Pesquisa em Ensino de Astronomia EnvolvendoPesquisa em Ensino de Astronomia Envolvendoo Sol e seu Espectro no Observatório do o Sol e seu Espectro no Observatório do

CDCC/USPCDCC/USP

IFSC

Apoio CNPq e Vitae

Silvia Calbo Aroca, Dr. Dietrich Schiel e Dra. Cibelle Celestino Silva

1. Introdução

a. O que está sendo feito no Observatório?b. Sala Solarc. Telescópio e Heliostato

d. Espectroscópio

e. Filtro solar Halfa

2. Atividades envolvendo o Sol

a. Estimativa do tamanho e distância até o Solb. Cuidados com o Sol

c. Como é o interior solar?

d. O Sol visto por outros “olhos”

e. O ciclo solar e suas influências sobre a Terra

f. O espectro do Sol

3. Atividades Futuras

O que está sendo feito no Observatório?

Sala solarTelescópio

Heliostato

Esquema do Espectroscópio

Conceitos básicos; Tamanho e Distância até o Sol

Comparação da Terra com um botão de 2 cm de diâmetro, e uma circunferênciarepresentando o Sol feita com giz e um barbante medindo 110 cm (raio do Sol)

Comparação do Sistema Solar com um campo de futebol, assumindo que cadametro do campo equivale a 50 milhões de Km no espaço

Visita à luneta Grubb e Cuidados com o Sol

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Como é o Interior do Sol ?

Relação de Manchas Solares com Imãs

As outras Camadas Atmosféricas do Sol

H alfa Raios X

O Sol visto com outros “olhos”

Novos equipamentos para o Observatório e o Projeto

Registro de uma Observação Solar

Sol de 07/09/06 a 12/09/06

Estimativa do tempo de Rotação do Sol

Sol de 13/09/06 a 18/09/06

Estimativa do Tamanho de uma Mancha Solar

Evolução de Manchas Solares

O que é o Ciclo Solar?

O Ciclo Solar Atual

Será que o Ciclo Solar afeta a Terra?

Mínimo de Maunder (1645-1715)

Pequena era do gelo

Consequências sobre a Terra:

Invernos rigorosos na Europa, Canadá e E.U.A.

Superfície do mar da Noroega e os canais de Veneza congelaram.

Como que o ciclo solar afeta a Terra?

Camadas da Atmosfera Terrestre

GPS informa posição errada devido a variações de densidade daionosfera. Sistemas de transmissão de baixa frequência são afetados(antena).

Aumento da ionosfera de 100 Km, provocando arraste na órbita do satélite.

O satélite é carregada de formadistinta em suas partes.

Previsto para durar até início da década de 80, caiu em 1979.

Mas a atividade solar pode ser benéfica para os astronauatas dentro da Estação Espacial ?

Diminuição dos níveis de radiação cósmica !

Por incrível que possa parecer existem radiações mais nocivas que a solar. Uma delasé a provocada por raios cósmicos. Estes nada mais são, que raios originados de colisões entre objetos muito massivos no universo como buracos negros ou estrelasde nêutrons. Estes raios conseguem penetrar a estação espacial ou o corpo de umastronauta. Durante uma atividade solar intensa, a radiação solar “sopra” os raioscósmicos para longe libertando os astronautas da estação espacial deste perigo.

A Atividade Solar intensa também pode nos proporcionar espetáculos

Na figura da esquerda vemos uma aurora. Estas ocorrem durante os períodos em que há explosões solares como flares intensos e próximas há regiões dos pólos terrestres.Estas auroras são produzidas na ionosfera quando elétrons energéticos da radiação solar colidem com moléculas da nossa atmosfera, liberando fótons. O que vemossão as emissões destes fótons, existem auroras de cores diferentes devido ao fato de estar ionizando elementos diferentes de nossa atmosfera. Na foto a cor verde da auroraIndica que foi Oxigênio ionizado. As auroras não são fenômenosexclusivos da Terra podem ocorrer em outros planetas do sistema solar que tambémsofrem influências do Sol. Fonte da figura da esquerda http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/image/0112/auroradouble_hoffman.jpg

Como sabemos a composição químca de uma estrela?

Como sabemos a composição química de uma estrela?

Para isto os astrônomos usam ferramentas como prismas ou redes de difração (CD). Se incidir-se luz branca sobre um prisma notar-se-á que do outro lado aparece um arco-íris. Se combinar-se este prisma com uma fenda colocada no foco do telescópio, uma lentecolimadora de tamanho e distância focal apropriada e um prisma poderemos ver o espectrodo Sol. Neste além das cores do arco-íris veremos também linhas escuras.

Observação do Espectro de Lâmpadas

Fazendo o mesmo procedimento usando o prisma ou a rede de difração para observaro espectro de lâmpadas de rua como as de Mercúrio ou de Sódio será possívelobservar linhas brilhantes. Abaixo temos o espectro do Sol, repare que suas linhas sãoescuras ao contrário do que acontece com as lâmpadas. Fonte da figuraDa direita http://www.physics.lsa.umich.edu/demolab/graphics2/7b10_10.jpg

Observação do Espectro Solar

A e B – Bandas de Oxigênio Molecular

C – Hidrogênio (Halfa)

D1 e D2 - Sódio

E - Ferro

F – Hidrogênio (Hbeta)

G - Ferro

H e K - Cálcio

O que são estas linhas brilhantes e escuras no espectro de lâmpadas e do Sol respectivamente?

Estas linhas indicam quais elementos químicos estão presentes no gás que as produziu.Por exemplo, no caso da lâmpada de Na daria para ver duas linhas bem definidas noamarelo que chama-se dubleto de Na. Já no caso da lâmpada de Mercúrio vê-se maisde 10 linhas espectrais de diferentes cores.Observando atentamente o espectro solar cientistas notaram que as linhas do Sol estãona mesma posição que as linhas das lâmpadas e que portanto, o Sol seria compostodas mesmas coisas que aqui na Terra. Mas porque as linhas são escuras?

Comparação dos Espectros Observados com o do Sol

No desenho de cima tem-se a luz de uma lâmpada incandescente passando por um prisma, o observador irá notar um espectro sem linhas ou seja contínuo. No desenho do meio tem-se a luz de um gás quente iluminando o prisma, nota-se a presença de linhas brilhantes de emissão. Por fim, no último desenho tem-se um gás frio sendo iluminado por uma fonte mais quente o gás frio absorve a luz da fonte quente, e pode-se ver linhas escuras (características do gás frio) no espectro de absorção. Este último fenômeno é o que ocorre com o Sol, uma vez que seu interior é mais quente do que sua atmosfera e esta última absorve a radiação solar. O que se observa no espectro do Sol é uma assinatura dos elementos químicos presentes em sua atmosfera.Figura http://instruct1.cit.cornell.edu/courses/astro101/images/lec07_04.jpg

Medidas envolvendo Espectroscopia Solar

Medidas de Efeitos Físicos nas linhas espectrais observadas

Uma etapa mais avançada do projeto será a construção de um novo espectroscópiocom resolução suficiente para estudar-se os efeitos Zeeman e Doppler em manchasSolares. O esquema deste espectroscópio está na figura da esquerda onde vê-se queo mesmo é composto por um espelho esférico, rede de difração e fenda. A direita,tem-se uma foto do fenômeno de efeito Zeeman em manchas solares que faz com queas linhas espectrais se alarguem. Medindo este alargamento será possível estimar ovalor do campo magnético no grupo de manchas estudado. Já o efeito Doppler consisteem medir a posição das linhas espectrais num extremo do Sol (oeste) e comparar como outro extremo (leste) esta medida dará a taxa de rotação solar.

Imagens e Dados Diários do So:l www.spaceweather.com

Página de um Especialista em Instrumentação para Observação Solar no Brasil: http://www.astroimagem.com/nova_pagina_3.htm

Página de Observação Solar no Brasil: http://solar.reabrasil.astrodatabase.net/

Bibliografia:

Página da NASA: www.nasa.gov