Alerta de spoiler: Não é amarelo

Camaleão cósmico: A aparência do sol depende do comprimento de onda da luz em que é observado. Crédito da imagem: NASA Goddard Space Flight Center

Aparecendo como um amarelo esbranquiçado no alto e mais vermelho no horizonte, fica claro que a pergunta "qual é a cor do sol?" É realmente mais complexa e difícil do que pode parecer inicialmente. 

O sol emite luz em todas as cores visíveis no espectro eletromagnético de maneira bastante uniforme. Quando estas cores se reúnem, unidas na luz do sol, o sol aparece branco. Isso é útil porque se esse equilíbrio fosse descartado, as cores menos favorecidas seriam difíceis de ver.

O sol é oficialmente classificado como uma estrela anã amarela ou uma estrela G2 V. G2 designa a segunda estrela mais quente da classe amarela G de estrelas com temperaturas de superfície entre cerca de 5.300 Kelvins (K) e 6.000 K. O V nesta classificação representa uma estrela da sequência principal ou estrela anã que queima hidrogênio. Em termos de massa, o sol está na extremidade superior desta classificação de estrelas.

Quando os astrônomos observam o sol, eles o fazem em uma faixa de comprimentos de onda de luz, ou radiação eletromagnética, incluindo luz visível e luz não visível a olho nu. 

Essas imagens do sol em luz não visível são frequentemente reproduzidas em cores visíveis geralmente não associadas ao sol. Isso significa que é um verdadeiro arco-íris de imagens exoticamente coloridas de nossa estrela online que representam observações em diferentes comprimentos de onda de luz.

A compreensão da cor do sol está ligada à nossa compreensão do espectro eletromagnético e desses diferentes comprimentos de onda. 

Instrumentos especializados no Solar Dynamics Observatory (SDO) da NASA capturam imagens em 10 comprimentos de onda diferentes, medidos em angstroms (Å). Aqui estão alguns exemplos de quatro imagens capturadas em 171 Å, 1700 Å, 131 Å e 094 Å pelo instrumento Atmospheric Imaging Assembly (AIA) da SDO.

Exemplos de quatro imagens capturadas em 171 Å, 1700 Å, 131 Å e 094 Å pelo instrumento Atmospheric Imaging Assembly (AIA) da SDO. Crédito da imagem: NASA SDO/Infográfico criado no Canva por Daisy Dobrijevic

O QUE É O ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO?

O espectro de luz visível é apenas uma pequena fração do espectro eletromagnético que varia de ondas de rádio a micro-ondas e luz infravermelha a raios-X e raios gama. 

Esses diferentes tipos de radiação eletromagnética são compostos de fótons, com a principal diferença entre eles sendo o comprimento de onda, a frequência e a energia que esses fótons carregam. 

Essas três propriedades estão intrinsecamente relacionadas. O comprimento de onda e a frequência vêm das propriedades de onda da luz com comprimento de onda definido como a distância entre os picos de uma onda e frequência definida como o número de picos de onda que passam por um ponto definido por segundo.

O comprimento de onda e a frequência são inversamente proporcionais, portanto, um comprimento de onda maior significa uma redução no número de ondas que passam por um ponto definido por segundo, portanto, uma redução na frequência. Por outro lado, encurtar o comprimento de onda significa que mais ondas passam por um ponto definido por segundo e, portanto, um aumento na frequência.

O comprimento de onda e a frequência estão ligados à energia por um fator chamado constante de Planck e, como resultado, a energia é proporcional à frequência e inversamente proporcional ao comprimento de onda.

O sol emite luz em todo o espectro eletromagnético, incluindo todas as cores da luz visível. Crédito da imagem: Imagine the Universe da NASA

Aplicando isso ao espectro eletromagnético, as ondas de rádio têm um comprimento de onda longo e, portanto, uma frequência baixa e pouca energia. Na outra extremidade deste espectro, os raios gama têm comprimentos de onda extremamente curtos e, portanto, altas frequências e carregam muita energia. 

O sol emite radiação eletromagnética em todo esse espectro, exceto pelos raios gama que ele gera em seu núcleo, mas esses fótons de alta energia saltam ao redor do denso interior do sol, perdendo energia ao fazê-lo. 

Isso significa que quando eles finalmente escapam do sol, é como um comprimento de onda mais longo, frequência mais baixa e fótons de energia mais baixa. 

As peculiaridades do espectro eletromagnético, energia, comprimentos de onda e frequência têm um efeito discernível em como vemos o sol da Terra.  

POR QUE O SOL ÀS VEZES FICA VERMELHO?

Pores do sol como este parecem vermelhos porque a luz do sol viajou mais pela atmosfera e a maioria dos comprimentos de onda mais curtos (azuis e violetas) foram espalhados. Aqui O sol aparece vermelho ao pôr do sol sobre Maasai Mara, Quênia, África. Crédito da imagem: Martin Harvey via Getty Images

A maioria de nós, em algum momento, olhou para o sol poente ou nascente no horizonte e notou que ele assumiu um tom vermelho que geralmente não é visto quando está acima. Da mesma forma, quando criança, provavelmente todos perguntamos a um professor ou pai por que o céu é azul.

Acontece que ambos os fenômenos estão relacionados e estão ligados ao fato de o sol emitir fótons em todo o espectro de luz visível e esses fótons terem qualidades diferentes.

A luz azul tem um comprimento de onda mais curto do que a luz vermelha ou amarela e a luz de comprimento de onda mais curto é mais facilmente espalhada por moléculas de gás, um processo chamado espalhamento Rayleigh. Isso significa que, à medida que a luz branca do sol viaja pela atmosfera da Terra, os fótons azuis são espalhados mais pelas moléculas na atmosfera, enquanto os fótons vermelhos passam por eles com pouca dispersão.

Como resultado, a luz azul saltou por todo o céu antes de atingir seu olho. Fótons de luz violeta também são espalhados assim, mas o céu não é violeta para nós porque o sol produz mais fótons azuis e o olho humano é mais receptivo ao azul do que violeta demais.

Fótons vermelhos, laranjas e amarelos atingem seu olho praticamente diretamente com pouca dispersão quando o sol está acima, digamos ao meio-dia, e sua luz não precisa atravessar grande parte da atmosfera da Terra para atingir a superfície do planeta. 

É por isso que o céu parece azul e o sol branco com um tom amarelo, vermelho ou laranja.

Quando o sol está no horizonte, ao pôr-do-sol, porém, a situação é diferente, pois sua luz precisa viajar mais longe e por uma região mais densa da atmosfera terrestre para atingir a superfície do planeta. 

Isso resulta na luz azul sendo mais fortemente espalhada e, portanto, removida principalmente da luz branca do sol, isso deixa principalmente a luz vermelha e faz o sol parecer vermelho. 

Por esse mesmo motivo, partículas de poeira e poluição no ar também podem fazer com que o sol assuma tons opacos de vermelho e amarelo ou até mesmo causar céus cinzentos. 

Claro, as mudanças na cor do sol como resultado desses fatores são superficiais. O sol parece ter assumido uma cor diferente. Eventualmente, no entanto, nossa estrela realmente mudará de cor fisicamente. 

Isso será mais do que uma mera troca de paletas (sistema de cores usado por artista) e será desastroso para a Terra e os planetas do sistema solar interno.

SERÁ QUE O SOL VAI MUDAR DE COR?

Quando o sol entrar em sua fase gigante vermelha semelhante à estrela Antares nesta ilustração, é improvável que a Terra sobreviva. Crédito da imagem: ESO/M. Kornmesser

Em cerca de 5 a 6 bilhões de anos, o sol esgotará o hidrogênio que converte em hélio em seu núcleo quando chegar ao final de sua vida útil na sequência principal. 

O fim deste processo de fusão nuclear também sinaliza o fim da pressão para fora desde a energia que gera. Ao longo da vida do sol, essa pressão de radiação externa protegeu o sol de colapsar sob sua própria pressão gravitacional interna.

Quando esse ato de equilíbrio de 10 bilhões de anos terminar, o núcleo do sol começará a entrar em colapso, criando pressão suficiente para fundir o hélio no núcleo em elementos mais pesados, como carbono, nitrogênio e oxigênio. O calor do núcleo fará com que as camadas do sol em cima do núcleo "explodam" e o hidrogênio começará a se fundir em hélio nessas camadas.

À medida que o material externo do sol se expande para fora, a temperatura dessas camadas cairá e isso fará com que a energia dos fótons emitidos também diminua. A luz de energia mais baixa, como visto acima, se move em direção à extremidade vermelha do espectro eletromagnético. 

Isso significa que o sol em expansão assumirá um tom marrom avermelhado ao entrar na fase de gigante vermelha apropriadamente chamada de sua existência. Assim como o vermelho muitas vezes indica 'perigo' na natureza, essa expansão e avermelhamento do sol representam o risco final para a Terra. 

Muitas estrelas no período de sua existência podem dilatar até 400 vezes seu diâmetro original. Prevê-se que a camada externa do sol se expanda para cerca de 100 vezes o diâmetro da sequência principal da estrela. Isso significa que tocará a órbita de Marte durante esta fase de gigante vermelha.

Como resultado, os planetas rochosos internos do sistema solar, Mercúrio, Vênus, Terra e Marte, serão engolidos pela estrela avermelhada em expansão e destruídos. Esta não será a mudança de cor final para o sol. 

À medida que a camada externa do material estelar se espalha e esfria ainda mais, deixa para trás o que antes era o núcleo do sol. À medida que esta brasa estelar continua a esfriar, após cerca de 10 bilhões de anos ela se tornará uma anã branca fumegante com uma coloração azul-esbranquiçada. 

Quando o que antes era o núcleo do sol ficar sem elementos para se fundir, ele desaparecerá e os cientistas consideram que depois de trilhões de anos o sol se tornará uma anã negra, uma casca inerte completamente morta que não emite luz alguma e lança o que resta do sistema solar na escuridão.

INFORMAÇÃO ADICIONAL

• A Parker Solar Probe é a primeira nave da Terra explicitamente projetada para 'tocar o sol' e viajará até 4 milhões de milhas de sua superfície, revolucionando nossa compreensão de nossa estrela. Leia sobre seus objetivos científicos com a NASA. 
• As missões heliofísicas da NASA estudam o sol em grande detalhe e investigam seus efeitos no espaço interplanetário, saiba mais sobre essas missões na página da frota de missões da NASA.
• Faça um tour aprofundado do sol, cortesia do Solar Orbiter da ESA, amplie e explore uma imagem de alta resolução do sol e saiba como o orbitador mede a temperatura das diferentes camadas da atmosfera do sol.

BIBLIOGRAFIA

• Introdução ao Espectro Eletromagnético. NASA. Acesso em 18 de outubro de 2022, em: https://science.nasa.gov/ems/01_intro
• O Espectro Eletromagnético, Imagine o Universo: NASA, acesso em 18 de outubro de 2022, em: https://imagine.gsfc.nasa.gov/science/toolbox/emspectrum1.html
• Capítulo 6: Aging Into Gianthood, NASA Exoplanet Exploration, acesso em 18 de outubro em: https://exoplanets.nasa.gov/life-and-death/chapter-6/
• Light, Britannica, acesso em 18 de outubro de 2022 em: https://www.britannica.com/science/light

—Este artigo foi atualizado em 24 de outubro de 2022 pelo editor da Gaia Ciência.

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Referência:

LEA, Robert. What color is the sun? Space, Nova York, 24, out. 2022. References. Disponível em: <https://www.space.com/what-color-is-the-sun>. Acesso em: 24, out. 2022.

Marcello Franciolle F T I P E
Founder - Gaia Ciência

Marcello é fundador da Gaia Ciência, que é um periódico científico que foi pensado para ser uma ferramenta para entender o universo e o mundo em que vivemos, com temas candentes e fascinantes sobre o Universo e Ciências da Terra para inspirar e encantar as pessoas. Ele é graduando em Administração pelo Centro Universitário N. Sra. do Patrocínio (CEUNSP) – frequentou a Universidade de Sorocaba (UNISO); graduação em Análise de Sistemas e onde participou do Encontro de Pesquisadores e Iniciação Científica (EPIC). Suas paixões são literatura, filosofia, poesia e claro ciência.