Nossa Estrela: O Sol

Nossa Estrela: O Sol

Adriana Válio Roque da SilvaCentro de Rádio Astronomia e Astrofísica Mackenzie

Universidade Presbiteriana Mackenzie

O SolO Sol

• Parâmetros físicos do sol• Estrutura solar• Evolução solar • Campo magnético solar• Atividade solar:

• explosões solares • ejeção de massa coronal• relações Sol-Terra

O Sol na luz visívelO Sol na luz visível

Características do SolCaracterísticas do SolMassa 2 x 1030 kgRaio 700 000 kmDensidade média central

1409 kg/m3

160 000 kg/m3

Luminosidade 3.9 x 1033 erg/sTemperatura superfície central

5785 K1.5 x 107 K

Composição química: Hidrogênio Hélio Oxigênio Carbono Nitrogênio

92,1 %7,8 %0,061 %0,039 %0,0084 %

Período rotacional equador pólos

25 dias31 dias

Estrutura SolarEstrutura Solar

Estrutura do interior solar

Estrutura do interior solar

• Núcleo: 10% da massa solar, T=15 milhões K reações termo-nucleares (4H He)

• Camada radiativa: ener-gia flui por radiação (10% até 70% do raio solar)

• Camada convectiva: energia flui por convecção T<10,000 K (70% do raio solar até a superfície)

GranulaçãoGranulação

ConvecçãoConvecção

• Clique na figura acima para ver a animação das células convectivas na superfície do Sol.

Atmosfera SolarAtmosfera Solar

Atmosfera solarAtmosfera solar

• Fotosfera: superfície até 300 km, T=5800 K, manchas solares

• Cromosfera: 10,000 km acima da superfície, T=15,000 K, cor aver-melhada em eclipses

• Coroa: até 2 raios solares, T=2-4 milhões K, vento solar

FotosferaFotosfera

CromosferaCromosfera

CoroaCoroa

• Observada a olho nu durante eclipses sola-res

• Bastante difusa (baixa densidade)

• Inomogênea• T=2 a 4 milhões K

Aquecimento da coroaAquecimento da coroa

• Na atmosfera, a temperatura das ca-madas mais exter-nas aumenta.

• Ainda é um proble-ma em aberto• qual é a fonte de

energia?

Espectro Eletromagnético

Espectro Eletromagnético

Ondas eletro-magnéticas: des-de pequenos com-primentos de onda (raios gama) até km (rádio)

comprimento de onda

visível

O Sol em vários comprimentos de onda

O Sol em vários comprimentos de onda

• Cromosfera

(H

• Fotosfera

(luz branca)

• Baixa coroa

(17 GHz)

O Sol em vários comprimentos de onda

O Sol em vários comprimentos de onda

• Cromosfera

(ultra-violeta)•Baixa coroa

(UV extremo)

• Coroa (raio-X)

CamadasCamadas

• Clique na figura acima para ver a animação das camadas da atmosfera do Sol.

Evolução SolarEvolução Solar

Formação do SolFormação do Sol

• Formação: 10 milhões de anos• nuvem molecular em

forma de disco• o proto-sol no centro e

proto-planetas ao redor formaram-se simulta-neamente

• quando temperatura no centro alta suficiente nasce uma estrela

• Clique na figura acima para ver a animação da formação do sistema solar

Maturidade do solMaturidade do sol

• Seqüência principal: 10 bilhões de anos• Hoje: estrela comum com idade de 4.6

bilhões de anos• conversão de H em He no núcleo pelas

reações nucleares• equilíbrio hidrostático:

pressão do gás = pressão gravitacional

• Gigante vermelha: 1.5 bilhões de anos• esgota-se o H do núcleo inicia-se a fusão do

He em C• raio 3 vezes maior

• Super gigante vermelha: 250 milhões de anos• esgota-se o He no núcleo• queima de He em C em casca esférica ao

redor do núcleo• raio é 100 vezes maior engloba a órbita da

Terra

Futuro do SolFuturo do Sol

Estágios finaisEstágios finais

• Nebulosa planetária: • 1/3 da massa é ejetada• camadas internas são expostas

• Nebulosa da Hélice

Anã BrancaAnã Branca

• núcleo da nebulosa planetária (carbono)

• raio igual ao da Terra

• T = 10,000 K até esfriar completamente (trilhões de anos)

Vida do SolVida do Sol

Atividade SolarAtividade Solar

Atividade SolarAtividade Solar

mancha solar

Ciclo de atividade solarCiclo de atividade solar

• Ciclo de atividade:• percebeu-se que o

número de manchas solares era cíclico

• duração de 11 anos• medidas desde 1600• atualmente estamos

em um máximo

Máximo de atividadeMáximo de atividade

Próximo máximo de atividade solar por volta de 2000-2001

Ciclo solar em raio-XCiclo solar em raio-X

1991

1996

• Montagem de imagens tomadas a cada 6 meses durante 6 anos.

Campo magnético solarCampo magnético solar

• Campo tradicional de dipolo• Rotação diferencial: 28 (equador) e 31 dias (pólos)• Campo responsável pelas regiões ativas• B inverte de polaridade a cada 22 anos (ciclo de Babcock)

Campo magnéticoCampo magnético

• arcos magnéticos observados no UV pelo satélite TRACE

região ativa

(mancha solar)

Atividade SolarAtividade Solar

• Devido ao campo magnético

• Duração de 11 anos• Manifestações:

• Manchas solares• Explosões solares• Ejeções de massas

coronais

Manchas solaresManchas solares

• Manchas escuras nas imagens do sol em luz visível

• mais frias do que a superfície ao redor

• regiões de altas concentrações de campo magnético

Explosão solarExplosão solar

• Súbita liberação de grandes quantidades de energia (segundos a minutos)

• aquece o plasma local• acelera partículas a al-tas

energias e produz grande quantidade de radiação e partículas

• fonte de energia campo magnético

• Clique na figura acima para ver a animação da explosão.

Explosão (UV)Explosão (UV)

• Clique na figura para ver a animação da explosão.

Ejeção de Massa Coronal

Ejeção de Massa Coronal

• Associadas às proe-minências solares

• matéria (elétrons, prótons e íons) é arremessada para o meio interplanetário

• pode atingir a Terra

Ejeção de MassaEjeção de Massa

Interação com a Terra Interação com a Terra

• Quando a radiação e partículas produzidas pela atividade solar alcançam a Terra, estas podem causar:• doses letais de ra-

diação X para as-tronautas

• alteração nas ór-bitas de satélites

Tempestade eletromagnética

Tempestade eletromagnética

• alterações na ionosfera afetam as comunica-ções de longa distância

• picos de correntes nas linhas de alta tensão

• comportamento errático de instrumentos de na-vegação

• alterações na camada de ozônio

• auroras

AurorasAuroras

• Partículas acelera-das do sol entram na atmosfera solar pelos pólos

• Interagem com os átomos da alta at-mosfera causando emissão colorida

Questões em abertoQuestões em aberto

• Aquecimento da coroa solar• Previsão de quando ocorrerão:

• explosões solares• ejeções de massa coronal

• Causas da atividade solar• configuração do campo magnético• como e onde energia das explosões é

armazenada• mecanismo de aceleração das partículas