portátil, como uma lanterna obscurecida ou uma lanterna tapada com um filtro vermelho

• Uma bússola magnética se disponível

Nada é mais instrutivo do que aplicar o que já foi aprendido e praticado em teoria em condições reais. Por conseguinte, os resultados das duas atividades anteriores podem ser testados no terreno observando o céu noturno.

Esta atividade pode ser executada pelos próprios alunos em casa ou como um evento em grupo com a turma.

Selecionar uma noite clara e um local com uma boa vista do horizonte. Assim que escurecer o suficiente para distinguir as estrelas, deixar os alunos usar as suas lanternas obscurecidas para inspecionar os mapas com as amplitudes circumpolares da atividade 1. A lanterna obscurecida ou, melhor ainda, uma lanterna vermelha ajuda a manter os olhos adaptados à escuridão.

Depois de identificar as estrelas mais brilhantes, deixá-los usar as bússolas estelares da atividade 2. Os alunos devem apontar os marcadores de uma ou mais estrelas para as estrelas no céu. Deixá-los identificar o norte (ou o sul, em função do polo celeste que for visível do local onde se encontram). Estando no hemisfério norte, este coincide com a direção da Estrela Polar ou Polaris? No hemisfério sul, poderá ser necessária uma bússola magnética.

Deixar os alunos identificar as constelações que veem no céu nos seus mapas. Pedir-lhes que olhem para norte (sul no hemisfério sul) e designem as estrelas e as constelações que estão acima do horizonte. Coincidem com os mapas? Note-se que deverá haver um círculo que indica a amplitude circumpolar para a latitude local.

Tentar salientar que, ao executar esta atividade, estão a trabalhar como os navegadores de há 4000 anos.

Space Awareness curricula topics (EU and South Africa)

Navigation through the ages, coordinate systems, celestial navigation