Sol: Seu passado e futuro

Seu início:

A origem do Sol se dá a cerca de 4,6 bilhões de anos atrás. Porém, antes disso, cerca de 5 bilhões de anos, a Nebulosa (que posteriormente formaria o Sistema Solar) é atingida e atravessada por uma onda de choque (possível explosão de Supernova nas proximidades) e conforme essa onda de choque passou pela nebulosa, uma quantidade considerável de matéria se juntou e criou uma atração gravitacional, até o momento que entrou em colapso. Por conta da atração gravitacional, a matéria se manteve próxima e continuou se juntando em locais com mais matéria. .

Inicialmente apenas átomos de hidrogênio e hélio que se juntaram em uma esfera pequena. A gravidade foi comprimindo o maior número de matéria no menor espaço possível e conforme mais matéria num espaço cada vez menor, a pressão também aumenta e com o aumento da pressão, maior é a temperatura e assim surge uma protoestrela.

Composição e história:

Os átomos do núcleo da protoestrela movem-se cada vez mais rapidamente, ganhando cada vez mais energia. Eventualmente os átomos do hidrogênio e hélio são ionizados, ou seja, os elétrons de carga negativa se separam do núcleo atômico que tem carga positiva. O núcleo do hidrogênio que é composto por prótons livres, começa a se fundir em hélio-3, que gera uma quantidade enorme de energia e causa uma pressão contra o colapso gravitacional, assim a protoestrela vira de fato uma estrela e a pressão da fusão nuclear causa uma expansão das camadas externas. A força da gravidade tenta fazer a matéria colapsar e outro fenômeno tenta impedir o colapso, no caso do Sol, a fusão de hidrogênio no seu núcleo é a que impede.

A pressão e a temperatura são muito altas, fazendo com que o hidrogênio fique isolado do resto do Sol em seu núcleo, sendo o único a participar atualmente da fusão finita, fundindo hidrogênio em hélio.

O próximo estágio do Sol é a gigante vermelha, processo em que o Sol não usará mais o hidrogênio, mas sim, o hélio. O seu tamanho vai aumentar, porém, a sua massa irá diminuir. Por conta da expansão que ele terá, acabará engolindo Mercúrio e possivelmente Vênus.

Quando o hélio terminar o Sol tentará fundir carbono, e assim que conseguir se tornará uma Supergigante Vermelha em apenas alguns minutos, onde seu tamanho se expandirá tanto que chegará até a órbita da Terra. Após esse evento, o Sol se transformará em uma Anã Branca. Ainda não se sabe ao certo o que acontecerá depois, há teorias de que a Anã Branca se apague lentamente com o passar do tempo e se torne uma Anã Preta.

Composição química superficial:

É composto principalmente por:

Hidrogênio = 73,4 %;
Hélio = 25,0 %;
Carbono = 0,20 %;
Neônio = 0,16 %;
Ferro = 0,14 %;
Oxigênio = 0,8 %;
Nitrogênio = 0,09 %;
Silício = 0,09 %.

Estrutura:

Referências: <https://www.todamateria.com.br/sol/>.

Como mostrado na imagem acima, a estrutura solar é composta por: Núcleo, zona de radiação, zona de convecção, fotosfera, cromosfera e coroa.

No núcleo do Sol ocorre a fusão nuclear (processo em que dois núcleos atômicos se juntam e formam um só com maior número atômico/mais pesado). Sua temperatura é aproximadamente 15.000.000ºC e sua densidade é 160 vezes a densidade da água. O núcleo também representa ⅓ da massa solar e 10% do seu volume.

A zona de radiação é responsável por transportar na forma de radiação eletromagnética, a energia solar produzida no núcleo solar. A zona de convecção também transporta a energia produzida no núcleo do Sol, porém, é na forma convectiva.

A superfície do Sol, também chamada de fotosfera, possui aproximadamente 500 km de espessura e sua temperatura superficial é em torno dos 5840 K. As principais características vistas na superfície são as manchas solares (regiões de campos magnéticos fortes) e granulação, que estão visíveis nas duas imagens abaixo.

photosphere

Referências: <http://www.if.ufrgs.br/oei/stars/sol/sol.htm>.  

Galileu usou as manchas para observar a rotação do Sol e concluiu que as diferentes partes de sua superfície não giram na mesma taxa, por exemplo, o Equador gira uma vez a cada 25 dias, sendo que enquanto isso as regiões 30º acima e abaixo, levam 26,5 dias e regiões a 60º do equador levam 30 dias. A imagem aobaixo representa essa lógica e mostra uma volta inteira.

Referências: <http://www.if.ufrgs.br/oei/stars/sol/sol.htm>.

O número de manchas varia com um período de 11 anos. Sempre no início de um ciclo o número de manchas solares é mínimo e a maioria fica ao redor de 35º do Equador. E aproximadamente 5,5 anos depois o máximo solar ocorre, onde se vê um número muito grande de manchas e a maioria está a 5º do Equador.

A cromosfera do Sol é visível em eclipses solares, possuindo uma camada rósea e fina que pode ser vista ao redor da Lua escurecida. Abaixo está uma imagem que mostra a cromosfera.

Referências: <http://www.if.ufrgs.br/oei/stars/sol/sol.htm>. 

Um fenômeno que ocorre no Sol são as protuberâncias, as quais podem durar tanto dias quanto semanas. Elas são nuvens luminosas de gases que se formam decorrentes das manchas solares e que delineiam as linhas de campo magnético.

Já os flares solares são erupções mais fortes que as protuberâncias. Podem variar de minutos até horas e ao contrário das protuberâncias, nos flares o “material” tem energia suficiente para escapar da gravidade do Sol. As famosas tempestades magnéticas, responsáveis por causar interferências nos diversos sistemas de comunicação, ocorrem em períodos de máxima atividade do astro, onde são só as manchas aumentam, mas também as protuberâncias e os flares se tornam mais frequentes. A imagem abaixo mostra uma flare solar.

Referências: <http://www.if.ufrgs.br/oei/stars/sol/sol.htm>. 

A coroa do Sol é a atmosfera superior e rarefeita do Sol. Possui uma temperatura muito alta (entre 1 e 2 milhões de graus) e mesmo possuindo uma alta temperatura ela tem pouca energia térmica. A coroa pode ser vista em eclipses solares (como o exemplo da imagem abaixo) e é dela que emana o vento solar, que é um fluxo contínuo de partículas, as quais acarretam na perda de massa de 10x1013 massa solar a cada ano.

Referências: <http://www.if.ufrgs.br/oei/stars/sol/sol.htm>.

Curiosidades

Astro com maior massa no sistema solar (por isso é o centro do sistema solar);
Também possui a maior temperatura;
O que emite mais radiação;
Gravidade na superfície é de 274 m/s² e da Terra é de 9,807 m/s²;
Temperatura superficial: 5.778 K;
Temperatura central: 15.000.000 K;
Massa: 1,989x1030 kg (300 000 vezes a massa da Terra);
Raio: 6,96x108 km, o mesmo que 695 500 km (100 vezes o raio da Terra);
Distância média do centro da Via Láctea: 2.5x1017 km (26.000 anos luz);
As explosões solares são decorrentes de instabilidades no campo magnético (polo positivo magnético e polo negativo se encontram e uma quantidade de energia muito grande é liberada);
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 interações complicadas e não muito compreendidas no campo magnético do Sol;
Geralmente a cromosfera e a coroa do Sol não são visíveis, mas durante um eclipse elas podem ser observadas a olho nu.