Publicado por: revistainternacionaldoconhecimento | 27/03/2011

ASTRONOMIA – ATIVIDADES SOLARES . DE SUA OBSERVAÇÃO AO CLIMA ESPACIAL. REVISÃO E ATUALIZAÇÃO. IMPACTO NA BIOLOGIA. por Belmiro Ivo Lunz

ASTRONOMIA – ATIVIDADES SOLARES . DE SUA OBSERVAÇÃO AO CLIMA ESPACIAL. REVISÃO E ATUALIZAÇÃO. IMPACTO NA BIOLOGIA.

                                                                             Belmiro Ivo Lunz

                                                            

 

Abstract

The text leads to a natural presentation of facts caused by solar activity with finalizing the solar atmosphere.to develop an exhibition that forms from the original observation by the use of remote space probes.

 

Keywords

 
Astronomy, imaging, solar activity.

 

Resumo

 

O texto conduz  uma apresentação das perturbações provocados pela  atividade solar ultimando com  o clima.espacial . Para isso desenvolve uma exposição das formas de observação desde as mais tradicionais até o uso de sondas remotas.

 

Palavras chaves

Astronomia , imageamento , atividade solar.

 

Sumário

  

  Introdução, Observação do Sol, ,Fotosfera, Manchas solares,Numero de manchas, Ciclo solar, Coroa solar, Ejeções de Massas Coronais , Fulgurações solares,Vento Solar ,Clima espacial.

  

Introdução.

                  A atividade solar  protagonizando o clima espacial justifica o reconhecimento das atividades em ambientes intermediários que dão origem  aos processos manutenção das proteções naturais á vida terrestre.Nesse reconhecimento são trazidos a baila e discutidos os processos seguros de observação solar.

  

Observação do Sol

 

Devido ao advento de novas técnicas de observação, muitos fenomenos puderam ser reclassificados . Assim a observação solar é agora revista instrumentalmente a se configurar como: de solo , orbital e composta. Consoante a esta revisão, é apresentada a superfície solar: fotosfera , fotosfera e as manchas solares, coroa solar, vento solar, tempestades solares ,ciclos solares e finalmente o Clima Espacial .

 

Observação de solo

 

                    A observação solar mais comum e tradicional é a realizada partir do solo terrestre. È aquela que lançamos mão quando estamos restritos  ao ponto de vista da  superfície do planeta terra. É o tipo de observação que é acompanhada de muitas inconveniências e riscos. Como este artigo não se restringe a uma classe específica de leitor,  vamos nos estender um pouco neste tipo especifico de observação. Não queremos que o leitor quem sabe também observador ,corra os mesmos riscos dos pioneiros nessa arte.

 

                     É compreensível que não se deva olhar diretamente para o Sol. O foco de luz emitido por ele, de tão intenso , provocará danos oculares , com certeza, em quem o fizer. A situação de prejuízo visual irá  se manifestar, em alguns casos  imediatamente e noutros mais tardiamente, mas sempre ocorrerá. A córnea sofre intensamente nestes casos e sua capacidade de regeneração não é compatível aos danos causados. 

 

                   A observação direta com anteparo esfumaçado não é recomendada , pois dará uma proteção discutível. O sol é fonte  de muitas radiações, incluído aí o ultra violeta, prejudicial a visão humana. Como o anteparo improvisado não garante uma blindagem as radiações ultra violetas[1] , a vista será afetada por elas , principalmente devido ao fato de que a ocorrência da atenuação do campo luminoso força a íris a se dilatar se expondo mais intensamente aos prejuízos citados. A recomendação padrão é nunca olhar diretamente para o Sol ! 

 

                    Para superar este impasse usa-se a observação por projeção.  Esta é de realização muito simples e de alcance prático, conhecida como observação indireta do Sol . A luz do sol é  projetada através de uma luneta  em uma tela branca , formando uma imagem que pode ser observada satisfatóriamente com inteira facilidade. Assim é eliminada qualquer possibilidade de incidência solar direta prejudicial aos olhos do observador.

 

                    O que a imagem solar projetada  nos mostra? Grosso modo veremos algo parecido com a bandeira do Japão. A propósito para os japoneses , sua bandeira é comumente referida como ‘disco solar’, grafada nas formas  Hinomaru (日の, Hinomaru” ).

                                                                                              

 

clip_image002[6]

                      clip_image004[6]

                      Imagens (MDI/SOI )SOHO
    Bandeira do Japão- Hinomaru (
日の, Hinomaru” ).  

 

A cor da projeção solar é puxada para o amarelo forte, bem diferente da cor da bandeira.

 

Observação solar orbital simples

 

As Observações orbitais simples são realizados através de satélites  desenvolvendo missões solitárias em geral nas órbitas ao redor do ponto de Lagrange L1 entre a Terra e Sol:. Estas observações são de valor excepcional pois do ponto de vista da superfície da Terra, o sol pode estar encoberto. Num dia nublado, a observação tradicional de solo é praticamente impossível. O Observatório orbital Solar SOHO , via imageador MDI[2] [4]*disponibiliza para os interessados a imagem da projeção solar. Para este serviço assim como diversas outras observações diárias especializadas sobre o assunto existem Boletins dedicados a  Atividade Solar [3].

 O observatório espacial SOHO – Solar and Heliopheric Observatory. foi lançado em dezembro de 1995 por um foguete Atlas .Para obter dados do Sol de forma constante ele foi lançado em uma pequena órbita ao redor do ponto de Lagrange L1 entre a Terra e o Sol, a 1,5 milhões de quilômetros da Terra. Neste ponto o campo de  gravidade  Terra/Sol se anula o que facilita a manutenção da posição planejada para o satélite .

clip_image006[6]  De baixo para cima: O sol , a trajetória do SOHO e a Terra com a lua em sua órbita.

 

 Desenvolvido pelas Agencias americana Nasa e a européia ESA , o SOHO tem como objetivo o estudo do Sol , tanto as camadas internas, da coroa quanto os ventos solares, com seus 12 instrumentos científicos[4]

Observação solar orbital gemea

 

Num experimento da Nasa para observação do sol, posicionou-se dois satélites  bem distantes entre si ,com suas lentes  focalizados na estrela. O resultado alcançado foi uma visão em estéreo muito mais realística do que nossos recursos naturais visuais pode alcançar.Os gêmeos tem um nome sugestivo: STEREO (“Solar TErrestrial RElations Observatory”)  A distancia interocular de observação no caso deixou de ser os tradicionais sete centimetros para alcançar valores astronômicos.   Considerando-se as dimensões envolvidas, pode-se afirmar que de certo modo antes fazia-se observações bidimensionais, agora pode-se dizer  que se observa astronomicamente em 3D.O lançamento efetuado no começo de 2007 dos satélites gémeos STEREO (“Solar TErrestrial RElations Observatory”) passados dois anos, chegaram finalmente às suas posições definitivas, após ajustes sussesivos. Os satélites estão em órbita terrestre. Desde o dia do lançamento os dois satélites foram sendo afastados  um do outro alcançando condição para a sua ativação em posições relativas de 90 graus. O par de gemeos tem como objetivo medir a quantidade de energia e matéria que o Sol emite para a Terra, mapeando com alta precisão a atividade coronal solar, assim como as tempestades solares.

 

Resultados das observações.

 

Pode-se caracterizar , nomear e conhecer muito das regiões e do processo envolvido na dinâmica solar pelo resultado das observações discutidas anteriormente . A obtenção desses registros  fornecem um conjunto de belas imagens bastantes  sugestivas destes processos.

 

Fotosfera

 

A  imagem da superficie visível do sol ou seja a superfície solar , obtida através do experimento orientado nos parágrafos anteriores, é denominada fotosfera.Compõe-se a mesma de plasma de hidrogênio á temperatura média de 6ooo kelvim a um campo magnético médio , medido em gauss, em torno da unidade.A uniformidade média desse campo de observação não é total, pode ocorrer e ocorre com freqüência algumas exceções pontuais. Esta uniformidade  é perturbada em determinados pontos ou conjuntos de pontos denominados manchas ou grupos de manchas. O campo magnético local pode entretanto atingir milhares de gauss nas proximidades das manchas.Nas manchas a  temperatura estimada é de 4.800 Kelvim.

Manchas solares.

 

Na  fotosfera regiões escuras aparecem isoladas ou em alguns casos bastantes próximas entre si , constituindo-se como  grupos. A estas regiões escuras denominan-se Manchas Solares. Na verdade as  manchas não são escuras. Elas possuem uma coloração avermelhada, a aparência  escura é apenas em razão do seu contraste com as regiões vizinhas. O tamanho das manchas varia consideravelmente, sendo geralmente maiores que o planeta terra(sendo esta uma forma de medir sua extensão ). Elas também são medidas em termos de milionésimos da área visível do Sol. São consideradas grandes quando medem entre 300 e 500 milionésimos do disco solar. As manchas solares quando surgem em grupos, tem o campo magnético associado mais intensificado . A observação das manchas solares e seu numero atuam como marcadores de deslocamento fornecendo importantes informações sobre a dinâmica solar. Sua observação simples permite constatar que o Sol tem rotação diferenciada em função da latitude. A região equatorial gira mais rápida levando cerca de 26 dias para completar uma volta, enquanto próximo aos pólos a rotação pode chegar aos 30 dias. Aparentemente o giro rápido da fotosfera no equador em relação ao deslocamento mais lento da massa polar ‘torce’ o plasma , criando formações magnéticas e regiões locais de   baixa pressão e temperatura. As regiões em que os laços magnéticos saem e retornam à fotosfera possuem polaridades magnéticas opostas e provavelmente estes sejam a principal causa do surgimento das manchas solares. No processo a cada rotação as linhas locais do campo magnético do Sol aproximam-se uma das outras, arrastando consigo o plasma. Chega um momento em que as linhas se reconectam, com forte circulação de energia na direção das linhas do circuito de campo magnético para o espaço.
A liberação de matéria da fotosfera no  espaço fornece necessário material para a manutenção da coroa solar. Em caráter excepcional podemos ser surpreendidos por fenômenos mais intensificados formando fulgurações e ejeções do qual falaremos após nos determos um pouco em discutir a coroa solar.

 

Numero de manchas

 

 Rudolf Wolf em 1849 em Zúrich, Suiça  propôs uma forma para contabilizar o numero de manchas solares (International sunspot number) por tanto, ele é as vezes chamado Número de Wolf ou Número de Zúrich . 

As manchas podem  se apresentar  na fotosfera solar : de forma dispersa Nm  ,
indistintas  em Ng grupos, ou em mistos destas apresentações. Contabilizar  uma observação significa  chegar ao valor mais próximo  do resultado obtido por outro observador . Aceita-se de forma pacífica que um grupo contenha  a média de 10 manchas. O resultado  da observação nestes termos  é denominado numero N de manchas. Assim  a observação do numero N de manchas obedece a seguinte equação, num enquadramento ( exposição) solar:        N=Nm+ 10 Ng   Verdadeiramente o númerode Wolf  é contabilizado como índice diario de atividade solar dado por R=k(10Ng+Nm),onde R  é o  número de manchas solar relativa, Nm é  número de manchas isoladas, Ng é o número de grupos de  manchas  sendo k um factor que varía com os instrumentos usados e é  denominado  fator do observatório.

 

                     Confira suas observações   com as  do pessoal do site:                     

                     http://www.sunspotcycle.com. ou com o portal da NASA : http://www.nasa.gov. 

 

Ciclo solar

 

A periodicidade dos ciclos solares foi descoberta em 1843  por Heinrich Schwabe.O Sol passa por ciclos de atividade regular que duram aproximadamente 11 anos. O mais recente momento de atividade máxima ocorreu em 2001 e ejeções como a registrada agora são os primeiros sinais de que o Sol está “acordando” de um período de calma. Os cientistas calculam que a próxima máxima ocorrerá em 2013.A atividade solar é medida pelo numero diário de manchas solares manifestada. Esta periodicidade foi descoberta em 1843  por Heinrich Schwabe. Com uma média de  observações de  300 anos usando os dados de SIDC[1]  se estabeleceu a duração média cíclica de um período solar em 10,4883 anos ,variando entre 9 a 11anos.

Coroa solar

 

A atmosfera superior do sol é denominada coroa solar ,coroa branca ou coroa de Fraunhoffer. Pode ser melhor  definida e visível  como resultado de uma eclipse que obscureça a fotosfera solar. O brilho da coroa é muito tênue e representa cerca de um milionésimo do brilho equivalente da fotosfera. Portanto a situação de eclipse faz essa atmosfera revelar o aspecto da coroa. Antes do desenvolvimento do  coronógrafo era grande a dependência dos eclipses de Sol para estudos da coroa. Este envoltório do Sol é constituído de plasma com aproximadamente dois milhões de graus celsius ,portanto 200 vezes mais quente que a superfície visível da estrela. As partículas da Coroa Solar podem ser elétrons e prótons além de sub-partículas.

 Nessa atmosfera puderam os químicos descobrir o elemento Helio através da analise espectral da sua luz .Posteriormente esse elemento foi encontrado na terra. O efeito desta ‘atmosfera’ não interfere nos movimentos dos planetas.

A coroa própriamente dita é a camada mais larga e externa da atmosfera solar, medindo mais um milhão de quilômetros  a partir da fotosfera, não tem limites definidos, pois varia em forma e tamanho, acompanhando o ciclo solar. Tem definida duas regiões, uma interna, outra externa; a primeira denominada coroa K, é formada por espectro contínuo com raias brilhantes de emissão e a outra, coroa F, apresenta espectro idêntico ao espectro de Fraunhofer normal.

clip_image008[6]

Rara imagem capturada durante um eclipse total do Sol ocorrido em julho de 2009 nas Ilhas Marshall, na Micronésia, no Oceano Pacífico. A radiação da superfície solar aparece mostrando a coroa solar em volta da Lua, no momento em que esta encobre completamente o Sol. Foto: Universidade de Tecnologia de Brno – República Checa,  /Divulgação.

 

 

Ejeções de Massas Coronais. EMC

 

Ocasionalmente o sol presenteia o espaço com seus produtos de ejeções denominadas ejeções de massa coronal . As CME (inglês)  se constituem em enormes nuvens ocasionais de partículas carregadas que se expandem e se deslocam a partir do Sol em velocidades muito elevadas. Essa ocorrencia em se manifesta em períodos de várias horas pode  conter até dezenas de bilhões de toneladas de plasma. Percorre a distancia da Terra ao Sol em apenas dois dias , diferente da radiação solar que perfaz esta distancia em oito minutos.

A Nasa divulgou notas de ocorrências de atividades no hemisfério solar norte em meio à uma erupção  de produtos coronais , atingindo cerca de 1 milhão a 2 milhões de graus Celsius.Esta seria segundo a  Nasa, uma das mais rápidas ejeções de massa coronal em anos registrada em um vídeo, formado [5] a partir da montagem de imagens obtidas por outros telescópios. A ejeção atingiu a terra, após se deslocar a mais de 1 mil quilômetros por segundo, o impacto provocou uma tempestade geomagnética que durou quase 12 horas, tempo suficiente para formar intensas auroras boreais sobre a Europa e a América do Norte. Estas explosões solares   interferem nos sistemas eletrônicos de comunicação.  As CME podem seguramente iniciar ou desencadear fulgurações porem tem sido raras as observações que indicam a ocorrência do processo inverso.[6]As Explosões solares interferem e danificam sistemas tecnológicos eletrônicos terrenos de comunicação. 

 

 

Fulgurações solares

 

 Em caráter excepcional podemos ser surpreendidos por eventuais fenômenos de brilho intensos provocados por ejeções ou expansão abrupta de grupo de manchas que ocorrem na superfície do Sol do qual começamos a falar quando nos detivemos em discutir a coroa solar. Fulgurações ou Flares Solares denominam estas explosões gigantescas .As regiões mais perturbadas de atividade solar aparecem sob a forma de labaredas. Na iminência de um flare observa-se um rápido aumento da área ocupada por um grupo de manchas Como nas manchas o campo magnético é muito intrincado e intenso, em algum lugar a energia magnética acumulada pode ser liberada repentinamente na forma de explosões. Este fenômeno é muito comum nos períodos de máxima atividade solar mas pode ocorrer em qualquer tempo.É incomum   ocorrer ejeções de massa coronal do Sol como resultado   deste processo , mas as fulgurações podem ser iniciadas por CMEs,[6]. : as fulgurações representam papel secundário na iniciação e propagação de fenômenos que afetam a Terra.

 

Vento Solar

 

A elevada temperatura  da coroa solar provoca uma permanente reação de expansão nos materiais que a compõe sendo  o que provavelmente produz o vento solar . Este é definido como um fluxo contínuo de partículas carregadas ionicamente emanando da atmosfera solar.

A Coroa Solar devido à rotação do Sol, e as suas atividades magnéticas produzem variações que afetam  o vento solar ficando este variável e instável vindo a afetar a magnetosfera dos  corpos celestes próximos. Esta ação é intensificada pelas manchas solares e seus ciclos.

Os ventos solares afetam diretamente a cauda dos cometas e perturbam o clima espacial que por adjacencia afeta diretamente o clima terrestre.Ao interagir com o campo magnético do planeta, a atividade solar intensa pode prejudicar o campo de proteção magnética da Terra, provocando sérios problemas .Elas produzem o espetáculo das Auroras Polares, mas também interferem nos instrumentos de orientação de satélites em órbita, podem interromper as comunicações de longa distância, os serviços de GPS (posicionamento global por satélite), ou até mesmo provocar apagões em cidades do norte da Europa, Estados Unidos e Canadá. Tempestades solares também podem ameaçar a saúde dos astronautas em órbita, caso eles estejam realizando atividades externas em suas naves.

 

Clima Espacial

 

A atividade do Sol provoca um conjunto de fenômenos e interações denominado Clima Espacial que se manifesta em qualquer ponto desprotegido do ambiente interplanetário .  Pode afetar satélites e  planetas do sistema. Na terra a atividade solar provoca flutuações geomagnéticas que exerce influencia em diferentes formas de vida.[6]

 

 Conclusão

 

 As atividades solares provocam uma serie de fenômenos interferentes .A suscetibidade a esses fenômenos dependem da proteção de que é capaz de fornecer suas magnétosferas. Esta ação é intensificada pelas manchas solares e seus ciclos.

 

 

 

Referencias

[1] Belmiro Ivo Lunz, ENGENHARIA – Proteção ambiental – Radiações Ultravioletas: sua transformação do espaço exterior até a superfície terrestre, avaliação e proteção. Publicado por: revista internacional do conhecimento em 28/10/2010 site https://revistainternacionaldoconhecimento.wordpress.com/category/ciencia/

 

[2] MDI –Michelson Doppler Imager – controlado pela Universidade de Stanford

 

 

[3] Boletim de Atividade Solar . Disponível em: http://www.apolo11.com/atividade_solar.php  Acesso em: 8 dec. 2010.

 

 

[4 ]  Instrumentos instalados no SOHO:
– CDS (Coronal Diagnostic Spectrometer)
– CELIAS (Charge, Element, and Isotope Analysis System)
– COSTEP (Comprehensive Suprathermal and Energetic Particle Analyzer)
– EIT (Extreme ultraviolet Imaging Telescope)
– ERNE (Energetic and Relativistic Nuclei and Electron experiment)
– GOLF (Global Oscillations at Low Frequencies)
– LASCO (Large Angle and Spectrometric Coronagraph)
*- MDI/SOI (Michelson Doppler Imager/Solar Oscillations Investigation)
– SUMER (Solar Ultraviolet Measurements of Emitted Radiation)
– SWAN (Solar Wind Anisotropies)
– UVCS (Ultraviolet Coronagraph Spectrometer)
– VIRGO (Variability of Solar Irradiance and Gravity Oscillations)

 

[5} Nasa

 www.nasa.gov/multimedia/videogallery/index.html?media_id=16939864

 

[6] Luciano Rodríguez y Guillermo A Stenborg , El clima espacial: ¿satélites y astronautas en peligro? Revista Hoy im línea ,Volumen 13 – Nº 74 -Abril – Mayo 2003 Max-Planck-Institut für Aeronomie, Katlenburg-Lindau, Alemania

 

 

 



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