As manchas solares são nossas janelas para o complexo interior do sol

As manchas solares são regiões mais frias na superfície do sol que podem gerar distúrbios eruptivos, como erupções solares e ejeções de massa coronal. Crédito da imagem: NASA/SDO

As manchas solares são regiões escuras do tamanho de um planeta de fortes campos magnéticos na superfície do sol. Elas podem gerar distúrbios eruptivos, como erupções solares e ejeções de massa coronal (CMEs). 

Essas regiões do sol parecem mais escuras porque são mais frias que seus arredores. A região escura central, a umbra, é de cerca de 3.500 graus Celsius (6.300 graus Fahrenheit), enquanto a fotosfera circundante é de cerca de 5.500 C (10.000 F), de acordo com o Serviço Nacional de Meteorologia (NWS).

A frequência e a intensidade das manchas solares visíveis na superfície indicam o nível de atividade solar durante o ciclo solar de 11 anos que é impulsionado pelo campo magnético do sol. As manchas solares são nossa janela para o complicado interior magnético do sol e fascinam os observadores solares há centenas de anos. 

COMO AS MANCHAS SOLARES SE FORMAM?

As manchas solares se formam quando as concentrações do campo magnético das profundezas do sol chegam à superfície, de acordo com o European Solar Telescope. Elas consistem em uma região central mais escura, conhecida como umbra, e uma região circundante, conhecida como penumbra. 

As manchas solares consistem em uma região central mais escura, conhecida como umbra, e uma região circundante, conhecida como penumbra. Crédito da imagem: NSO/AURA/NSF. Infográfico feito por Space.com

Embora os cientistas não entendam completamente como as manchas solares se formam, os pesquisadores geralmente aceitam uma teoria, proposta pela primeira vez pelo astrônomo americano Horace Babcock em 1961: Que as manchas solares são forjadas pelo campo magnético do sol. 

Imagine o campo magnético do sol como laços de elásticos, com uma extremidade presa ao polo norte e a outra ao polo sul. Como o sol gira em velocidades diferentes, com o equador girando mais rápido que os polos, uma "rotação diferencial" é criada, de acordo com Royal Museums Greenwich. 

O campo magnético em regiões ativas de manchas solares pode ser cerca de 2.500 vezes mais forte que o da Terra, de acordo com o NWS. O forte campo magnético inibe o influxo de gás quente e novo do interior do sol, fazendo com que as manchas solares sejam mais frias e pareçam mais escuras do que seus arredores, relativamente falando. De acordo com a University Corporation for Atmospheric Research (UCAR), se você pudesse cortar uma mancha solar padrão do sol e colocá-la no céu noturno, ela apareceria tão brilhante quanto uma lua cheia. 

MANCHAS SOLARES E O CICLO SOLAR

Grande mancha solar movendo-se pela superfície do sol. Imagens capturadas pelo Observatório Solar e Heliosférico. Crédito da imagem: SOHO)

As manchas solares se formam ao longo de períodos de dias a semanas e podem permanecer na superfície por meses antes de desaparecerem. 

O número total de manchas solares varia durante o ciclo solar de 11 anos, às vezes chamado de ciclo de manchas solares, com o pico de atividade das manchas solares coincidindo com o máximo solar e um hiato de manchas solares ocorrendo com o mínimo solar, de acordo com a Administração Nacional Oceânica e Atmosférica. NOAA) Centro de Previsão do Clima Espacial (SWPC). 

As posições das manchas solares também mudam ao longo do ciclo solar. Durante o máximo solar, muitas manchas solares são encontradas ao longo das latitudes médias (aproximadamente 30 graus ao norte e 30 graus ao sul). Então, as manchas solares se movem gradualmente em direção ao equador, onde poucas são encontradas durante o mínimo solar. Às vezes, nenhuma mancha solar é visível durante o mínimo solar. 

Durante o máximo solar, um grande número de manchas solares são visíveis em latitudes médias e durante o mínimo solar um número muito pequeno (às vezes zero) de manchas solares são visíveis no equador. Crédito da imagem: Futuro

Embora o ciclo solar de 11 anos tenha sido bastante consistente, entre 1645 e 1715, foram observadas muito poucas manchas solares. Entre 1672 e 1699, menos de 50 manchas solares foram registradas, de acordo com o Physics World. Para comparação, durante um mínimo solar "normal" geralmente há de 12 a mais de 100 manchas solares por ano. 

Este período de atividade solar severamente reduzida veio a ser conhecido como o "mínimo de Maunder", em homenagem ao astrônomo britânico Edward Walter Maunder, que, junto com sua esposa, Annie, descobriu a falta de atividade dos registros em 1890, de acordo com o The Times. 

MANCHAS SOLARES HOJE

O sol está passando pelo ciclo solar 25, no qual a atividade solar está atualmente em ascensão, resultando em um maior surgimento de manchas solares. Para ver como são as manchas solares hoje, confira esta página de observação do Observatório Solar e Heliosférico (SOHO).  

QUEM DESCOBRIU AS MANCHAS SOLARES?

Há algum debate sobre quem descobriu as manchas solares. De acordo com o Centro de Raios-X Chandra, os primeiros registros de atividade solar são de astrônomos chineses por volta de 800 a.C. Os astrônomos chineses e coreanos frequentemente observavam manchas solares, de acordo com o Chandra X-ray Center. No entanto, não há ilustrações iniciais conhecidas de tais observações. 

Os primeiros desenhos conhecidos da atividade solar apareceram muitos anos depois, em 1128, na crônica de João de Worcester. "No terceiro ano de Lothar, imperador dos romanos, no vigésimo oitavo ano do rei Henrique da Inglaterra... no sábado, 8 de dezembro, apareceram desde a manhã até a noite duas esferas negras contra o sol.", escreveu Worcester.

Uma página do caderno de Thomas Harriot. Crédito da imagem: Thomas Harriot

Apenas cinco dias depois de Worcester descrever um grande grupo de manchas solares, astrônomos coreanos relataram que observaram um vapor vermelho que "subiu e encheu o céu". Esta descrição sugere a presença da aurora boreal, ou luzes do norte, em latitudes relativamente baixas.

Em 1610, auxiliado por um telescópio, o astrônomo inglês Thomas Harriot detalhou suas observações solares de acordo com a NASA com notas detalhadas e esboços. Seus desenhos são o registro pictórico mais antigo conhecido de manchas solares. 

Um ano depois, David e Johannes Fabricius (pai e filho) descobriram manchas solares de forma independente. Alguns meses depois disso, Johannes Fabricius tornou-se a primeira pessoa no Ocidente a publicar qualquer coisa sobre manchas solares, em um panfleto intitulado "Sobre as manchas observadas no sol e sua rotação aparente com o sol". 

De acordo com a NASA, houve duas outras descobertas independentes de manchas solares ao mesmo tempo em 1611. Galileu Galilei e o jesuíta Christoph Scheiner competiram para ver quem merecia o crédito pela descoberta de manchas solares. Sem o conhecimento dos astrônomos em disputa, as manchas solares já haviam sido observadas e registradas centenas de anos antes, então sua disputa ao longo da vida foi inútil. 

OBSERVAÇÃO DE MANCHAS SOLARES

As manchas solares podem ser observadas com o equipamento correto e proteção para os olhos. Nunca olhe para o sol sem proteção especial. Crédito da imagem: Allexxandar via Getty Images

NUNCA olhe diretamente para o sol com binóculos, telescópio ou a olho nu sem usar proteção especial. Astrofotógrafos e astrônomos usam filtros especiais para observar o sol com segurança. 

As manchas solares são observadas há centenas de anos e continuam a ser o foco principal dos cientistas que desejam aprender mais sobre o ciclo solar e avaliar o risco do clima espacial, como erupções solares e CMEs.

Nossa imagem atual da atividade solar não seria tão clara sem o trabalho do astrônomo japonês Hisako Koyama. Entre 1947 e 1996, Koyama desenhou manchas solares do telhado do Museu Nacional da Natureza e Ciência em Tóquio, usando um telescópio refrator de 20 centímetros (8 polegadas). Por mais de 40 anos, Koyama fez mais de 10.000 observações de manchas solares que moldaram a ciência solar e nossa compreensão do clima espacial, de acordo com um comentário sobre seu trabalho publicado na revista Space Weather.

As manchas solares podem ser monitoradas com esboços diários desenhados à mão. Esta imagem mostra desenhos de manchas solares do World Data Center for the Sunspot Index and Long-term Solar Observations (SILSO) no Observatório Real da Bélgica. Crédito da imagem: SILSO/Royal Observatory of Belgium

Atualmente, os cientistas do Centro de Previsão do Clima Espacial da NOAA analisam as regiões das manchas solares diariamente para acessar suas ameaças. Eles monitoram e registram mudanças no tamanho, número e posição das manchas solares para avaliar a probabilidade de uma erupção solar e/ou CME de uma região ativa. 

O World Data Center for the Sunspot Index and Long-term Solar Observations no Observatório Real da Bélgica também rastreia manchas solares e registra os altos e baixos do ciclo solar para avaliar a atividade solar e melhorar a previsão do tempo espacial. 

Os cientistas classificam os grupos de manchas solares para avaliar quais são mais propensos a incitar uma explosão solar ou CME. Para fazer isso, pesquisadores do Observatório Mount Wilson, na Califórnia, criaram um conjunto de classificações para atribuir a grupos de manchas solares, de acordo com o SpaceWeatherLive. 

A cada dia, as manchas solares são contadas e recebem uma classificação magnética e uma classificação de manchas. Outro sistema de classificação é baseado no sistema Zürich/McIntosh e é projetado para classificar manchas solares para informar os cientistas sobre quanto tempo a mancha solar durará sua complexidade e tamanho, segundo SpaceWeatherLive.

♦ Todos os artigos baseados em tópicos são determinados por verificadores de fatos como corretos e relevantes no momento da publicação. Texto e imagens podem ser alterados, removidos ou adicionados como uma decisão editorial para manter as informações atualizadas.

RECURSOS ADICIONAIS

• Se você estiver interessado em ver as manchas solares por si mesmo, veja como fazer seu próprio visor pinhole para observar o sol com responsabilidade. 
• Saiba mais sobre manchas solares e rotação solar com o Observatório das Escolas Nacionais. 
• Leia mais sobre a história das manchas solares e a controvérsia em torno de sua "descoberta" com o Projeto Galileo da Rice University.  

BIBLIOGRAFIA

• Babcock, HW (1961). A topologia do campo magnético do sol e o ciclo de 22 anos. The Astrophysical Journal, 133, 572. https://doi.org/10.1086/147060 
• Centro de Raios-X Chandra. (nd). O Registro Histórico de Manchas Solares. [PDF] https://chandra.harvard.edu/edu/formal/icecore/The_Historical_Sunspot_Record.pdf 
• Cooper, K. (2022, 5 de abril). Astrônomos veem estrela entrar em um 'mínimo de Maunder' pela primeira vez. Mundo da Física. https://physicsworld.com/a/astronomers-see-star-enter-a-maunder-minimum-for-the-first-time/ 
• Fox, KC 2011, 9 de março). Comemorando 400 anos de observações de manchas solares. NASA. https://www.nasa.gov/mission_pages/sunearth/news/400yrs-spots.html#:~:text=Galileo%20and%20the%20German%20Jesuit,a%20telescope%20in%20December%201610 
• González, N. (sd). Como as manchas solares se formam? Telescópio Solar Europeu. Acesso em 24 de maio de 2022, de https://est-east.eu/?option=com_content&view=article&id=924&Itemid=622&lang=en
• IPAC-Caltech. (nd). Qual o tamanho de uma mancha solar? Cosmos legal. Acesso em 24 de maio de 2022, de https://coolcosmos.ipac.caltech.edu/ask/12-How-big-is-a-sunspot-#:~:text=The%20average%20sunspot%20is%20about,many %20vezes%20maior%20que%20Terra
• Knipp, D., Liu, H., & Hayakawa, H. (2017). Sra. Hisako Koyama: De astrônomo amador a observador solar de longo prazo. Clima Espacial, 15 (10), 1215-1221. https://doi.org/10.1002/2017SW001704 
• Museu Nacional da Natureza e Ciência, Tóquio. (nd). Observação de manchas solares 1947-1996. Acesso em 24 de maio de 2022, de https://www.kahaku.go.jp/research/db/science_engineering/sunspot/
• Serviço Nacional de Meteorologia. (nd). O sol e as manchas solares. Administração Nacional Oceânica e Atmosférica. Acesso em 24 de maio de 2022, de https://www.weather.gov/fsd/sunspots 
• Parsec vzw. (nd). A classificação das manchas solares após Malde. SpaceWeatherLive. Acesso em 24 de maio de 2022, de https://www.spaceweatherlive.com/en/help/the-classification-of-sunspots-after-malde.html.
• Parsec vzw. (nd). A classificação magnética das manchas solares. SpaceWeatherLive. Acesso em 24 de maio de 2022, de https://www.spaceweather.live/en/help/the-magnetic-classification-of-sunspots.html(abre em nova aba) 
• Museus Reais Greenwich. (nd). Manchas solares. Acesso em 24 de maio de 2022, de https://www.rmg.co.uk/stories/topics/sunspots 
• SILSO. (2021, 16 de julho). World Data Center para a produção, preservação e divulgação do número internacional de manchas solares. Acesso em 24 de maio de 2022, de https://www.sidc.be/silso/ Simons, P. (2018, 20 de dezembro). Equipe de marido e mulher por trás do mínimo Maunder. Os tempos. https://www.thetimes.co.uk/article/husband-and-wife-team-behind-the-maunder-minimum-b2pts37bf 
• Observatório Solar e Heliosférico (nd). SOHO EIT 171 última imagem. Acesso em 24 de maio de 2022, de https://soho.nascom.nasa.gov/data/realtime/eit_171/512/

Junte-se aos nossos Canais Espaciais para continuar falando sobre o espaço nas últimas missões, céu noturno e muito mais! Siga-nos no facebook, twitter e instagram. Inscreva-se no boletim informativo. E se você tiver uma dica, correção ou comentário, informe-nos aqui ou pelo e-mail: gaiaciencia@gaiaciencia.com.br

Referência:

DOBRIJEVIC, Daisy. Sunspots: What are they, and why do they occur? Space, Nova York, 27, mai. 2022. References. Disponível em: <https://www.space.com/sunspots-formation-discovery-observations>. Acesso em: 30, mai. 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.