Pesquisa em Ensino de Astronomia Envolvendo o Sol e seu Espectro no Observatório do CDCC/USP

1. IFSC Pesquisa em Ensino de Astronomia Envolvendo o Sol e seu Espectro no Observatório do CDCC/USP Silvia Calbo Aroca, Dr. Dietrich Schiel e Dra. Cibelle Celestino Silva Apoio CNPq e Vitae

2. 1. Introdução a. O que está sendo feito no Observatório? b. Sala Solar c. Telescópio e Heliostato d. Espectroscópio e. Filtro solar Halfa 2. Atividades envolvendo o Sol a. Estimativa do tamanho e distância até o Sol b. 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

3. O que está sendo feito no Observatório? Telescópio Sala solar

5. Heliostato

6. Esquema do Espectroscópio

7. Conceitos básicos; Tamanho e Distância até o Sol Comparação da Terra com um botão de 2 cm de diâmetro, e uma circunferência representando o Sol feita com giz e um barbante medindo 110 cm (raio do Sol)

8. Comparação do Sistema Solar com um campo de futebol, assumindo que cada metro do campo equivale a 50 milhões de Km no espaço

9. Visita à luneta Grubb e Cuidados com o Sol -

10. Como é o Interior do Sol ?

11. Relação de Manchas Solares com Imãs

12. As outras Camadas Atmosféricas do Sol

13. O Sol visto com outros “olhos” O Sol visto com outros “olhos” Raios X H alfa

15. Novos equipamentos para o Observatório e o Projeto

16. Registro de uma Observação Solar

17. Estimativa do tempo de Rotação do Sol Sol de 07/09/06 a 12/09/06

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

19. Estimativa do Tamanho de uma Mancha Solar

20. Evolução de Manchas Solares

21. O que é o Ciclo Solar?

22. O Ciclo Solar Atual Será que o Ciclo Solar afeta a Terra?

23. 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.

24. Como que o ciclo solar afeta a Terra?

26. Camadas da Atmosfera Terrestre

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

28. Aumento da ionosfera de 100 Km, provocando arraste na órbita do satélite. Previsto para durar até início da década de 80, caiu em 1979. O satélite é carregada de forma distinta em suas partes.

29. Mas a atividade solar pode ser benéfica para os astronauatas dentro da Estação Espacial ? Diminuição dos níveis de radiação cósmica !

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

31. A Atividade Solar intensa também pode nos proporcionar espetáculos

32. 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 vemos são 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 aurora Indica que foi Oxigênio ionizado. As auroras não são fenômenos exclusivos da Terra podem ocorrer em outros planetas do sistema solar que também sofrem influências do Sol. Fonte da figura da esquerda http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/image/0112/auroradouble_hoffman.jpg

33. Como sabemos a composição químca de uma estrela?

34. 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 lente colimadora de tamanho e distância focal apropriada e um prisma poderemos ver o espectro do Sol. Neste além das cores do arco-íris veremos também linhas escuras.

35. Observação do Espectro de Lâmpadas

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

38. 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

39. 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 no amarelo que chama-se dubleto de Na. Já no caso da lâmpada de Mercúrio vê-se mais de 10 linhas espectrais de diferentes cores. Observando atentamente o espectro solar cientistas notaram que as linhas do Sol estão na mesma posição que as linhas das lâmpadas e que portanto, o Sol seria composto das mesmas coisas que aqui na Terra. Mas porque as linhas são escuras?

40. Comparação dos Espectros Observados com o do Sol

41. 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

42. Medidas envolvendo Espectroscopia Solar Medidas de Efeitos Físicos nas linhas espectrais observadas

43. Uma etapa mais avançada do projeto será a construção de um novo espectroscópio com resolução suficiente para estudar-se os efeitos Zeeman e Doppler em manchas Solares. O esquema deste espectroscópio está na figura da esquerda onde vê-se que o 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 que as linhas espectrais se alarguem. Medindo este alargamento será possível estimar o valor do campo magnético no grupo de manchas estudado. Já o efeito Doppler consiste em medir a posição das linhas espectrais num extremo do Sol (oeste) e comparar com o outro extremo (leste) esta medida dará a taxa de rotação solar.

44. Bibliografia: 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/ Página da NASA: www.nasa.gov