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O Sol

O Sol

O diâmetro do Sol é cerca de 109 vezes maior do que o da Terra. A maior parte de sua massa consiste em hidrogênio.

Geografia

Palavras-chave

Sol, estrutura do Sol, Sistema Solar, Via Láctea, hidrogénio, Hélio, união, explosão solar, mancha solar, fotosfera, cromosfera, coroa, vento solar, granulação, protuberância solar, sonda espacial, astronomia, física nuclear, física de partículas, geografia, física

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Cenas

Via láctea

O Sol é a estrela central do Sistema Solar. A distância entre o Sol e o centro da Via Láctea é de 25 a 28 mil anos luz. O Sol setá no meio do seu ciclo de vida que, no total, durará cerca de 12 000 milhões de anos. Quando o seu fornecimento de hidrogênio esgotar, irá se transformar num gigante vermelho. A Terra encontra-se a 150 milhões de km (unidade atmosférica) do Sol, ou seja, a luz solar demora 8,3 minutos para atingir a Terra.

O diâmetro do Sol é aproximadamente 109 vezes o da Terra. Três quartos da sua matéria é hidrogênio que se transforma em hélio através de fusão nuclear interna e, ao mesmo tempo, libera energia. A pressão no interior do Sol é tão grande como 150 milhões de toneladas por centímetro quadrado. Como é feito de uma matéria chamada plasma, as zonas que se encontram em diferentes latitudes têm diferentes velocidades de rotação. As partes equatoriais completam uma volta a cada 25 dias, enquanto que os pólos demoram 32 dias, causando alterações no campo magnético, o que leva à formação de manchas e proeminências solares. A sua atmosfera está dividida em estratos (fotosfera, cromosfera e a coroa) que se fundem gradualmente com o espaço interplanetário. O Sol demora cerca de 225-250 milhões de anos a completar uma órbita em torno do centro da galáxia, a uma velocidade de 220 km/s.

Definições de termos:

Estrela: É uma esfera gigante de gás quente, portanto luminosa, unida por gravidade. Irradia uma grande energia libertada pela fusão de núcleos atômicos no seu núcleo central. A temperatura da sua superfície alcança vários milhares de graus centígrados. Tem uma atmosfera que consiste, na sua maioria, de hidrogênio. A sua matéria tem uma estrutura de camadas esféricas.

Unidade astronômica: É uma unidade de distância equivalente à distância média entre a Terra e o Sol, ou à distância do maior semi eixo da órbita da Terra (149 600 000 km).

Erupção solar: Uma alteração repentina do brilho solar da cromosfera e fotosfera do Sol que, geralmente, ocorre em torno das manchas solares. As erupções duram entre 10 e 45 minutos, 9 a 10 vezes ao dia.

Protuberância solar: Erupção de gás em forma de arco que flutua sobre a superfície do Sol. O seu diâmetro pode chegar a alcançar o Sol. É composta por partículas carregadas de eletricidade que se movem pelas linhas do campo magnético.

Vento solar: Um fluxo de partículas carregadas que saem da coroa, que consiste principalmente em elétrons e prótons.

Mancha solar: Uma região da superfície solar onde o campo magnético é mais forte que o em torno dele. Uma mancha solar pode chegar a medir até 200 000 km de diâmetro. As manchas podem durar de algumas horas até vários meses.

Aurora polar: Um fenômeno luminoso temporal causado por partículas carregadas que entram na atmosfera pelo Pólo Norte e pelo Pólo Sul. É produzida a partir da excitação elétrica de átomos de oxigênio e nitrogênio. A sua frequência está relacionada com a atividade da superfície solar (atividade de manchas solares).

O sol

  • cromosfera
  • granulação
  • mancha solar
  • protuberância solar
  • explosão solar
  • coroa

Corte transversal

  • cromosfera
  • zona convectiva
  • 2 milhões de K
  • zona radioativa
  • núcleo 14,5 milhões de K
  • fotosfera 6.000 K
  • coroa

Dados:

- Diâmetro: 1 392 000 km (109 Terras)

- Massa: 1.989 · 10³⁰ kg (333 000 Terras)

- Densidade média: 1,4 g/cm³

- Temperatura superficial: 5780 K

- Período de rotação: 25,4 dias

- Luminosidade: 3,85 · 10²⁶ W (6300 W/cm²)

Processo de fusão

Animação

  • cromosfera
  • zona convectiva
  • zona radioativa
  • núcleo 14,5 milhões de K
  • fotosfera 6.000 K

Sistema solar

Imagens

  • Mancha solar
  • Mancha solar
  • Explosão solar
  • Explosão solar
  • Protuberância solar
  • Protuberância solar
  • Coroa
  • Coroa

Narração

O Sol foi considerado um fenômeno sobrenatural e adorado como um deus por diversas civilizações antigas. No Egito era venerado com o nome de Amon, na Mesopotâmia era Samas, e na Grécia tinha o nome de Apolo. Foi o filósofo grego Anaxágoras quem ofereceu a primeira explicação científica no século V a.C. Segundo ele, o Sol era uma esfera de ferro quente e brilhante. Esta ideia pouco comum foi considerada blasfema e o filósofo foi encarcerado por isso. Após construir o seu telescópio, Galileu Galilei também estudou o Sol, tendo descoberto as manchas solares. Posteriormente, Isaac Newton usou o prisma para dividir a luz branca do Sol nos seus componentes. Mais tarde, William Herschel recorreu também a este método ao descobrir a radiação infra-vermelha, por volta de 1800.

Nas suas experiências, no século XIX, Joseph von Fraunhofer observou pela primeira vez linhas de absorção no espectro solar, a partir das quais era possível determinar a composição química da atmosfera. Hans Bethe desenvolveu a teoria da fusão nuclear em 1939, a qual explica de que modo a energia é gerada no interior do Sol.
As primeiras sondas espaciais enviadas para observar o Sol foram as sondas Pioneer da NASA em 1959 e 1968. Orbitando o Sol a uma distância igual à da Terra, as sondas examinaram detalhadamente o vento solar e exploraram o campo magnético do Sol.

A sonda espacial Helios, lançada em 1974 pelos EUA e a República Federativa Alemã, conduziu a sua pesquisa a partir da órbita de Mercúrio. A radiação de raios-x do Sol foi examinada por um telescópio espacial a partir da estação espacial Skylab. Após sair do plano orbital do planeta, a sonda espacial Ulysses estudou o Sol, fornecendo informações bastante novas sobre as suas regiões polares. A SOHO é uma das sondas mais importantes na investigação do Sol, estando sempre posicionada entre o astro e a Terra. Tem vindo a tirar fotografias do Sol desde 1995, tanto na escala visível como na escala ultravioleta.

Mais recentemente, várias novas sondas têm examinado a nossa estrela, trabalho esse que é bastante importante, uma vez que a atividade solar tem uma influência profunda no nosso tempo meteorológico. A utilização da energia da luz solar está a aumentar gradualmente, sendo usada na produção de eletricidade por meio de painéis solares e estações de energia solar, e também na produção de calor através de coletores solares.

O Sol é uma estrela média, um anão amarelo. Com 4,6 biliões de anos de vida, está sensivelmente a meio da sua existência de 12 biliões de anos. É composto por quase três quartos de hidrogênio, que é convertido em hélio pela fusão nuclear ocorrida no núcleo do Sol e, esta forma, produz energia (fótons de elevada energia).

Quando se esgotar a sua fonte de combustível, o Sol irá encolher e o seu núcleo irá aquecer o suficiente para o hélio se converter em carbono. Este processo irá por sua vez resultar numa produção de energia ainda maior, pelo que o atual tamanho do astro irá crescer centenas de vezes, sendo que a Terra será provavelmente engolida. No entanto, a superfície do Sol ficará menos quente e o astro se transformará num gigante vermelho. Esta fase não durará muito, uma vez que, assim que a fusão parar, a pressão interna do Sol irá diminuir e o astro entrará em colapso por ação da sua própria gravidade. Ele irá transformar-se em um anão branco, extremamente denso e do tamanho da Terra, acabando por arrefecer passados biliões de anos.

O Sol não é feito de material sólido, mas sim de plasma. É por isso que faixas de diferentes latitudes giram a velocidades diferentes. A suas regiões equatoriais rodam cada 25 dias, enquanto as suas regiões polares apenas cada 32 dias. A sua atmosfera é constituída por camadas (fotosfera, cromosfera e coroa), misturando-se gradualmente com o meio interplanetário. A coroa torna-se visível durante os eclipses solares.

99,87% da massa do sistema solar está concentrada em torno da sua estrela central. O Sol tem uma massa enorme, pelo que a sua gravidade é altíssima, mantendo o sistema solar unido e governando o movimento de todos os planetas e dos objetos menores dentro deles.
O Sol emite grande quantidade de energia, principalmente sob a forma de radiação ultravioleta, visível e infra-vermelha, embora exista também uma pequena quantidade de outros tipos de radiação, tal como os raios gama, raios-x e ondas de rádio.

O Sol expele também partículas elementares (principalmente prótons e elétrons), que constituem o vento solar. O núcleo do Sol tem uma temperatura estimada entre 14 e 15 milhões de graus K, uma pressão de 3*10¹¹ atmosferas e uma densidade de 155 g/cm³.

O núcleo estende-se do centro até cerca de um quarto do raio solar, funcionando como um reator nuclear, no qual é liberada energia sob a forma de fótons de energia elevada, raios gama e raios-x, durante a fusão de elementos de luz em elementos mais pesados.
Durante o processo de fusão, os núcleos de deutério e trítio (ambos isótopos de hidrogênio) fundem-se. Os núcleos de deutério consistem de um próton e um neutron, enquanto os núcleos de trítio consistem de um próton e dois neutrons.
Na sua reação de fusão, é produzido um núcleo de hélio, que consiste de dois prótons e dois neutrons. A reação liberta um neutron, bem como energia sob a forma de fótons livres. Durante a colisão, as forças de repulsa dos prótons têm de ser superadas, o que só é possível se os átomos de hidrogênio se moverem a altíssima velocidade, ou seja, caso a temperatura seja bastante elevada.

O Sol poderá manter o atual nível de radiação durante os próximos 6 ou 7 biliões de anos. O núcleo está rodeado por uma zona radioativa que se estende até sensivelmente 70% do raio solar. Os fótons colidem frequentemente, são absorvidos e depois emitidos nesta zona. Leva muitas vezes até 10.000 anos para os fótons chegarem à superfície.
Na região externa do Sol tem lugar uma convecção a larga escala, a qual ocupa entre 25 e 30% do raio solar. A esta camada dá-se o nome de zona convectiva. O calor é transmitido à fotosfera pelo fluxo de material desta zona, sendo depois emitido para o espaço exterior.

A atmosfera solar é maioritariamente composta por elementos químicos leves: 71% de hidrogênio, 27% de hélio e 2% de elementos mais pesados. O núcleo contém apenas 35% de hidrogênio.

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