Observação do Sol

Guilherme Murici Corrêa (Monitor UFMG/Frei Rosário)

Introdução

A estrela mais próxima da Terra, O Sol, é o astro responsável pela vida na terra como conhecemos hoje. Devido à luz e ao calor emitidos pelo Sol, existem ciclos de vida, água e um equilíbrio na Terra que permitiu o desenvolvimento dos seres vivos e conseqüentemente da civilização humana. A importância do Sol é inquestionável, no entanto, será que conhecemos o suficiente dessa estrela que está tão próxima e ao mesmo tempo tão distante de nós?

Sabe-se que o Sol é apenas uma dentre aproximadamente 200 bilhões de estrelas presentes somente na nossa galáxia: A Via Láctea. Seu diâmetro é de cerca de 1,400,000 km, sua massa aproximadamente 2.0 x 1030 kg, consistindo em aproximadamente 98.7% de toda massa do sistema solar e sua temperatura varia de cerca de 5,800ºC na superfície (fotosfera) a cerca de 15,600,000ºC no núcleo.

Assim como acontece com as demais estrelas semelhantes ao Sol, a maior parte de sua composição é gás hidrogênio seguido de hélio e então por outros elementos como o oxigênio e o carbono. Apenas uma pequena fração de cerca de 0.1% é creditada aos demais "metais". Esses valores mudam lentamente à medida que o Sol vai convertendo hidrogênio em hélio em seu interior.

Observações e estudos são feitos diariamente em todo mundo em diversos comprimentos de onda. Existem telescópios destinados exclusivamente aos estudos que envolvem a dinâmica solar nos mais diversos campos, desde as manchas solares, a atividade magnética solar, o vento solar, etc.

Qualquer pessoa interessada pode observar o Sol desde tenha alguns cuidados, que serão mencionados abaixo.

Precauções com as observações

Observar o Sol é muito interessante e ao mesmo tempo exige cuidados. Várias medidas de segurança devem ser respeitadas para que estas observações não prejudiquem a visão. Observar diretamente o Sol sem o equipamento correto pode implicar em danos irreversíveis aos olhos. As células responsáveis pela visão quando expostas à radiação ultravioleta presente na luz solar durante período prolongado podem eventualmente sofrer queimaduras ou até mesmo pararem de funcionar durante um período de tempo levando em casos extremos à cegueira permanente.

Para garantir a segurança e o conforto necessários à observação, são necessários filtros específicos que barram a parte nociva da luz incidente. Um exemplo simples e barato deste tipo de filtro são os vidros de máscaras de soldadores. Existe um grau de transmitância associado a cada uma das categorias destes vidros e o recomendado para observar o Sol é o número 14 ou superior.

Dentre tudo que é possível observar, serão inicialmente destacadas as manchas solares.

Manchas Solares

As manchas solares são regiões na superfície do Sol, fotosfera, em que a temperatura é menor em relação às vizinhanças. Isto acontece porque o campo magnético solar é bastante dinâmico e acaba produzindo regiões em que as linhas do campo são tão intensas que o gás ionizado proveniente de reações internas fica preso e acaba esfriando.

A temperatura média da fotosfera esta na faixa de 5800ºK enquanto nas regiões internas das manchas (umbra) a temperatura pode ser 2000º mais fria. Sua aparência escura é devido ao fato de que o entorno é tão brilhante, que o contraste local nos faz perceber a mancha como negra. É possível observar também que as manchas solares possuem regiões mais claras nas bordas, esta característica pode ser explicada quando consideramos que as linhas de campo são menos intensas nessas regiões.

As manchas estão sempre se modificando, podendo apresentar diferenças drásticas mesmo no período de um dia. À medida que a rotação solar acontece, é possível observar o surgimento, desenvolvimento, e fim das manchas, elas demoram cerca de 2 semanas para desaparecerem na borda leste do Sol e se forem grandes o suficiente para sobreviver meio período de rotação solar, surgir novamente na borda oeste. Seus tamanhos podem ser tão grandes como 50.000 km, ou algumas vezes o diâmetro de Júpiter.

Métodos para observação indireta:

• a. Reflexão na Água


Um dos métodos mais seguros e simples de se observar o Sol é por reflexão na água ou em algum anteparo sólido. É importante evitar observações prolongadas principalmente quando o Sol se encontra muito próximo ao horizonte, pois nestes momentos, o coeficiente de reflexão de comprimentos de onda nocivos será alto, prejudicando a visão.

• b. Projeção Pin-Hole


A luz do Sol é projetada diretamente em um anteparo, após passar por um pequeno orifício.

• c. Projeção por Reflexão


A luz do Sol é projetada diretamente em um anteparo, após ser refletida por um pequeno espelho. Caso você não possua um pequeno espelho, basta cobrir um espelho maior deixando descoberto um pequeno buraco.



No caso de utilizar um telescópio, não faça as observações com oculares de grande aumento, pois o aquecimento gerado pela amplificação dos raios solares pode ser um problema para seu instrumento.

Uma boa forma de fazer projeções com telescópios é construir uma pequena aba que diminua a claridade do dia, melhorando o contraste e a nitidez do aparato utilizado para projetar o Sol. Uma boa aproximação para fazer um bom foco é utilizar a seguinte fórmula:

   na qual:

‘d’ é a distância entre a abertura do telescópio e o aparato;

‘f’ é o diâmetro desejado da projeção

‘a’ é o aumento utilizado, lembrando que o aumento em telescópios pode ser calculado da seguinte forma:

 na qual f_t é a distância focal do telescópio e fo é a distância focal da ocular

Uma dica: quando a imagem projetada estiver com o tamanho desejado e um bom foco, mova o aparato rapidamente para frente e para trás em movimentos pequenos. Desta forma alguns pequenos detalhes de contraste se tornarão visíveis.

Métodos para observação direta

Como mencionado anteriormente, um método seguro e simples para observar o Sol diretamente é adquirir um vidro de máscara de soldador número 14 ou superior. Este instrumento garante níveis seguros de radiação e pode ser facilmente encontrado em lojas de segurança no trabalho e em lojas de material de solda. Não utilize estes filtros para colocar em frente à telescópios ou binóculos.

Telescópios e binóculos podem ser utilizados para observação solar desde que possuam filtros que foram fabricados com esta intenção. Normalmente são colocados na boca do tubo do aparelho (lembre-se de fixá-los corretamente para que não ocorram acidentes durante a observação) e são na maioria das vezes, compostos por frentes cromadas ou metalizadas.

Cuidados importantes para observar o Sol através de telescópios:

• NUNCA aponte para o Sol observando através da buscadora. Retire ou cubra a mesma e procure a posição do Sol, sem olhar através do telescópio, apenas pela sombra projetada pelo tubo. Somente após a luz aparecer na abertura de observação do instrumento, tome as providências para observar.
• Utilize oculares que produzam pequeno aumento, evite superaquecimento do telescópio e possíveis danos ao mesmo.
• NÃO utilize telescópios do tipo Schmidt-Cassegrain, pois o espelho interno pode ser danificado, inviabilizando a utilização do telescópio.

NUNCA utilize filmes fotográficos queimados com vela, plásticos coloridos; radiografias; vidros esfumaçados; disquetes; CDs; qualquer filtro que não se saiba se é realmente seguro. Filtros podem cortar a luz visível sem cortar os raios ultravioleta.

Outras camadas do Sol

A potência emanada pelo Sol é de aproximadamente 3.86 x 1020 Megawatts e é produzida pela fusão nuclear. A cada segundo cerca de 700,000,000 de toneladas de hidrogênio são convertidas em cerca de 695,000,000 de toneladas de hélio. A massa restante é emitida em forma de radiação gama. Ao se propagar em direção à superfície essa energia é continuamente absorvida e reemitida, cada vez em temperaturas mais baixas, de maneira que atinge a superfície na forma de luz visível.

A região irregular acima da fotosfera é chamada cromosfera onde a temperatura varia de 6,000ºC a 20,000ºC. Esta região pode ser observada através de telescópios e filtros próprios. Afastando-se ainda mais do núcleo encontra-se uma região altamente rarefeita logo acima da cromosfera chamada coroa solar e mesmo se estendendo por milhões de km, só é visível durante os eclipses totais do Sol. A temperatura nessa região pode atingir valores superiores a 1,000,000ºC. Seu formato geral é bastante variável de acordo com o ciclo da atividade solar. É comum a existência de ejeções de massa devido à grandes explosões nesta camada, também chamadas de CME (coronal mass ejection) ou ejeções de massa na coroa solar.

Alguns aspectos interessantes da observação Solar

Observe que a parte central da foto acima possui coloração mais intensa, mais clara que as bordas. Este efeito é mais uma das evidências da existência de uma atmosfera solar. O que ocorre é que a parte central observada sofre menor influência da atmosfera e, portanto é possível observar camadas mais internas e mais quentes. Já nas bordas, a coloração é mais escura porque a observação oblíqua da região põe em destaque a maior parcela de atmosfera atravessada pela luz observada.

Além da luz e do calor, o Sol emite um fluxo de partículas carregadas denominado vento solar. A velocidade de propagação desse fluxo é estimada em cerca de 450 km/s. Variações no vento solar estão associadas às variações nas atividades das manchas solares e nas erupções de labaredas na superfície do Sol (flares).

Eventos raros e preciosos de se observar são as explosões solares (flares), fenômeno que exige um instrumento de observação de maior abertura e muita sorte do observador. Dura cerca de alguns minutos e pode assumir proporções gigantes, emanando do disco solar.

Outro aspecto que pode ser observado em telescópios que possuem os filtros adequados são as proeminências. Tratam-se de enormes extensões do corpo solar, possuem aparência tênue e podem em alguns casos durar semanas. O mecanismo que gera tais filamentos na coroa solar ainda não é completamente compreendido, contudo, observa-las é uma tarefa desafiadora e recompensadora.

O Sol deve ter 4.5 bilhões de anos. Já deve ter gasto um pouco mais da metade do hidrogênio disponível em seu núcleo. Ainda possui combustível suficiente para irradiar dessa forma por no mínimo mais 4.5 bilhões de anos quando expandirá sua atmosfera resfriada e contrairá o núcleo ainda aquecido. No resultado sofrerá o processo da ejeção de seu material frio, transformando-se em fim numa nebulosa planetária.

Observar o Sol é uma atividade muito interessante quando feita com cuidado e através do meio correto. Mais informações sobre o Sol, incluindo fotografias e filmes recentes das observações feitas pelo telescópio espacial SOHO podem ser encontradas em:

http://sohowww.nascom.nasa.gov/