O Sol

O Sol é uma estrela. Estrelas são massas de gás aquecidas pela compressão gravitacional de uma nuvem originalmente fria. A temperatura das estrelas depende da velocidade com que energia é liberada de seu interior em processos de Fusão nuclear. Elas podem ser de vários tamanhos. Nosso Sol, tema deste tópico, é considerado uma estrela anã típica de nosso agrupamento de estrelas chamado de Galáxia da Via-Láctea.

Do ponto de vista da vida na Terra, o Sol é o astro mais importante, pois este mantém a Terra um planeta bastante propício para a existência da vida, em suas diversas formas manifestações. Além disso, aprendemos a conhecer o Sol desde a infância como fonte de luz e calor intensos aquele que nos permitiu ter as primeiras percepções visuais do mundo que nos cerca. Com o passar dos anos aprendemos a tirar proveito de sua luz e calor e a admirar sua imponência no céu diurno, como fazemos e fizeram nossos antepassados, com a Lua no céu noturno. Além disso, desde os primórdios da civilização o homem aprendeu a admirar o Sol como o responsável pela existência e manutenção da vida na Terra e por isso mesmo, na maioria das culturas antigas, o Sol era adorado como uma representação da divindade ou sendo ele mesmo o próprio Deus. 

O Sol já foi chamado de Hélios pelos gregos, de Mitras pelos persas e de Rá pelos egípcios. Entretanto, a despeito de aceitarmos a presença do Sol no céu não deixamos de nos perguntar de onde vem toda a sua luz e calor, que somos capazes de ver e sentir, e que o caracteriza como uma estrela que é a mais próxima da Terra. Estando próximo da Terra, há milhares de anos o homem na Terra já identificava algumas características do Sol, como por exemplo, as manchas solares, regiões escuras que contrastavam com o resto de sua superfície brilhante. Mais recentemente, com o advento de técnicas poderosas e avançadas, temos nos aproximado de desvendar alguns de seus mistérios.

O Sol encontra-se a uma distância média de 150 milhões de quilômetros da Terra. Esta distância equivale a cerca de 8 minutos-luz. O Sol encontra-se no centro geométrico e gravitacional do sistema solar. Em torno dele orbitam todos os outros corpos, como planetas, asteroides e cometas.

RESUMO DAS PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DO SOL:

O Sol pode ser dividido em duas zonas principais, o interior solar e atmosfera solar. O interior é composto de Núcleo, Zona radiativa e Zona convectiva. A parte mais externa do Sol, referida de atmosfera solar é composta de 3 camadas: a fotosfera, a cromosfera e a coroa.

O INTERIOR E A ENERGIA SOLAR

Nem todas as estrelas têm a mesma estrutura interna. Esta depende da massa da estrela. Para o Sol, a estrutura interna é composta de um núcleo, zona radiativa e um envelope convectivo que pode chegar até a superfície. A figura acima mostra um esquema das camadas do interior solar.

Observamos que o Sol emite uma potência de 3,9 x 10^26 W. O nosso entendimento atual permite-nos dizer que toda essa energia se origina de reações nucleares que ocorrem no seu centro mais interno e demora cerca de 107 anos para ser transportada pela zona radiativa e em seguida pela zona convectiva acima desta até atingir a superfície, onde a temperatura é aproximadamente 5.800 K. O estudo científico das condições físicas no interior e na atmosfera das estrelas, apoiado pela física nuclear e a Mecânica Quântica nos permitiram determinar seus processos de produção de energia. Sabemos que as estrelas são gigantescas massas de gás (predominantemente hidrogênio) que se mantêm coesas pela própria força gravitacional (o peso da estrela pressiona seu núcleo que fica superaquecido). Por este motivo, tanto a pressão quanto a temperatura do gás são altíssimas no núcleo das estrelas.

Por exemplo, a temperatura é da ordem de dezenas a centenas de milhões de graus (estima-se cerca de 15 milhões de graus para o caso do Sol). A estas temperaturas e pressões o gás encontra-se no estado ionizado (plasma) estabelecendo um ambiente propício para a ocorrência de reações nucleares de fusão dos elementos mais leves (hidrogênio - e seus isótopos, deutério e trítio - e hélio).

Devido a alta pressão no centro, o gás apresenta propriedades que podem ser melhor descritas no estado de fluido ao invés do estado gasoso. Da energia produzida pela fusão dos elementos no núcleo das estrelas - em especial, o Sol - parte é usada para manter as condições de temperatura e pressão interna e parte é emitida na forma de radiação que escapa pela superfície iluminando e aquecendo os astros do espaço interplanetário. Observando-se a superfície solar com grande aumento pode-se ver grãos semelhantes a bolhas de água em ebulição dentro de uma panela. Observe a figura abaixo:

Detalhe da fotosfera do Sol mostrando as células de convecção (granulado da imagem C), que têm entre 2000 e 5000 km de extensão e duram entre 5 e 10 minutos. A convecção é altamente turbulenta e a variação da densidade, grau de ionização e composição química tornam o problema muito complexo. 

No Sol, a camada de convecção se estende por aproximadamente 200000 km abaixo da superfície. No caso do Sol, são bolhas de gás muito quente transportando a energia do interior para a superfície. No envoltório abaixo da superfície, a energia é transportada por convecção do gás. A convecção ocorre devido a grande opacidade dessa camada à transferência de energia pelo processo radiativo. Assim, as porções mais internas do gás, aquecidas pela radiação que vem do núcleo, expandem-se e sobem até a superfície, onde perdem energia e esfriam. Ao esfriarem tornam-se mais densas e pesadas, tornando a descer. As células de convecção têm cerca de 5000 km e se duram de 5 a 10 minutos.