Vento solar

Vento solar – Definição

A área entre o Sol e os planetas, o meio interplanetário, é uma área turbulenta dominada por um fluxo constante de plasma quente que sai da coroa do Sol. Este plasma quente é chamado de vento solar.

A primeira indicação de que o Sol poderia estar emitindo um “vento” surgiu no século XVII a partir de observações de caudas de cometas. As caudas sempre foram vistas apontando para longe do Sol, independentemente de o cometa estar se aproximando do Sol ou se afastando dele.

O vento solar é um termo geral para o fluxo de partículas de alta energia (principalmente prótons, elétrons e partículas alfa) emitidas pelo Sol.

As partículas têm velocidades de centenas de quilômetros por segundo e acredita-se que a força do “vento” seja maior durante os períodos de atividade solar máxima. Na vizinhança da Terra, o vento solar tem velocidades na faixa de 300 a 500 km/s e uma densidade média de 10⁷ íons/m³.

Vento solar – O que é

O vento solar é um fluxo contínuo de partículas que flui para fora do sol através do sistema solar.

As partículas escapam do sol porque sua atmosfera externa é muito quente e os átomos se movem muito rapidamente para que a gravidade do sol os segure.

O vento solar, que é feito principalmente de hidrogênio ionizado (prótons e elétrons livres), se afasta do sol a uma velocidade de várias centenas de quilômetros por segundo.

O vento solar continua além dos planetas anões Plutão, Ceres e Eris, até o ponto em que se torna indistinguível dos gases interestelares; isso marca o fim do domínio do sol e é chamado de heliopausa.

Pouco do vento solar atinge a atmosfera da Terra, porque as partículas carregadas são desviadas pelo campo magnético do nosso planeta.

Quando o vento solar atinge a Terra, ele envia uma rajada de partículas carregadas para a magnetosfera e ao longo das linhas do campo magnético da Terra, em direção aos polos.

A interação dessas partículas com a atmosfera da Terra pode produzir auroras brilhantes acima das regiões polares.

Em 1957, Parker trabalhava como professor assistente na Universidade de Chicago quando percebeu que a coroa superaquecida do sol deveria, em teoria, emitir partículas carregadas em alta velocidade, de acordo com a Universidade de Chicago. (Esse superaquecimento é um dos aspectos mais misteriosos do comportamento do sol e os físicos solares ainda não entendem completamente por que a atmosfera do sol é mais quente que sua superfície.)

Vento solar

A teoria de Parker descrevia que na coroa do sol, o plasma é continuamente aquecido com temperaturas nesta região chegando a 3,5 milhões de graus Fahrenheit (2 milhões de graus Celsius). Eventualmente, o plasma se torna tão quente que a gravidade do sol não pode mais segurá-lo, então ele é lançado no espaço como o vento solar, arrastando o campo magnético do sol junto com ele, de acordo com a NASA.

Sua teoria foi amplamente criticada na época, lembrou Parker em 2018. “O primeiro revisor do jornal disse: ‘Bem, eu sugeriria que Parker fosse à biblioteca e lesse sobre o assunto antes de tentar escrever um artigo sobre isso, porque isso é um absurdo total.'”

O apoio para essa teoria finalmente veio do astrofísico Subrahmanyan Chandrasekhar – que, décadas depois, tornou-se o homônimo do Observatório de Raios-X Chandra da NASA.

Embora Chandrasekhar não gostasse da ideia das partículas, ele aceitou a teoria de Parker porque não encontrou nenhum problema com a matemática de Parker, disse a Universidade de Chicago.

Então, em 1962, a nave espacial Mariner 2 da NASA detectou a presença de partículas do vento solar durante sua viagem a Vênus.

Além dos fluxos constantes de vento solar, o sol às vezes expele grandes quantidades dessas partículas carregadas de uma só vez. Esses eventos, conhecidos como ejeções de massa coronal (CMEs), podem desencadear tempestades geomagnéticas no ambiente ao redor da Terra, associadas às belas auroras, mas também podem causar estragos em redes elétricas, redes de telecomunicações e satélites orbitando o planeta.

O vento solar varre o sistema solar muito além da órbita de Plutão, formando uma grande “bolha” chamada heliosfera. De acordo com a NASA, a heliosfera tem a forma de uma longa biruta à medida que se move com o sol.

O limite mais próximo da heliosfera é de cerca de 100 UA do sol, de acordo com uma declaração da ESA. (1 UA, ou unidade astronômica, é a distância média da Terra ao Sol, equivalente a aproximadamente 150 milhões de quilômetros.

A heliosfera atua como um escudo protetor, defendendo-nos contra os raios cósmicos constituídos por partículas energéticas que podem danificar as células vivas.

Os raios cômicos são gerados fora do nosso sistema solar e brilham quase à velocidade da luz. Sem nossa bolha protetora, esses fragmentos de átomos de alta energia bombardeariam constantemente a Terra.

Sem a heliosfera, a vida certamente teria evoluído de forma diferente – e talvez nem um pouco.

Vento solar – Origem

O vento solar é continuamente liberado da atmosfera mais externa do sol

Um dos mistérios do sol é que sua atmosfera se torna mais quente em alturas maiores de sua superfície visível, ou fotosfera. Enquanto a fotosfera tem uma temperatura de 5.527°C), a cromosfera, apenas alguns milhares de quilômetros acima, é duas vezes mais quente. Mais adiante está a coroa, com gás aquecido a um ou -273.1500.

Embora as razões desse aumento de temperatura não sejam bem compreendidas, os efeitos sobre as partículas que compõem o gás são conhecidos. Quanto mais quente é um gás, mais rápido suas partículas se movem.

Na coroa, os prótons e elétrons livres se movem tão rapidamente que a gravidade do sol não consegue retê-los, e eles escapam completamente, fluindo para o sistema solar. Esse fluxo de partículas é chamado de vento solar.

O vento solar é feito principalmente de prótons e elétrons livres. Essas partículas são muito mais leves que os átomos (como o ferro) na coroa solar, então o sol tem uma influência mais fraca sobre eles do que sobre suas contrapartes mais pesadas. Quando o vento solar atinge a Terra, os prótons e elétrons estão fluindo a velocidades de até 1.000 km/s por segundo.

Em comparação, um jato comercial pode voar a 1.000 km/h por hora, e somente se tiver um bom vento de cauda empurrando-o.

Há, portanto, gás do sol literalmente preenchendo o sistema solar. Os humanos não podem vê-lo, no entanto, porque não há muito dele – apenas alguns prótons e elétrons por centímetro cúbico.

O vento solar, portanto, representa uma fonte insignificante de perda de massa para o sol, não o suficiente para ter qualquer impacto em sua estrutura ou evolução. (Algumas estrelas muito massivas, no entanto, têm ventos fortes que afetam como elas evoluem.)

Vento solar – Características básicas

O vento solar é composto principalmente de prótons e elétrons, mas também contém íons de quase todos os elementos da tabela periódica. A temperatura da coroa é tão grande que a gravidade do Sol é incapaz de reter essas partículas aceleradas e carregadas e elas são ejetadas em uma corrente de gases coronais a velocidades de cerca de 400 quilômetros por segundo (1 milhão de milhas por hora). Embora a composição do vento solar seja conhecida, o mecanismo exato de formação não é conhecido neste momento.

Coroa solar

O vento solar não é ejetado uniformemente da coroa do Sol, mas escapa principalmente através de buracos no campo magnético solar semelhante a um favo de mel. Essas lacunas, localizadas nos pólos do Sol, são chamadas de buracos coronais. Além disso, distúrbios maciços associados a manchas solares, chamados explosões solares, podem aumentar drasticamente a força e a velocidade do vento solar.

Esses eventos ocorrem durante o pico do ciclo de manchas solares de onze anos do Sol.

O vento solar afeta os campos magnéticos de todos os planetas do sistema solar. A interação do vento solar, do campo magnético da Terra e da atmosfera superior da Terra causa tempestades geomagnéticas que produzem as inspiradoras Aurora Boreal (luzes do norte) e Aurora Austral (luzes do sul).

Vento solar – Consequências indesejáveis

Embora o vento solar produza belas auroras, também pode causar uma variedade de consequências indesejáveis. Surtos de corrente elétrica em linhas de energia; interferência na transmissão de sinais de rádio, televisão e telefone via satélite; e problemas com comunicações de defesa estão todos associados a tempestades geomagnéticas.

Comportamentos estranhos em instrumentos de navegação aérea e marítima também foram observados, e tempestades geomagnéticas são conhecidas por alterar a camada de ozônio atmosférico e até mesmo aumentar a velocidade da corrosão de oleodutos no Alasca. Por esse motivo, o governo dos EUA usa medições de satélite do vento solar e observações do Sol para prever o clima espacial.

A atividade principal do vento solar também é uma preocupação muito séria durante o voo espacial. As comunicações podem ser seriamente interrompidas.

Grandes distúrbios solares aquecem a atmosfera superior da Terra, fazendo com que ela se expanda. Isso cria um aumento do arrasto atmosférico nas espaçonaves em órbitas baixas, encurtando sua vida orbital.

Eventos de explosões solares intensas contêm níveis muito altos de radiação. Na Terra, os humanos são protegidos pela magnetosfera terrestre, mas além dela os astronautas podem ser submetidos a doses letais de radiação.

Houve uma série de missões científicas que permitiram aos cientistas aprender mais sobre o Sol e o vento solar. Tais missões incluíram Voyager, Ulysses, SOHO, Wind e POLAR. A última missão, Genesis, foi lançada em agosto de 2001 e durante seus dois anos em órbita desdobrará seus coletores e “tomará sol” antes de retornar à Terra com suas amostras de partículas do vento solar.

Os cientistas estudarão essas amostras de vento solar nos próximos anos.

O vento solar e a Terra

Vento solar

Belas auroras são causadas quando partículas carregadas, como prótons e elétrons, fluem para a atmosfera da Terra e excitam os átomos de nitrogênio e oxigênio na atmosfera superior.

Quando esses átomos retornam ao seu estado normal, não excitado, eles emitem cortinas de luz verdes ou vermelhas brilhantes (a aurora boreal ou aurora boreal) familiares aos indivíduos que vivem em partes do Canadá ou do norte dos Estados Unidos.

Se o vento solar é contínuo, por que os humanos não veem auroras o tempo todo?

A Terra é cercada por um campo magnético, gerado por sua rotação e pela presença de ferro fundido, condutor no fundo de seu interior.

Este campo magnético se estende para longe no espaço e desvia a maioria das partículas que o encontram. A maior parte do vento solar, portanto, flui ao redor da Terra antes de continuar seu caminho para o espaço.

Algumas partículas passam, no entanto, e acabam encontrando seu caminho em dois grandes anéis de partículas carregadas que cercam toda a Terra.

Eles são chamados de cinturões de Van Allen e ficam bem fora da atmosfera, a vários milhares de quilômetros de distância.

Além da geração suave e contínua do vento solar, no entanto, o sol também injeta periodicamente grandes quantidades de prótons e elétrons no vento solar. Isso acontece depois de um surto, uma erupção violenta na atmosfera do sol. Quando a explosão de partículas atinge a Terra, o campo magnético não é suficiente para desviar todas as partículas, e os cinturões de Van Allen não são suficientes para prendê-las todas acima da atmosfera. Como a água transbordando de um balde, o excesso de partículas flui ao longo das linhas do campo magnético da Terra e flui para a atmosfera superior perto dos pólos. É por isso que as auroras geralmente aparecem nas latitudes extremas do norte ou do sul, embora depois de explosões solares particularmente intensas, as auroras também possam ser vistas nas latitudes médias.

O vento solar e a heliopausa

A seis bilhões de quilômetros do sol está o planeta anão Plutão. A essa distância, o sol é apenas um ponto brilhante de luz e não dá calor para aquecer a superfície morta e gelada de um de seus corpos celestes mais distantes.

O vento solar ainda flui, no entanto. À medida que se afasta do Sol, torna-se cada vez mais difuso, até que finalmente se funde com o meio interestelar, o gás entre as estrelas que permeia a Via Láctea.

Esta é a heliopausa, a distância em que a vizinhança do sol termina formalmente. Os cientistas acreditam que a heliopausa fica entre duas e três vezes mais longe do sol do que Plutão.

Determinar a localização exata é a missão final das espaçonaves Pioneer e Voyager, agora passando por Plutão, seus sobrevôos dos planetas completos.

Fonte: www.nasa.gov/skyandtelescope.org/www.encyclopedia.com/www.gale.com/www.cnn.com/www.oxfordreference.com/www.worldhistory.org/www.space.com/www.wondriumdaily.com