Galeria de Imagens Sunspot O sol aquece nosso planeta, nos fornece luz e é crucial para toda a vida na Terra. Veja mais fotos de manchas solares. Foto cortesia da NASA Quando foi a última vez que você olhou para cima e se maravilhou com o misterioso, força vivificante que é o sol?
Se você acredita em toda essa coisa de olhar para o sol que te faz ficar cego (o que é realmente verdade), você provavelmente não está olhando muito para o sol. Mas é uma verdadeira maravilha:o sol aquece nosso planeta todos os dias, fornece a luz pela qual vemos e é necessária para a vida na Terra. Também pode causar morte celular e nos tornar cegos. Ele caberia 1,3 milhão de Terras em sua esfera [fonte:SpaceDaily]. Ele produz pores-do-sol dignos de poemas e tanta energia quanto 1 trilhão de bombas de megaton a cada segundo [fonte:Boston Globe (em inglês)].
Tudo isso, e nosso sol é apenas uma velha estrela comum, por padrões universais. É realmente apenas a proximidade que o torna tão especial para a Terra. Não estaríamos aqui se o sol não estivesse tão próximo.
Então, quão perto está o sol? E quanto espaço é necessário para conter 1,3 milhão de Terras? E já que estamos nisso:
Neste artigo, vamos examinar o mundo fascinante de nossa estrela mais próxima. Vamos olhar para as partes do sol, descubra como ele produz luz e calor, e explorar seus principais recursos.
O sol "queimou" por mais de 4,5 bilhões de anos. É uma enorme coleção de gás, principalmente hidrogênio e hélio. Porque é tão grande, tem imensa gravidade, força gravitacional suficiente para manter todo esse hidrogênio e hélio juntos (e para manter todos os planetas em suas órbitas ao redor do Sol).
Dizemos que o sol queima, mas não queima como a madeira queimada. Em vez de, o sol é um gigantesco reator nuclear.
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Figura 1. Visão geral básica das partes do sol. O sinalizador, manchas solares e a proeminência são todas recortadas de imagens reais do SOHO. Foto cedida pelo consórcio SOHO. O Sol é uma estrela, assim como as outras estrelas que vemos à noite. A diferença é a distância - as outras estrelas que vemos estão a anos-luz de distância, enquanto nosso sol está a apenas 8 minutos-luz de distância - muitos milhares de vezes mais perto.
Oficialmente, o sol é classificado como uma estrela do tipo G2, com base em sua temperatura e os comprimentos de onda ou espectro de luz que ele emite. Existem muitos G2s por aí, e o sol da Terra é apenas um dos bilhões de estrelas que orbitam o centro de nossa galáxia, feito da mesma substância e componentes.
O sol é composto de gás. Não tem superfície sólida. Contudo, ainda tem uma estrutura definida. As três principais áreas estruturais do sol são mostradas na metade superior do figura 1 . Eles incluem:
Acima da superfície do sol está sua atmosfera, que consiste em três partes, mostrado na metade inferior de figura 1 :
Todas as principais características do sol podem ser explicadas pelas reações nucleares que produzem sua energia, pelos campos magnéticos resultantes dos movimentos do gás e por sua imensa gravidade.
Tudo começa no núcleo.
Uma poderosa erupção solar irrompeu do Sunspot 486 em 28 de outubro, 2003. A explosão enviou raios-X viajando na velocidade da luz em direção à Terra, causando uma tempestade de rádio na ionosfera. NASA / WireImage / Getty Images O núcleo começa do centro e se estende para fora para abranger 25 por cento do raio do sol. Sua temperatura é superior a 15 milhões de graus Kelvin [fonte:Montana]. No centro, a gravidade puxa toda a massa para dentro e cria uma pressão intensa. A pressão é alta o suficiente para forçar os átomos de hidrogênio a se unirem em reações de fusão nuclear - algo que tentamos emular aqui na Terra. Dois átomos de hidrogênio são combinados para criar hélio-4 e energia em várias etapas:
Essas reações respondem por 85% da energia solar. Os 15 por cento restantes vêm das seguintes reações:
Os átomos de hélio-4 são menos massivos do que os dois átomos de hidrogênio que iniciaram o processo, portanto, a diferença de massa é convertida em energia, conforme descrito pela teoria da relatividade de Einstein (E =mc²). A energia é emitida em várias formas de luz:luz ultravioleta, Raios X, luz visível, infravermelho, microondas e ondas de rádio.
O sol também emite partículas energizadas (neutrinos, prótons) que compõem o vento solar . Esta energia atinge a Terra, onde aquece o planeta, impulsiona nosso clima e fornece energia para a vida. Não somos prejudicados pela maior parte da radiação ou do vento solar porque a atmosfera da Terra nos protege.
Depois de cobrir o núcleo, é hora de se estender para fora na estrutura do sol. A seguir estão as zonas radiativa e convectiva.
o zona radiativa se estende para fora do núcleo, representando 45 por cento do raio do sol. Nesta zona, a energia do núcleo é transportada para fora por fótons, ou unidades leves. À medida que um fóton é feito, ele viaja cerca de 1 mícron (1 milionésimo de metro) antes de ser absorvido por uma molécula de gás. Após a absorção, a molécula do gás é aquecida e reemite outro fóton do mesmo comprimento de onda. O fóton reemitido viaja outro mícron antes de ser absorvido por outra molécula de gás e o ciclo se repete; cada interação entre o fóton e a molécula de gás leva tempo. Aproximadamente 10 25 absorções e reemissões ocorrem nesta zona antes que um fóton alcance a superfície, portanto, há um atraso significativo entre um fóton formado no núcleo e aquele que atinge a superfície.
o zona convectiva , que são os 30 por cento finais do raio do sol, é dominado por correntes de convecção que transportam a energia para a superfície. Essas correntes de convecção são movimentos ascendentes de gás quente ao lado de movimentos descendentes de gás frio, e parece uma espécie de purpurina em uma panela de água fervente. As correntes de convecção levam os fótons para fora da superfície mais rápido do que a transferência radiativa que ocorre no núcleo e na zona radiativa. Com tantas interações ocorrendo entre fótons e moléculas de gás nas zonas radiativa e de convecção, leva um fóton aproximadamente 100, 000 a 200, 000 anos para chegar à superfície.
Fatos do Sol
Finalmente chegamos à superfície. Vamos rastrear a atmosfera a seguir. Assim como a Terra, o sol possui uma atmosfera. Contudo, o sol é composto de fotosfera, a cromosfera e a coroa .
o fotosfera é a região mais baixa da atmosfera do sol e é a região que podemos ver. "A superfície do sol" normalmente se refere à fotosfera, pelo menos em termos leigos. Tem 180-240 milhas (300-400 quilômetros de largura) e tem uma temperatura média de 5, 800 graus Kelvin. Parece granulado ou espumante, muito parecido com a superfície de uma panela de água fervente. As saliências são as superfícies superiores das células da corrente de convecção abaixo; cada granulação pode ser de 600 milhas (1, 000 quilômetros) de largura. Conforme passamos pela fotosfera, a temperatura cai e os gases, porque eles são mais legais, não emita tanta energia luminosa. Isso os torna menos opacos ao olho humano. Portanto, a borda externa da fotosfera parece escura, um efeito chamado escurecimento do membro isso explica a borda nítida e nítida da superfície do sol.
o cromosfera estende-se acima da fotosfera até cerca de 1, 200 milhas (2, 000 quilômetros). A temperatura sobe na cromosfera de 4, 500 graus Kelvin a cerca de 10, 000 graus Kelvin. Acredita-se que a cromosfera seja aquecida por convecção dentro da fotosfera subjacente. À medida que os gases se agitam na fotosfera, eles produzem ondas de choque que aquecem o gás circundante e o enviam através da cromosfera em milhões de minúsculos picos de gás quente chamados espículas . Cada espícula sobe para aproximadamente 3, 000 milhas (5, 000 quilômetros) acima da fotosfera e dura apenas alguns minutos. As espículas também podem seguir ao longo das linhas do campo magnético do sol, que são feitos pelos movimentos dos gases dentro do sol.
o coroa é a camada final do sol e se estende por vários milhões de milhas ou quilômetros para fora das outras esferas. Ele pode ser visto melhor durante um eclipse solar e em imagens de raios-X do sol. A temperatura média da corona é de 2 milhões de graus Kelvin. Embora ninguém saiba por que a corona está tão quente, acredita-se que seja causado pelo magnetismo do sol. A corona tem áreas claras (quentes) e áreas escuras chamadas buracos coronais . Os buracos coronais são relativamente frios e são consideradas áreas por onde as partículas do vento solar escapam.
Por meio de imagens de telescópio, podemos ver várias características interessantes do Sol que podem ter efeitos aqui na Terra. Vamos dar uma olhada em três deles:manchas solares, proeminências solares e erupções solares.
Depois de muitas semanas de um sol vazio sem manchas solares, uma pequena nova mancha solar surgiu em 23 de setembro, 2008, marcando um novo ciclo solar. Foto cortesia da NASA Claro, as esferas são agraciadas com características e atividades interessantes. Vamos dar uma olhada neles aqui.
Escuro, áreas legais chamadas manchas solares aparecem na fotosfera. As manchas solares sempre aparecem em pares e são campos magnéticos intensos (cerca de 5, 000 vezes maior que o campo magnético da Terra) que rompem a superfície. As linhas de campo saem de uma mancha solar e entram novamente na outra. O campo magnético é causado por movimentos de gases no interior do sol.
A atividade das manchas solares ocorre como parte de um ciclo de 11 anos denominado ciclo solar, onde há períodos de máxima e mínima atividade.
Não se sabe o que causa esse ciclo de 11 anos, mas duas hipóteses foram propostas:
Ocasionalmente, nuvens de gases da cromosfera se elevarão e se orientarão ao longo das linhas magnéticas dos pares de manchas solares. Esses arcos de gás são chamados solar proeminências .
As proeminências podem durar de dois a três meses e podem se estender por 30, 000 milhas (50, 000 quilômetros) ou mais acima da superfície do sol. Ao atingir essa altura, eles podem entrar em erupção por alguns minutos a horas e enviar grandes quantidades de material correndo através da coroa e para o espaço a 600 milhas por segundo (1, 000 quilômetros por segundo); essas erupções são chamadas ejeções de massa coronal .
Às vezes, em grupos de manchas solares complexos, abrupto, explosões violentas do sol ocorrem. Estes são chamados erupções solares .
Acredita-se que as explosões solares sejam causadas por mudanças repentinas no campo magnético em áreas onde o campo magnético do sol está concentrado. Eles são acompanhados pela liberação de gás, elétrons, luz visível, luz ultravioleta e raios-X. Quando esta radiação e essas partículas atingem o campo magnético da Terra, eles interagem com ele nos pólos para produzir o auroras (boreal e australis). As explosões solares também podem interromper as comunicações, satélites, sistemas de navegação e até mesmo redes elétricas. A radiação e as partículas ionizam a atmosfera e impedem o movimento das ondas de rádio entre os satélites e o solo ou entre o solo e o solo. As partículas ionizadas na atmosfera podem induzir correntes elétricas em linhas de energia e causar picos de energia. Esses surtos de energia podem sobrecarregar a rede elétrica e causar apagões. Você pode aprender mais sobre as explosões solares lendo:Uma explosão solar extremamente poderosa poderia destruir todos os componentes eletrônicos da Terra?
Toda essa atividade requer energia, que está em oferta limitada. Eventualmente, o sol vai ficar sem combustível.
Quando nosso sol se torna uma gigante vermelha, seu raio será cerca de 100 vezes o que é agora. As nebulosas planetárias são os restos de estrelas semelhantes ao sol que atingiram o fim de seu estágio de gigante vermelha. Foto cedida pela NASA Sun-Earth Day 2010 O sol brilha há cerca de 4,5 bilhões de anos [fonte:Berkeley]. O tamanho do Sol é um equilíbrio entre a pressão externa feita pela liberação de energia da fusão nuclear e a atração da gravidade para dentro. Ao longo de seus 4,5 bilhões de anos de vida, o raio do sol ficou cerca de 6% maior [fonte:Berkeley]. Tem combustível de hidrogênio suficiente para "queimar" por cerca de 10 bilhões de anos, o que significa que tem um pouco mais de 5 bilhões de anos restantes, e, durante esse tempo, continuará a se expandir na mesma taxa [fonte:Berkeley].
Quando o núcleo fica sem combustível de hidrogênio, ele vai se contrair sob o peso da gravidade; Contudo, alguma fusão de hidrogênio ocorrerá nas camadas superiores. Como os contratos principais, ele aquece e isso aquece as camadas superiores, fazendo com que elas se expandam. À medida que as camadas externas se expandem, o raio do sol aumentará e se tornará um gigante vermelho , uma estrela idosa.
O raio do sol gigante vermelho será 100 vezes o que é agora, encontrando-se logo além da órbita da Terra, então a Terra mergulhará no centro do sol gigante vermelho e será vaporizada [fonte:NASA]. Em algum ponto depois disso, o núcleo ficará quente o suficiente para fazer com que o hélio se funda em carbono.
Quando o combustível de hélio acabar, o núcleo se expandirá e esfriará. As camadas superiores se expandirão e ejetarão o material.
Finalmente, o núcleo vai esfriar em um anã branca.
Eventualmente, vai esfriar ainda mais em um quase invisível anã negra . Todo esse processo levará alguns bilhões de anos.
Então, pelos próximos bilhões de anos, a humanidade está segura - em termos da existência do sol, pelo menos. Outros desastres são uma incógnita.
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