Nossa Estrela: O Sol

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Nossa Estrela O Sol

• Adriana Válio Roque da Silva
• Centro de Rádio Astronomia e Astrofísica
  Mackenzie
• Universidade Presbiteriana Mackenzie

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O Sol

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

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O Sol na luz visível
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Características do Sol
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Estrutura Solar
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Estrutura do interior solar

• Núcleo 10 da massa solar, T15 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
  Tlt10,000 K (70 do raio solar até a superfície)

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Granulação
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Convecção

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

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Atmosfera Solar
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Atmosfera solar

• Fotosfera superfície até 300 km, T5800 K,
  manchas solares
• Cromosfera 10,000 km acima da superfície,
  T15,000 K, cor aver-melhada em eclipses
• Coroa até 2 raios solares, T2-4 milhões K,
  vento solar

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Fotosfera
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Cromosfera
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Coroa

• Observada a olho nu durante eclipses sola-res
• Bastante difusa (baixa densidade)
• Inomogênea
• T2 a 4 milhões K

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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?

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Espectro Eletromagnético
visível

• Ondas eletro-magnéticas des-de pequenos
  com-primentos de onda (raios gama) até km (rádio)

comprimento de onda
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O Sol em vários comprimentos de onda

• Fotosfera
• (luz branca)

• Cromosfera
• (Ha)

• Baixa coroa
• (17 GHz)

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O Sol em vários comprimentos de onda

• Cromosfera
• (ultra-violeta)

• Baixa coroa
• (UV extremo)

• Coroa (raio-X)

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Camadas

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

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Evolução Solar
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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

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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

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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

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Estágios finais

• Nebulosa planetária
• 1/3 da massa é ejetada
• camadas internas são expostas

• Nebulosa da Hélice

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Anã Branca

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

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Vida do Sol
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Atividade Solar
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Atividade Solar
mancha solar
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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

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Máximo de atividade

• Próximo máximo de atividade solar por volta de
  2000-2001

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Ciclo solar em raio-X
1996

• Montagem de imagens tomadas a cada 6 meses
  durante 6 anos.

1991
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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)

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Campo magnético
região ativa (mancha solar)

• arcos magnéticos observados no UV pelo satélite
  TRACE

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Atividade Solar

• Devido ao campo magnético
• Duração de 11 anos
• Manifestações
• Manchas solares
• Explosões solares
• Ejeções de massas coronais

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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

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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.

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Explosão (UV)

• Clique na figura para ver a animação da explosão.

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Ejeção de Massa Coronal

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

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Ejeção de Massa
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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

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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

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Auroras

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

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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