As Ondas e as Estrelas: o Sol

Início da Alameda do Sistema Solar, dentro do Parque de Ciência e Tecnologia da USP (Parque CienTec). Foto: Mauro Becker.

O início do passeio será com o Sol, a estrela do nosso sistema planetário. O Sol tem relação com quase tudo no mundo hoje em dia, desde o simples fato de iluminar o dia, fornecendo a energia necessária para o planeta, até as relações que tem com culturas e crenças, além das diretas influências em plantios, fontes de energia, e muito, “muito” mais.

Ao parar para pensar no Sol, uma das primeiras coisas que vem à cabeça é a luz que ele emite. Aí já entra nossa primeira relação com ondas, a luz é uma onda eletromagnética.

Vamos fazer uma comparação didática entre a luminosidade do sol e uma lâmpada comum.

Montagem de uma lâmpada com o sol dentro. Criado por Henrique Damasceno

A luminosidade é uma característica das estrelas em relação à potência produzida por ela. No Sol a luminosidade é de 1400 watts por metro quadrado (um metro quadrado equivale a um quadrado de 1 metro de largura e 1 metro de comprimento). Ou seja, cada metro quadrado do Sol equivale a 14 lâmpadas de 100 watts. Com a luminosidade que recebemos na Terra podemos calcular qual é a potência total do Sol, que é 4x1026 watts, ou transformando esse número em quantidade de lâmpadas tem-se: 4.000.000.000.000.000.000.000.000 (quatro Septilhões) de lâmpadas de 100 watts.

Ainda em relação à energia do Sol, ela é essencial para a manutenção da vida. Ao analisar o fluxo de energia entre os seres vivos observa-se que os organismos fotossintéticos (que fazem fotossíntese, como as plantas por exemplo) usam 2% da energia solar que chega a Terra no processo da fotossíntese, durante esse processo a energia é transformada, podendo ser armazenada ou utilizada pelo organismo que a produziu. Conforme avançamos na cadeia alimentar tem-se que o fluxo de energia é transferido pelos seres dessa cadeia, ou seja, de uma forma resumida, sem a energia do sol não teríamos nenhuma forma de vida.

Fluxo de energia e ciclo da matéria no ecossistema.

Ainda sobre o Sol, há uma grande quantidade de informações e efeitos que têm relação com as ondas, entre elas tem-se o campo magnético. Além do Sol, podemos ver o campo magnético em imãs de geladeira, por exemplo. Uma definição de campo magnético é uma região no espaço em volta do objeto que contém uma carga magnética (um imã, o Sol, etc.) que é capaz de influenciar outros objetos que interagem com o magnetismo.

Um ímã pode ser encontrado na natureza, porém eles são bem fracos. A magnetita é um exemplo de imã natural. Contudo, os imãs que usamos no nosso dia a dia, tanto como enfeites na geladeira, quanto em aparelhos e outros objetos, são fabricados pelo ser humano.

Para fabricar esses imãs é preciso uma liga metálica, diferentes ligas acarretam em diferentes características para os imãs. Essa liga é submetida em uma máquina magnetizadora, que solta uma descarga elétrica em um eletroímã, ao redor da liga metálica, ordenando os átomos dessa liga e gerando um campo magnético ao seu redor.

Mas e o Sol? Ele possui um imã em seu interior? A resposta de como é formado o campo magnético do Sol está no interior da estrela. É conhecido pela ciência a existência de uma estrutura ordenada das partículas internas, que geram esse campo magnético. Da mesma forma que um imã fabricado precisa dessa ordenação das partículas, o Sol possui isso no seu interior de maneira natural.

O Vento Solar:

Vento Solar é a emissão constante de partículas vindas da coroa solar, principalmente prótons e elétrons, podendo ter velocidades entre 400 e 900 km/s, com uma temperatura da ordem de milhões de graus celsius. As erupções e explosões solares contribuem para o aumento desse fluxo, pois ambas podem arremessar uma parte da matéria desses ventos.

Imagem mostrando o campo geomagnético atuando na proteção contra os ventos solares.

Entre os efeitos aparentes dos ventos solares, tem-se a varredura de finas atmosferas, geralmente pertencentes a planetas que não possuem um campo magnético para se proteger. O termo varredura se refere a retirada constante de matéria dessas atmosferas.

Um exemplo concreto se encontra em Mercúrio, que muito possivelmente possuía uma atmosfera, mas devido a sua proximidade ao Sol e aos ventos solares essa atmosfera foi varrida. Em Marte podemos inferir relações parecidas, a diminuição da atividade magnética de Marte acarretou que os ventos solares começassem a agir mais forte e foram varrendo a atmosfera que havia por lá. Contudo o campo magnético da Terra, ou campo geomagnético, como podemos chamar, é capaz de diminuir os efeitos dos ventos solares. Esses ventos solares que chegam à Terra são desviados pelo campo geomagnético para os polos, levando à formação das auroras polares.

Aurora Polar, resultado da interação entre ventos solares, campo geomagnético e a atmosfera da Terra. É chamada de Aurora boreal se ocorrer no hemisfério norte e Aurora Austral se ocorrer no hemisfério sul.

Como se sabe tanto sobre o Sol e as outras estrelas?

Como podemos saber a temperatura, tamanho e características sem ir lá medir? Pode parecer uma resposta simples, nós observamos de longe. Mas não é tão simples quanto parece. A resposta está nos avanços da ciência e da tecnologia. Da maneira com que os cientistas interpretam essas informações e o que pode-se extrair delas. Uma das principais técnicas para isso é a Espectroscopia.

Autoria: Damasceno, H.; Bassini, A. (2021) Tudo são ondas.

Contato: bassini@usp.br

Créditos detalhados

Autor:

Henrique Damasceno

Orientador:

Ailton Marcos Bassini

Apoio técnico:

Luca Hermes Pusceddu