Sol

Figura 1 – O Sol, fotografado a partir da estação espacial Skylab, em 1973. A imagem mostra uma das maiores proeminências jamais registadas.
Crédito: NASA

O Sol é uma estrela G2 normal, uma das mais de 100 mil milhões de estrelas na nossa galáxia. Está personificado em muitas mitologias: os Gregos chamavam-lhe Helios e os Romanos Sol.

O Sol é de longe o maior objecto no Sistema Solar. Contém mais de 99.8% da massa total do Sistema Solar (Júpiter contém praticamente o resto). Diz-se regularmente que o Sol é uma estrela “vulgar”. Isso é verdade no sentido em que existem muitas outras semelhantes. Mas existem muitas mais estrelas pequenas que grandes; o Sol está no top 10% por massa. O tamanho médio das estrelas da nossa galáxia é provavelmente menos de metade da massa do Sol.

Actualmente contém 70% de hidrogénio e 28% de hélio na sua massa; tudo o resto (“metais”) é menos de 2%. Estas quantidades mudam com o passar do tempo à medida que o Sol converte hidrogénio em hélio no seu núcleo.

As camadas exteriores do Sol exibem rotações diferentes: no equador a superfície completa uma volta em cada 25.4 dias; perto dos pólos chega até aos 36 dias. Este comportamento estranho deve-se ao facto do Sol não ser um corpo sólido como a Terra. Efeitos similares são vistos também nos planetas gasosos. Estas diferenças na sua rotação estendem-se até ao interior do Sol, embora o núcleo gire como um corpo sólido. As condições no núcleo do Sol (aproximadamente os 25% interiores do seu raio) são extremas. A temperatura é de cerca de 15.6 milhões Kelvin e a pressão é de 250 mil milhões de atmosferas. No centro do núcleo a densidade do Sol é mais de 150 vezes a da água.

Figura 2 – As várias camadas do Sol.
Crédito: NASA

A energia libertada pelo Sol (3.86×1033 ergs/segundo ou 386 mil biliões de megawatts) é produzida através de reacções nucleares. Em cada segundo cerca de 700,000,000 toneladas de hidrogénio são convertidas em cerca de 695,000,000 toneladas de hélio e 5,000,000 toneladas (=3.86×1033 ergs) de energia na forma de raios-gama. À medida que viaja para a superfície, esta energia é continuamente absorvida e reemitida a temperaturas cada vez mais baixas. Quando chega à superfície, é na sua maioria luz visível. Nos últimos 20% do caminho até à superfície a energia é transportada mais por convecção do que por radiação.

A superfície do Sol, chamada fotosfera, está a uma temperatura de cerca de 5800 K.

As manchas solares são regiões mais “frias”, apenas a 3800 K (aparecem escuras apenas por comparação com as regiões circundantes). As manchas solares podem ser muito grandes, quase chegando aos 50,000 km em diâmetro. São causadas por interacções complicadas e não muito compreendidas no campo magnético do Sol.

Uma pequena região conhecida como a cromosfera situa-se acima da fotosfera. Outra região altamente rarefeita acima da cromosfera, chamada a coroa, estende-se milhões de quilómetros no espaço mas é apenas visível durante os eclipses. As temperaturas na coroa podem exceder 1,000,000 K.

Ora acontece que a Lua e o Sol parecem do mesmo tamanho no céu quando vistos da Terra. E dado que a Lua orbita a Terra aproximadamente no mesmo plano que a órbita da Terra em torno do Sol, por vezes a Lua encontra-se directamente entre a Terra e o Sol. Isto é chamado de eclipse solar; se o alinhamento é algo imperfeito então a Lua cobre apenas parte do disco solar e o evento chama-se eclipse parcial. Quando se alinha perfeitamente a totalidade do disco solar é bloqueada e então chama-se de eclipse total do Sol. Os eclipses parciais são visíveis numa grande área da Terra mas a região onde um eclipse total é possível de observar é muito estreita, com apenas alguns quilómetros de largura (embora tenha vários milhares de quilómetros em comprimento). Os eclipses do Sol acontecem uma ou duas vezes por ano. Se ficar em casa, é provável que observe eclipses parciais algumas vezes por década. Mas dado que o percurso da totalidade é muito pequeno, é muito improvável que atravesse o local onde vive. Por isso as pessoas regularmente viajam até ao outro lado do mundo apenas para ver um eclipse solar total. Ficar à sombra da Lua é uma experiência arrebatadora. Durante uns preciosos minutos o céu fica escuro a meio do dia. Conseguem-se ver estrelas e planetas. Os animais pensam que é altura de dormir. E pode-se observar a coroa solar. Vale bem a pena a viagem.

Figura 3 – A coroa do Sol é apenas visível nos eclipses, ou através de aparelhos que simulam um eclipse chamados coronógrafos.
Crédito: National Optical Astronomy Observatories.

O campo magnético do Sol é muito forte (pelos padrões terrestres) e muito complicado. A sua magnetosfera (também conhecida por heliosfera) estende-se para além de Plutão.

Em adição ao calor e luz, o Sol emite também uma corrente de baixa densidade de partículas carregadas (na sua maioria electrões e protões) conhecida como vento solar que se propaga pelo Sistema Solar a 450 km/s. O vento solar e as maiores partículas de energia ejectadas pelas proeminências solares podem ter efeitos dramáticos na Terra, variando entre quebras de electricidade a interferências de rádio ou até às espectaculares auroras.

Dados recentes da sonda Ulysses mostraram que durante a mínima actividade do ciclo solar o vento emanado pelas regiões polares viaja ao dobro da velocidade, 750 km/s, do que a latitudes mais baixas. A composição do vento solar também parece ser diferente nas regiões polares. Durante o máximo solar, no entanto, o vento move-se a uma velocidade média.

Estudos mais aprofundados do vento solar foram feitos pela sonda Wind, lançada em 1994, pela ACE e pela SOHO, no ponto de vantagem situado entre a Terra e o Sol a cerca de 1.6 milhões de km da Terra. O vento solar tem grandes efeitos nas caudas dos cometas e também nas trajectórias das sondas. Uma missão de recolha de amostras, Genesis, foi desenhada para permitir aos astrónomos medir directamente a composição do material solar. Regressou à Terra em 2004 mas sofreu danos quando o seu pára-quedas não abriu ao entrar na atmosfera da Terra.

Espectaculares “loops” e proeminências são regularmente visíveis no limbo solar. A libertação de material do Sol não é sempre constante. Nem a quantidade da actividade solar. Houve um período de baixa actividade de manchas solares na segunda metade do século XVII chamada “Maunder Minimum”. Coincide com um período anormalmente frio no norte da Europa às vezes conhecido como Pequena Idade do Gelo. Desde a formação do Sistema Solar que o material libertado pelo Sol aumentou em 40%.

Figura 4 – Uma espectacular aurora, provocada pelo vento solar.
Crédito: Dennis Mammana.

O Sol tem cerca de 4,5 mil milhões de anos. Desde o seu nascimento usou cerca de metade do seu hidrogénio no núcleo. Irá assim continuar “pacificamente” por outros 5 biliões de anos (embora a sua luminosidade suba para o dobro nessa altura). Mas eventualmente irá ficar sem hidrogénio para queimar. Irá ser forçado a fazer mudanças radicais, embora comuns pelos padrões estelares, o que resultará na total destruição da Terra (e provavelmente na criação de uma nebulosa planetária).

Existem oito planetas principais e um grande número de objectos mais pequenos orbitando o Sol (exactamente quais os corpos que deveriam ser classificados como planetas e quais como “objectos mais pequenos” tem sido fonte de alguma controvérsia, mas no fundo é tudo uma questão de definição).

DADOS OBSERVACIONAIS
Distância média da Terra149.6×106 km
Brilho visual-26.74m
Magnitude absoluta4.83m
CARACTERÍSTICAS ORBITAIS
Distância média do centro da Via Láctea~2.5×1017 km
(26,000 anos-luz)
Período galáctico~2.26×108 anos
Velocidade~220 km/s (em torno do centro da Via Láctea)
CARACTERÍSTICAS FÍSICAS
Diâmetro1.392×106 km
(109 Terras)
Achatamento dos pólos~9×106
Área da superfície6.09×1012 km2
(11,900 Terras)
Volume1.41×1018 km3
(1,300,000 Terras)
Massa1.9891×1030 kg
(332,950 Terras)
Densidade1.408 g/cm3
Gravidade à superfície273.95 m.s-2
(27.9 g)
Velocidade de escape à superfície617.7 km/s
Temperatura à superfície5780 K
Temperatura da coroa5 MK
Temperatura aproximada do núcleo15.7×106 K
Luminosidade (LS)3.827×1026 J.s-1
Intensidade média (IS)2.009×107 W.m-2.sr-1
Idade4.5×109 anos
CARACTERÍSTICAS DA ROTAÇÃO
Inclinação do eixo7.25º (em relação à eclíptica)
67.23º (em relação ao plano galáctico)
Ascensão recta do Pólo Norte286.13º
(19h 4 min 31.2 s)
Declinação do Pólo Norte63.87º
Período de rotação no equador25.3800 dias
(25 d 9 h 7 min 12±8s)
Velocidade de rotação no equador7189 km/h
COMPOSIÇÃO FOTOSFÉRICA
Hidrogénio73.46%
Hélio24.85%
Oxigénio0.77%
Carbono0.29%
Ferro0.16%
Néon0.12%
Nitrogénio0.09%
Silício0.07%
Magnésio0.05%
Enxofre0.04%