O que é o Sol?

O sol é a estrela mais próxima da Terra e é a usina de energia do sistema solar. Mais de 99% de toda a massa do sistema solar está contida no sol, tornando-o a influência gravitacional mais forte do sistema solar . Em termos de tamanho e massa, o sol é um verdadeiro gigante. Em massa, o sol tem 333.000 vezes a massa da Terra. O sol tem 864.000 milhas (1,39 milhões de quilômetros) de diâmetro, ou cerca de 109 vezes maior que a Terra. Em volume, você poderia colocar mais de um milhão de Terras dentro do sol. Ele tem uma temperatura média de superfície de 10.000 graus Fahrenheit (5.500 graus Celsius), mas sua temperatura central excede 27 milhões de graus Fahrenheit (15 milhões de graus Celsius). Essa temperatura central é muito importante. Uma estrela deve ter pelo menos essa temperatura no núcleo porque é nessa temperatura que ocorre o processo de fusão nuclear.As temperaturas e pressões extremas no sol fazem com que os núcleos de hidrogênio se fundam. O processo de fusão eventualmente dá origem ao hélio por meio de uma cadeia próton-próton, o segundo elemento mais abundante no sol. Esse processo de fusão libera uma quantidade tremenda de energia ao converter parte da massa envolvida na reação em energia. Curiosamente, a massa combinada dos átomos que se juntam é maior do que a do átomo produzido. Por anos, isso foi um mistério até que Albert Einstein formulou sua famosa fórmula, E=mc^2. Essa equação simples, porém profunda, mostrou que energia e massa são a mesma coisa, e uma pode ser convertida na outra. Parte da massa é convertida em energia durante o processo de fusão, e é essa energia que alimenta o sol. O fluxo de energia para fora e a atração da gravidade do sol para dentro criam um equilíbrio hidrostático, o que significa que tanto a energia produzida quanto a atração da gravidade para dentro se equilibram, permitindo que o sol mantenha sua estabilidade por bilhões de anos. 

Evolução do Sol

O sol se formou há cerca de 4,5 bilhões de anos. Como não havia ninguém por perto para observar a formação do sol, os astrônomos confiaram na observação de outras estrelas semelhantes ao sol na Via Láctea para entender como o sol se formou e evoluiu ao longo do tempo. Cada estrela no universo se forma praticamente da mesma maneira. A vida de uma estrela começa com a aglomeração gradual de vastas nuvens de gás hidrogênio, geralmente localizadas dentro de uma região de formação de estrelas chamada nebulosa. É raro que estrelas se formem sozinhas, normalmente formadas ao lado de várias outras estrelas. O sol não é exceção, e é mais do que provável que o sol se formou dentro de uma vizinhança de outras estrelas. Alguma força externa geralmente acende a formação de estrelas, normalmente a formação de uma estrela próxima, uma supernova próxima ou um evento de fusão galáctica. Esses processos aumentarão a temperatura das nuvens de gás hidrogênio e farão com que elas se colem. À medida que mais hidrogênio se aglomera, sua atração gravitacional aumenta. O processo se torna exponencial, com o aumento da massa fazendo com que a gravidade se torne mais forte. Uma vez que as temperaturas e pressões se tornam altas o suficiente, o processo de fusão nuclear se inflama, e a estrela nasce. Nem todo o material estelar forma a estrela. No entanto, parte dele cai em órbita ao redor da estrela e se torna um disco protoplanetário. Ao longo de muitos milhões de anos, os detritos dentro do disco protoplanetário se fundirão para formar uma multidão de planetas. Quando o sol se formou pela primeira vez, ele era mais frio do que é hoje. Com o tempo, as estrelas tendem a ficar mais quentes, o que tem um impacto profundo nos planetas. Por exemplo, a temperatura mais baixa do sol jovem significava que a zona habitável do sol estava mais perto do sol do que está hoje. Na verdade, Vênus provavelmente orbitou dentro da zona habitável do sol muitos bilhões de anos atrás, e há evidências químicas na superfície de Vênus que sugerem que o planeta já teve água líquida. 

Depois que o sol se formou, ele se tornou o que é conhecido como uma estrela de sequência principal, o que significa que ele está ativamente fundindo hidrogênio e hélio em seu núcleo. O sol permanecerá na sequência principal por cerca de dez bilhões de anos. Com o tempo, a temperatura e o tamanho do sol estão aumentando gradualmente. Desde sua formação, o sol aumentou seu raio em cerca de 15%, e as temperaturas aumentaram em cerca de 3%. Juntos, eles aumentaram a luminosidade do sol em 48%. A luminosidade do sol aumenta em cerca de 1% a cada 100 milhões de anos. 

Ciclo Solar

O sol passa por um ciclo de 11 anos diretamente ligado ao número de manchas solares na superfície do sol. Há duas fases durante esse ciclo: máximo e mínimo. Como seus nomes sugerem, o máximo é quando as manchas solares atingem seu pico, enquanto o mínimo é quando o menor número de manchas solares é detectado. O ciclo de 11 anos abrange de um mínimo ao próximo, com o máximo ocorrendo entre eles. O processo começa quando as manchas solares se formam na superfície do sol e se movem em direção ao equador do sol. Uma vez que as manchas solares atingem o equador, ocorre um mínimo solar. O número de manchas solares é significativamente maior do que durante um mínimo solar durante um máximo solar. Embora as manchas solares sejam mais frias e mais fracas do que a área ao redor, o sol fica mais quente quando mais manchas solares estão presentes. A existência de mais manchas solares também se traduz em mais erupções solares , que podem ocorrer todos os dias durante o máximo solar. 

O ciclo solar tem um impacto profundo em nosso mundo. À medida que as erupções solares se tornam mais abundantes, mais radiação solar interage com a atmosfera da Terra . Na maior parte, a Terra é protegida da radiação solar por seu campo magnético e pela camada de ozônio. Algumas das partículas carregadas do sol capturadas em nosso campo magnético são redirecionadas para os polos da Terra. Essas partículas carregadas interagem e ionizam as partículas em nossa atmosfera, retirando seus elétrons e liberando fótons. Esse processo é o que gera a aurora na Terra. 

O Vento Solar

O vento solar é um fluxo de partículas carregadas liberadas pelo sol. O vento solar é dividido em diferentes tipos, dependendo de onde são liberadas na superfície do sol. Há o vento solar lento e o vento solar rápido. O vento solar lento geralmente tem uma velocidade de 500 km/s perto da Terra, enquanto o vento solar rápido se move a 750 km/s. O vento solar lento também é cerca de duas vezes mais denso que o vento solar rápido.

Curiosamente, a velocidade com que o vento solar se move depende do local de onde ele se origina. O vento solar lento se origina no Streamer Belt, localizado no equador do sol. Enquanto isso, o vento solar rápido parece se desenvolver perto dos polos do sol. 

O vento solar pode danificar a atmosfera de um planeta se ele não tiver um campo magnético para redirecionar o vento solar. Se a Terra não tivesse um campo magnético, o vento solar iria lentamente erodir nossa atmosfera, e a vida seria impossível. O vento solar é provavelmente responsável pela falta de uma atmosfera em Marte. Marte perdeu seu campo magnético há muito tempo, então ele não possui mais nenhuma proteção contra o vento solar. Com o tempo, o vento solar erodiu a atmosfera marciana . 

Explosões solares

Embora pareça relativamente calmo da nossa pequena rocha, o sol está explodindo de energia. Ocasionalmente, o sol libera grandes faixas de energia chamadas erupções solares, algumas das quais são muitas vezes maiores que a Terra. As erupções solares são alguns dos eventos mais energéticos do nosso sistema solar. Dois fatores principais levam à sua formação. Primeiro, o sol inteiro não gira na mesma velocidade. Em vez disso, o equador gira mais rápido que os polos, completando uma órbita em 25 dias, em comparação com 38 dias para os polos. Em segundo lugar, o campo magnético do sol pode proibir temporariamente as correntes de convecção que fazem com que algumas regiões se tornem mais frias do que outras, formando o que são chamadas de manchas solares. As manchas solares se formam em pares e se comportam como um ímã: uma mancha solar é positiva, enquanto a outra é negativa, com linhas de campo magnético conectando-as. Como o sol gira em velocidades variadas, as manchas solares não podem se mover em sincronia umas com as outras. Em vez disso, elas se movem em velocidades diferentes, o que pode fazer com que as linhas do campo magnético entre elas se emaranhem e se estiquem. Quando esticados demais, eles podem se romper como um elástico, liberando sua energia potencial reprimida, chegando a até 10^25 joules, ou o equivalente a 2,5 milhões de bombas atômicas (100 megatons por bomba).

O futuro do sol

O sol está aproximadamente na metade de sua vida, e ainda tem mais 4,5 bilhões de anos pela frente. O sol é uma estrela de massa relativamente baixa, e não contém massa suficiente para se tornar uma supernova. Em vez disso, o sol um dia evoluirá para uma gigante vermelha, que eventualmente se tornará uma anã branca. Embora o sol contenha uma grande quantidade de hidrogênio, ainda é apenas uma quantidade finita. O sol está constantemente fundindo hidrogênio em hélio em seu núcleo, e eventualmente, o sol ficará sem hidrogênio utilizável. Quando isso ocorre, o estado de equilíbrio do sol será quebrado, e a atração gravitacional do sol começará a comprimir o sol. No entanto, ao comprimir o núcleo, as temperaturas aumentam, permitindo que o sol funda elementos ainda mais pesados ​​em seu núcleo. O sol começará a se expandir muitas vezes além de seu tamanho original. O sol se tornará uma estrela vermelha gigante, que se tornará tão grande que pode até engolir a Terra. O sol se tornará tão grande que sua gravidade não será mais forte o suficiente para segurar as camadas externas. Com o tempo, o sol vai expelir suas camadas externas para o espaço. Tudo o que restará é uma concha de material estelar chamada nebulosa planetária. O núcleo do sol se transformará em uma estrela anã branca e provavelmente brilhará por muitos trilhões de anos.