Nossa Estrela: O Sol

1. Nossa Estrela: O Sol Adriana Válio Roque da Silva Centro de Rádio Astronomia e Astrofísica Mackenzie Universidade Presbiteriana Mackenzie

2. O Sol • Parâmetros físicos do sol • Estrutura solar • Evolução solar • Campo magnético solar • Atividade solar: • explosões solares • ejeção de massa coronal • relações Sol-Terra

3. O Sol na luz visível

4. Características do Sol

5. Estrutura Solar

6. 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)

7. Granulação

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

9. Atmosfera Solar

10. Atmosfera 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

11. Fotosfera

12. Cromosfera

13. Coroa • Observada a olho nu durante eclipses sola-res • Bastante difusa (baixa densidade) • Inomogênea • T=2 a 4 milhões K

14. Aquecimento 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?

15. Espectro Eletromagnético visível Ondas eletro-magnéticas: des-de pequenos com-primentos de onda (raios gama) até km (rádio) comprimento de onda

16. O Sol em vários comprimentos de onda • Fotosfera (luz branca) • Cromosfera (Ha) • Baixa coroa (17 GHz)

17. O Sol em vários comprimentos de onda • Cromosfera (ultra-violeta) • Baixa coroa (UV extremo) • Coroa (raio-X)

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

19. Evolução Solar

20. Formação 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

21. Maturidade 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

22. Futuro do Sol • 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

23. Estágios finais • Nebulosa planetária: • 1/3 da massa é ejetada • camadas internas são expostas • Nebulosa da Hélice

24. Anã Branca • núcleo da nebulosa planetária (carbono) • raio igual ao da Terra • T = 10,000 K até esfriar completamente (trilhões de anos)

25. Vida do Sol

26. Atividade Solar

27. Atividade Solar mancha solar

28. Ciclo 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

29. Máximo de atividade Próximo máximo de atividade solar por volta de 2000-2001

30. Ciclo solar em raio-X 1996 • Montagem de imagens tomadas a cada 6 meses durante 6 anos. 1991

31. Campo 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)

32. Campo magnético região ativa (mancha solar) • arcos magnéticos observados no UV pelo satélite TRACE

33. Atividade Solar • Devido ao campo magnético • Duração de 11 anos • Manifestações: • Manchas solares • Explosões solares • Ejeções de massas coronais

34. Manchas 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

35. Explosão 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.

36. Explosão (UV) • Clique na figura para ver a animação da explosão.

37. Ejeção de Massa Coronal • Associadas às proe-minências solares • matéria (elétrons, prótons e íons) é arremessada para o meio interplanetário • pode atingir a Terra

38. Ejeção de Massa

39. 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

40. 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

41. Auroras • Partículas acelera-das do sol entram na atmosfera solar pelos pólos • Interagem com os átomos da alta at-mosfera causando emissão colorida

42. Questões 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