O documento descreve as características do Sol e sua evolução ao longo do tempo. Ele fornece detalhes sobre a composição, estrutura e temperatura das camadas do Sol, incluindo a fotosfera, cromosfera e coroa. Também discute como o Sol gera energia por meio da fusão nuclear no núcleo e como sua luminosidade, raio e temperatura mudam com o tempo.

1. R. Boczko IAG-USP Sol 13 01 11

2. Tamanho do Sol comparado a outras estrelas Sol

3. Sol Abundância do elemento Elemento Por número Por massa de átomos total H 91,2 % 71,0 % He 08,7 27,1 O, C, N, Si, Mn, Ne, Fe, S etc. 00,1 01,9

4. Sol Observação na região visível do espectro Luminosidade 3,845 x 10 26 W ~4 septilhões de lâmpadas de 100 W Raio 696 mil km Massa 1,9891 x 10 27 ton Visão da fotosfera Terra (em escala) Distância (sem escala)

5. Superfície do Sol

6. Sol e Planetas Raio Solar = 109 Raios Terrestres Mer Vên Mar Ter Júp Sat Ura Net Plu

7. Formação do Universo e formação do Sol Formação do Sol 10 bilhões de anos 4,6 bi Cosmogonia Cosmologia Sol Atual Big-Bang

8. Evolução do Raio, da Temperatura e da Luminosidade do Sol 0 5 2 3 4 1 1,0 0,9 0,8 0,7 Hoje 5800 5750 5700 5650 5600 TE efetiva [K] R/R s L/L s Raio Temperatura Luminosidade Bilhões de anos Origem

9. Evolução das temperaturas médias na Terra 30 25 20 40 35 Temperatura média da atmosfera ( o C) 0 100 200 300 400 500 600 Milhões de anos atrás Hoje 30 25 20 0 C 40 0 C 35 Glaciação Glaciação Glaciação

10. Variações na temperatura ambiental da Terra 50 30 10 100 90 70 0 Temperatura média da atmosfera ( o C) 2 1 0 -1 -2 -3 -4 Bilhões de anos Hoje

11. Variações na quantidade de gás carbônico na Terra 200 300 100 0 2 1 0 -1 -2 -3 -4 Bilhões de anos Hoje  ppm Teor de CO 2 (  [ppm]) Limite mínimo para sustentar a fotossíntese

12. Estrutura básica do Sol Fotosfera Interior Solar Atmosfera solar

13. Estrutura mais fina do Sol Coroa Zona de transição Cromosfera Fotosfera Camada de convecção Camada de irradiação Camada de condução

14. Temperatura nas camadas do Sol 0 15 M Temperatura [K] 4.200 2 M 25.000 0,7 1,0 0,3 R/R sol Centro Fotosfera Cromosfera Região de transição Coroa Superfície Interior do Sol Atmosfera do Sol Condução Irradiação Convecção 500 km 2.000 km 10.000 km 700.000 km K E F

15. Densidade das camadas do Sol Coroa Zona de transição Cromosfera Fotosfera Camada de convecção Camada de irradiação Camada de condução 150 15 0,15 2x10 -7 5x10 -9 2x10 -13 2x10 -15 g/cm 3 Densidades [g/cm 3] Atmosfera da Terra 0,001 Água 1 Ferro 7,9 Chumbo 11,3 Mercúrio 13,6 Ouro 19,3 Irídio 22,5

16. Interior do Sol

17. Interior do Sol Coroa Zona de transição Cromosfera Fotosfera Interior Solar

18. A estrela Sol Composição Superficial (massa) H = 73,0% He = 24,5% Outros = 02,5% Temperatura 5.770 K Transporte de energia Condução Radiação Convecção Fotosfera

19. Propagação do calor por Condução ) ( ) ) ( ( Sólidos ou fluidos de alta densidade

20. Propagação de calor por Convecção Fluidos

21. Propagação de calor por Irradiação Qualquer meio Fóton

22. Camadas do interior do sol Região de convecção Fotosfera Superfície do Sol Região de condução Região de irradiação 0 0,3 0,7 1,0 R

23. Reações de nucleossíntese solar

24. Fusão do hidrogênio Para onde foi a massa faltante? p p D Neutrino Pósitron p He 3  p p p D He 3  Neutrino Pósitron p He 4 p p p m = 100% m = 99,3% p p He 4

25. Relação entre massa e energia m E E = m c 2 c = velocidade da luz no vácuo

26. Representação de um elemento químico X X + + + +    Núcleo Z = Número de Prótons Z P = Número de Massa = Z + Nêutrons P

27. Cadeia próton-próton gerando He 1 1 H + 1 1 H  2 1 H + e + +  2 1 H + 1 1 H  3 2 He +  3 2 He + 3 2 He  4 2 He + 2 1 1 H 3 2 He + 4 2 He  7 4 Be +  69% 31% 7 4 Be + e -  7 3 Li +  7 3 Li + 1 1 H  2 4 2 He 7 4 Be + 1 1 H  8 5 B +  8 5 B  8 4 Be + e + +  8 4 Be  2 4 2 He 99,7% 0,3%

28. Livre caminho médio dos fótons na camada radiativa Partícula Fóton Absorção e Re-emissão Alguns centímetros Tempo entre a geração do fóton no núcleo e sua saída pela fotosfera: milhões de anos Núcleo Região radiativa

29. Dados do interior do Sol

30. Densidade solar 0 1,0 0,4 0,6 0,8 0,2 0,9 0,3 0,5 0,7 0,1 R/R sol Superfície Centro Densidade [g/cm 3 ] 180 120 160 140 100 40 80 60 20 00

31. Pressão no interior solar 0 1,0 0,4 0,6 0,8 0,2 0,9 0,3 0,5 0,7 0,1 R/R sol Superfície Centro Pressão [Bilhões de atm] 250 200 150 100 50 00

32. Temperatura no interior solar 0 1,0 0,4 0,6 0,8 0,2 16 10 Temperatura Milhões de [K] 14 12 8 2 6 4 00 0,9 0,3 0,5 0,7 0,1 R/R sol Superfície Centro

33. Geração de energia no Sol 0 1,0 0,4 0,6 0,8 0,2 0,9 0,3 0,5 0,7 0,1 R/R sol Superfície Centro 5 dL / dr (10 23 erg/s/cm) 4 3 2 1 0

34. Composição química do Sol 0 1,0 0,4 0,6 0,8 0,2 100 70 Massa [%] 90 80 60 30 50 40 20 10 00 0,9 0,3 0,5 0,7 0,1 R/R sol O C N Ne Si Fe H He He H Superfície Centro

35. Mudanças na composição química do Sol 100% 75 50 25 0 % Centro Superfície Composição inicial de Hidrogênio Composição inicial de Hélio O C N Ne Si Fe Composição atual de Hélio Composição atual de Hidrogênio

36. Espectro solar (empilhado)  Infravermelho Ultravioleta 

37. Superfície do Sol

38. Fotosfera do Sol Coroa Zona de transição Cromosfera Fotosfera Interior Solar 500 km  Base da Fotosfera =2 x 10 -4  Ar nas CNPT 10 -3  B da F 6.500 K 4.200 K 1 H - para cada 10 7 H 0

39. Fotosfera do Sol

40. Espessura óptica (  ) Neblina Transparente  < 1 Opaco  > 1  = 1

41. Definição da fotosfera Transparente  < 1  > 1 Opaco  = 1  = Espessura óptica Base interna da fotosfera Aproximação de Eddington: T Efetiva = T (  = 2/3) = 5.770 K (Para  =5.000 Ä)

42. Composição química do Sol Número atômico = Número de prótons no núcleo do elemento químico Abundância elementar com relação ao Silício Si 1

43. Convecção abaixo da fotosfera Região de convecção Fotosfera Quente Frio Frio Quente Frio Quente Frio Superfície do Sol Região de condução Região de irradiação “ Superfície craterada” do Sol

44. Estrutura Alveolar do Sol Regiões Claras Subida de gás quente Regiões Escuras Descida de gás frio Diâmetro típico de um alvéolo: 1000 km Vida de um alvéolo: 5 a 10 minutos

45. Cíclotron v m q B B (campo magnético)  v Visão lateral Visão superior R = m.v / ( q.B ) R v m q R F

46. Formação de uma mancha solar Região de convecção Fotosfera Frio Frio Frio Quente Frio Quente Frio Superfície do Sol Campo magnético muito intenso Região de irradiação Região de condução

47. Mancha solar

48. Manchas solares Observação na região visível do espectro

49. Manchas Solares

50. Manchas Solares

51. Manchas solares

52. Efeito Zeemann numa mancha solar Desdobramento das linhas espectrais G. E. Hale (1868-1938)

53. Erupção solar Região de convecção Fotosfera Frio Frio Frio Quente Frio Quente Frio Superfície do Sol Campo magnético muito intenso Região de irradiação Região de condução

54. Seqüência de uma Erupção Solar Grande erupção solar atingindo uma altura de 28 raios terrestres

55. Proeminências no limbo solar

56. Atmosfera do Sol

57. Cromosfera do Sol (esfera colorida) Coroa Zona de transição Cromosfera Fotosfera Interior Solar 2.000 km  Base da Fotosfera = 2 x 10 -4  Ar nas CNPT 10 -3  B da F 10 -6  B da F Super-granulação 30.000 km Vida de ~12 h Espículos 7.000 km Ondas rádio de  = 10 cm 4.400 K 25.000 K Brilho: 10 -4 do brilho da fotosfera SG

58. Cromosfera do Sol

59. Espículos e Super grânulos

60. Zona de Transição do Sol Coroa Zona de transição Cromosfera Fotosfera Interior Solar 10 -6  B da F 10 -6  B da F 10.000 km Só é visível no UV fora da atmosfera da Terra 25.000 K 2.000.000 K

61. Coroa do Sol Coroa Zona de transição Cromosfera Fotosfera Interior Solar H - Fe XIV Fe XIV Ferro que &quot;perdeu&quot; 13 dos seus 26 elétrons (emite luz verde) Coronógrafo Instrumento para observar a coroa solar durante os eclipses solares totais

62. Coroa solar

63. Coroa solar

64. Utilidade de um eclipse solar total Astrônomos se preparam para observar o Sol durante o próximo eclipse solar total ! Esses astrônomos são doidos!

65. Para que observar o Sol durante o eclipse total? Fotosfera do Sol Sol não eclipsado Coroa Solar Cromosfera Lua Sol eclipsado totalmente

66. Coroa solar em diferentes ocasiões

67. Cargas elétricas em campos magnéticos

68. Cargas elétricas em campos magnéticos + v q B Região com campo magnético B Carga elétrica em movimento num campo magnético é acelerada e emite luz +  

69. Vento Solar

70. Vento Solar Perda de massa pelo vento solar = 1 milhão de ton por segundo Radiação (luz) Radiação (calor) Sol Elétrons Prótons Partículas Alfa (núcleos de Hélio)

71. Cometa perto do Sol Aumentando a massa do Sol!

72. Interação do Sol com a Terra Campo magnético terrestre Luz 08 m 15 s Elétron Próton Partícula alfa Nêutron  ++ (dias) n 0 (horas) p + (horas) e - (horas) B q Interação entre carga e campo magnético Aurora boreal Aurora austral

73. Aurora em Iowa

74. Aurora no Alasca 2005 jan

75. Aurora e Chuva de meteoros Chuva de meteoros : Quadrantides (100 meteoros/hora) Fotografado de um avião

76. Características do Vento Solar Sol Plutão Vento solar Cauda ionizada (assoprada pelo vento solar) Cauda de poeira Cometa Terra Vento solar 3 a 4 e - /cm 3 v = 500 a 700 km/s T = 100.000 a 200.000 K Órbita de Plutão

77. Ondas eletromagnéticas e a atmosfera da Terra

78. Ciclo Solar

79. Ciclo Solar de 11 anos Número de manchas Ano Máximo Solar Mínimo Solar

80. Local de nascimento das manchas 45 0 30 15 0 0 -15 -30 -45 0 Latitude solar 0 11 22 33 44 55 66 77 88 anos Equador 0 4 10 7 11 anos

81. Ciclo solar de ~11,2 anos Obtido pela SOHO (IV) Mínimo Mínimo Máximo

82. Sol visto em diversas cores Ultravioleta 304 nm Ultravioleta 284 nm Ultravioleta 195 nm Ultravioleta 174 nm Visível

83. Mínimo de Maunder no número de manchas solares Interregno de baixo número de manchas solares

84. Mostrando a rotação do Sol Período de rotação Pólo Norte ~ 37 dias Equador ~ 26 Pólo Sul ~ 37

85. Rotação diferencial do Sol

86. Evolução dos campos magnéticos no Sol Norte Sul Resultante sobre um ímã por causa de dois adjacentes A resultante sobre cada ímã é nula

87. Despreendimento das linhas de campo Sol Alça Limbo solar

88. Erupção Solar Alça 400 mil km

89. Linhas de campo num bipolo

90. Par de manchas solares

91. Esquema geral da estrutura do Sol

92. Estrutura do Sol Coroa Zona condutiva Zona radiativa Zona convectiva Mancha solar Erupção solar

93. Observações Solares com Sondas

94. SOHO Solar and Heliospheric Observatory

95. Proeminência solar Foto: SOHO (UV) Hélio ionizado 2000 Ano do Máximo de Atividade Solar Tamanho aproximado da Terra na mesma escala

96. Ejeção de massa do Sol

97. Fim R. Boczko