Cada camada da atmosfera do sol exibe traços distintos

A atmosfera do sol é o lar de eventos como esta ejeção de massa coronal (CME) no sol fotografada pelo instrumento coronógrafo LASCO C2 na espaçonave ESA-NASA SOHO. Crédito da imagem: ESA/NASA/Soho

A atmosfera do Sol é composta por várias camadas, principalmente a fotosfera, a cromosfera e a coroa. 

É nessas camadas externas que a energia do sol, que borbulhou das camadas internas do sol ao longo de um milhão de anos, é detectada como luz solar, de acordo com a University Corporation for Atmospheric Research (UCAR).

A FOTOSFERA DO SOL

A fotosfera do sol é a camada mais interna do sol que podemos observar diretamente. Crédito da imagem: NASA/SDO

A fotosfera é a camada mais baixa da atmosfera do sol, a camada mais interna que podemos observar diretamente. O termo fotosfera significa "esfera de luz" e é a camada onde a maior parte da energia do sol é emitida. A luz solar da fotosfera leva cerca de oito minutos para chegar à Terra.

A temperatura da fotosfera varia de 6.125 graus Celsius (11.000 graus Fahrenheit) na parte inferior a 4.125 C (7.460 F) no topo. A fotosfera é significativamente mais fria do que as temperaturas no núcleo do sol, que podem atingir cerca de 15 milhões de graus Celsius, de acordo com a NASA. A fotosfera do sol tem cerca de 500 quilômetros (300 milhas) de espessura, que é relativamente fina quando comparada com o raio de 700.000 km (435.000 milhas) do sol.

A fotosfera é marcada por grânulos brilhantes e borbulhantes de plasma e manchas solares mais escuras e frias, que emergem quando o campo magnético do sol atravessa a superfície. As manchas solares parecem se mover pelo disco solar. Observar esse movimento levou os astrônomos a perceber que o sol gira em seu eixo. Como o sol é uma bola de gás sem forma sólida, diferentes regiões giram em taxas diferentes. As regiões equatoriais do sol giram em cerca de 24 dias, enquanto as regiões polares levam mais de 30 dias para fazer uma rotação completa.

A fotosfera também é a fonte das erupções solares: Línguas de fogo que se estendem por centenas de milhares de quilômetros acima da superfície do sol. Erupções solares produzem rajadas de raios-X, radiação ultravioleta, radiação eletromagnética e ondas de rádio.

A CROMOSFERA DO SOL

A cromosfera emite um brilho avermelhado à medida que o hidrogênio superaquecido é queimado. Crédito da imagem: NASA/SDO

A camada acima da fotosfera é a cromosfera. A cromosfera emite um brilho avermelhado à medida que o hidrogênio superaquecido é queimado. Mas a borda vermelha só pode ser vista durante um eclipse solar total. Em outros momentos, a luz da cromosfera é geralmente muito fraca para ser vista contra a fotosfera mais brilhante.

A cromosfera pode desempenhar um papel na condução de calor do interior do sol para sua camada mais externa, a coroa. “Vemos certos tipos de ondas sísmicas solares canalizando para cima na atmosfera inferior, chamada cromosfera, e de lá para a coroa”, Junwei Zhao, cientista solar da Universidade de Stanford em Stanford, Califórnia, e principal autor de um estudo que rastreou ondas de manchas solares, disse em um comunicado. "Esta pesquisa nos dá um novo ponto de vista para observar as ondas que podem contribuir para a energia da atmosfera".

A COROA DO SOL

A terceira camada da atmosfera do sol é a coroa. Crédito da imagem: NASA/SDO

A terceira camada da atmosfera do sol é a coroa. Como a cromosfera, a coroa do sol só pode ser vista durante um eclipse solar total (ou com o Solar Dynamics Observatory da NASA). Aparece como flâmulas brancas ou plumas de gás ionizado que fluem para o espaço. Temperaturas na coroa do sol pode chegar a 2 milhões de graus C (3,5 milhões de graus F). À medida que os gases esfriam, eles se tornam o vento solar.

Por que a coroa é até 300 vezes mais quente do que a fotosfera, apesar de estar mais distante do núcleo solar, permaneceu um mistério de longo prazo. 

"Isso é um quebra-cabeça", disse Jeff Brosius, cientista espacial da Universidade Católica em Washington, DC, e Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland, em um comunicado. "As coisas geralmente ficam mais frias mais longe de uma fonte quente. Quando você está assando um marshmallow, você o aproxima do fogo para cozinhá-lo, não o afasta do fogo".

Pesquisas sugerem que pequenas explosões conhecidas como nanoflares podem ajudar a aumentar a temperatura, fornecendo rajadas esporádicas atingindo até 10 milhões de C (18 milhões de F).

“As explosões são chamadas de nanoflares porque têm um bilionésimo da energia de uma erupção regular”, Jim Klimchuk, cientista solar do Goddard Space Flight Center da NASA em Maryland, disse em um comunicado. "Apesar de serem minúsculos para os padrões solares, cada um tem o impacto de uma bomba de hidrogênio de 10 megatons. Milhões deles estão saindo a cada segundo através do sol e, coletivamente, aquecem a coroa".

Super-tornados gigantes também podem desempenhar um papel no aquecimento da camada externa do sol. Esses tornados solares são uma combinação de gás que flui quente e linhas de campo magnético emaranhadas, em última análise, impulsionadas por reações nucleares no núcleo solar.

“Com base nos eventos detectados, estimamos que pelo menos 11.000 redemoinhos estão presentes no sol o tempo todo”, Sven Wedemeyer-Böhm, cientista solar da Universidade de Oslo, na Noruega e principal autor da equipe que identificou tornados no sol, disse ao Space.com.

Pesquisas recentes sugerem que "fogueiras" solares, erupções solares em miniatura descobertas pela União Europeia-EUA com a missão Solar Orbiter pode desvendar o que está por trás do misterioso aquecimento da coroa do sol.

A ATMOSFERA DO SOL: PESQUISAS MAIS RECENTES

Em 2016, o Solar Dynamics Observatory da NASA e o Solar Heliospheric Observatory observaram uma grande explosão de "elo perdido" no sol. O evento mostrou características de três tipos diferentes de erupções solares que geralmente acontecem separadamente, mas ocorreram juntas desta vez, informou o Space.com anteriormente. Os cientistas estão estudando o evento único para descobrir novas informações sobre o que causa essas poderosas erupções solares e como podemos prever melhor no futuro.

Em 3 de julho de 2021, o sol surpreendeu a todos com uma enorme erupção solar, a maior desde 2017. A erupção solar ocorreu a partir de uma mancha solar chamada AR2838, informou o Space.com. A erupção foi tão grande que causou um breve apagão de rádio na Terra, de acordo com autoridades. 

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RECURSOS ADICIONAIS

• Saiba mais sobre física solar com o Marshall Space Flight Center da NASA
• Descubra como o Solar Dynamic Observatory da NASA vê o sol. 
• Explore o sol com as últimas notícias da missão da Parker Solar Probe da NASA.

BIBLIOGRAFIA

• Aschwanden, Markus J.  "The Quiet-Sun Corona." Física Solar do Novo Milênio. Springer, Cham, 2019. 219-259. 
• Stangalini, Marco, et al. "Oscilações de torção dentro de um orifício magnético na fotosfera solar." Astronomia da Natureza (2021): 1-6. 
• "A atmosfera do Sol é centenas de vezes mais quente que sua superfície - eis o porquê", The Conversation.

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Referência:

SHARP, Tim; DOBRIJEVIC, Daisy. The sun's atmosphere: Photosphere, chromosphere and corona. Space, Nova York, 08, abr. 2022. References. Disponível em: <https://www.space.com/17160-sun-atmosphere.html>. Acesso em: 14, nov. 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.