Um telescópio incomum desvenda os mistérios do sol

PASSÁVAMOS um dia fora, fazendo um piquenique na fresca Floresta Nacional de Lincoln, no sul do Novo México, EUA, tentando escapar um pouco do calor do deserto, quando vimos uma placa que indicava o Observatório do Pico de Sacramento, em Sunspot, próximo de Cloudcroft, Novo México. Suscitou-se então nossa curiosidade, e dirigimo-nos de carro para Sunspot.

Ninguém de nosso pequeno grupo estava acostumado à altitude de 2.800 metros, e todos ficamos com a respiração ofegante, ao subirmos pela trilha para visitar os telescópios alojados no pico, em prédios de formato esquisito. Esperávamos encontrar um prédio com cúpula arredondada, de modo que não ficamos desapontados quando vimos a Cúpula Hilltop (Topo da Colina), mas verificamos que não se permitia a entrada de visitantes. Daí, vimos um prédio de aparência estranha.

Era um alto prédio triangular, de base estreita, que se erguia do solo e estava aberto aos visitantes. (Veja foto, na página seguinte.) Logo nos achávamos num laboratório que abrigava longo telescópio suspenso num suporte no topo da torre bem acima de nós. Letreiros avisavam para não se pisar na plataforma, a fim de não se desequilibrar o instrumento.

Fazer o Sol “Parar”

Numa pequena sala de recepção, diagramas coloridos explicavam o que estava sendo estudado, e foi interessante ver que este complexo de edifícios é dedicado ao estudo do sol. Perguntamos a um dos cientistas que trabalham ali se este era um projeto para se saber como explorar a energia solar. Ele explicou que não faziam esse tipo de estudo, mas que se tratava dum projeto de pesquisas básicas para colher informações sobre o sol e seu efeito sobre a atmosfera terrestre e sobre o espaço no sistema solar. Os cientistas também estudam o interior do sol, por observarem constantemente sua superfície.

Nosso guia explicou que o observatório estava situado ali porque o ar seco da montanha e a ausência de poluição o tornavam um bom local. Estabelecido em 1951, era um dos primeiros do gênero, construídos nos Estados Unidos, dedicados ao estudo do sol. Um diagrama próximo mostrava-nos que esta grande torre se eleva 41 metros acima do solo, mas que outros 65 metros do telescópio estão situados abaixo do nível do chão. Assim, o telescópio possui um total de uns 100 metros, a dimensão dum campo de futebol! Existe um vácuo quase total no interior do tubo do telescópio, de modo que, quando a luz solar entra, ela não é distorcida pelo ar aquecido. Isto resulta em incomum clareza das imagens refletidas, fornecendo aos pesquisadores vistas notáveis da superfície do sol.

O inteiro telescópio (que pesa mais de 250 toneladas) é suspenso por um suporte que flutua em mercúrio, permitindo que o telescópio gire de modo livre, a fim de compensar a rotação da Terra. Assim, o telescópio pode visar o sol durante longos períodos, de modo que o sol efetivamente ‘fica parado’ em relação ao telescópio. Isto se destina à observação e à fotografia de pequeníssimas características da superfície do sol, a fotosfera, e da atmosfera inferior do sol, a cromosfera.

Cúpula de Celeiro

Ao voltarmos para nosso carro, passamos por um prédio incomum que, para nós, se parecia com um silo redondo. E era isso exatamente que ele era! É chamado de Cúpula de Celeiro e foi adquirido da “Sears Roebuck and Company” nos primeiros dias do observatório; foi modificado para abrigar o primeiro telescópio de Sunspot. Naquele tempo, planejavam-se as viagens espaciais, e havia necessidade de informações sobre como o sol influía na atmosfera da Terra, especialmente ao criar distúrbios que poderiam ser causados pela atividade solar incomum.

Mais tarde, em 1957, montou-se uma organização não-lucrativa, a AURA (sigla, em inglês, da Associação de Universidades Para Pesquisas Astronômicas, Inc.) em relação com o Observatório Nacional do Pico Kitt, em Tucson, Arizona, EUA; o Observatório Interamericano de Cerro Tololo, em La Serena, no Chile; e o Instituto de Ciências do Telescópio Espacial, em Baltimore, Maryland, EUA. A AURA achava que, por partilhar cientistas e informações, todos poderiam obter mais entendimento sobre o sol. Estávamos começando a ver que este observatório isolado tinha conexões com várias partes da Terra.

O Sol Tremulante

O Dr. Bernard Durney, um dos diretores de pesquisas, ofereceu-se gentilmente a responder a algumas perguntas sobre o sol. Ele explicou que está trabalhando no campo da sismologia solar. Precisávamos de uma explicação do que isso significava. Parece que o primeiro lugar em que isso foi estudado foi aqui, no Pico de Sacramento. Explicou: “O sol não só gira em torno de seu eixo, mas move-se de muitas outras formas, que podem ser estudadas por se enfocar constantemente sua superfície e ver as mudanças que ocorrem. À base de tais mudanças, podemos formular idéias sobre o que pode estar ocorrendo no interior do sol, e então planejar estudos para confirmar ou refutar nossas idéias.”

“Por volta de 1970”, prosseguiu, “predisse-se uma tremulação, ou abalo, do sol. É bem parecido à tremulação, ou vibração, que ocorre quando se dobra um grande sino. A pessoa também pode pensar na ilustração de uma pedrinha jogada num pequeno lago, e como isso faz com que a inteira superfície do pequeno lago seja afetada, à medida que as ondinhas cruzam o lago a partir do ponto de impacto. A diferença é que as ondas solares percorrem o sol em todas as direções.”

Parecia que tais vibrações se originavam em diferentes níveis, algumas abaixo da superfície e outras de partes mais profundas do sol. Graças a tais estudos, sabe-se que o sol se expande ligeiramente e então se contrai de novo, cerca de uma vez por hora, como se estivesse respirando. Um pesquisador observou pela primeira vez tais movimentos do sol em 1975. Em 1976, cientistas russos também informaram ter observado a elevação e o rebaixamento da superfície do sol.a Não foi senão em 1979-80 que tal vibração foi confirmada, em parte no Observatório do Pico de Sacramento.

“Na realidade”, prosseguiu o Dr. Durney, “o sol apresenta muitos movimentos incomuns. Visto que tudo no sol é gasoso, partes da superfície do sol podem girar mais rápido do que outras. . . Por enfocar continuamente o sol, como fazemos aqui no observatório de Sunspot, podemos determinar como está girando o interior do sol. . . . Visto que o sol gira mais rápido no seu equador, muitas misturas ocorrem na superfície, e isto provoca muitos fenômenos estranhos. Este movimento incomum cria campos magnéticos bem nas profundezas do sol, que flutuam para a superfície. As manchas solares são uma manifestação destes campos magnéticos.”

Observação do Sol, Dia e Noite

O Dr. Durney explicou: “Realmente precisamos observar continuamente o sol, de modo a podermos ver todas as atividades e todas as mudanças ocorridas na superfície solar. Visto que a Terra gira todo dia, não é possível fazê-lo em um único lugar na superfície da Terra. Isto significa que precisamos de laboratórios solares em toda a Terra.”

No momento, isto não é possível, mas o Dr. Durney nos contou que, em 1980-81, alguns dos cientistas do Pico de Sacramento viajaram à Antártida para observarem o sol por três períodos de três meses. Na Antártida, o sol não se põe por até três meses, e, assim sendo, pode ser observado continuamente, dia e noite, por meio dum único telescópio. Foi interessante saber que a coleta destes dados envolvia tantos lugares da Terra. Os cientistas esperam que, algum dia, possam classificar todas as vibrações do sol e interpretá-las, de modo a entender o que acontece no interior do sol. Os pesquisadores dispõem agora de perspectivas de formar uma rede mundial de observatórios, a fim de fazer isto.

As Erupções e a Coroa Solares

“O que mais está sendo estudado aqui no Pico de Sacramento?”, foi nossa próxima pergunta ao Dr. Durney. Ele nos falou das erupções (flares) solares. “Estas tremendas erupções irrompem da superfície do sol para milhões de quilômetros no espaço, ejetando partículas que perturbam as comunicações pelo rádio quando chegam à Terra. Existe, também, um contínuo fluxo de partículas provenientes do sol, chamadas de vento solar. Isto reduz a rotação da superfície do sol, que, por sua vez, atua sobre a rotação que ocorre no interior do sol. O resultado é que, à medida que o sol envelhece, ele gira cada vez mais lentamente. Como o interior do sol reage à freagem da superfície é uma das coisas que estudamos aqui.”

Outro estudo sendo feito no observatório envolve tirar diariamente fotos da coroa solar. Tais fotos revelam como o calor em torno do sol se modifica diariamente. Preparam-se diagramas que mostram as distâncias que as temperaturas elevadas atingem, a partir do sol. Tais diagramas mudam diariamente e fornecem informações úteis para os viajantes espaciais.

Papel Vital do Sol

Necessita-se da energia proveniente do sol para que a vida prossiga na Terra. Ela influi em nós, em nossa visão, e nas plantas e nos animais da Terra. Um estudo publicado em 1979 mostra que existe evidência de um ciclo de 22 anos de seca, na parte oeste dos Estados Unidos, que parece relacionar-se de algum modo com o completo ciclo de manchas solares, de cerca de 22 anos. Este é um dos motivos do interesse pela atividade do sol, e sua possível influência sobre o clima.

Na década de 50, o Observatório do Pico de Sacramento foi um dos primeiros a ajudar a determinar a constante solar, que é o total de unidades de energia que atinge um objeto no espaço, à uma distância igual à que existe entre a Terra e o sol. Possivelmente mais importante é quanto a constante solar possa variar.

As manchas solares são um dos aspectos mais interessantes do sol, e um que influi sobre nós, na Terra. As manchas solares foram inicialmente observadas por Galileu. Mais tarde, foi determinado que um ciclo de manchas solares dura 11 anos, e que um ciclo completo de manchas solares possui dois períodos de 11 anos de atividades de manchas solares. Como explicou o Dr. Durney: “As manchas solares são campos magnéticos. Elas são escuras porque bloqueiam os movimentos que transportam energia. Pensa-se que as erupções sejam causadas pelo aniquilamento destes campos magnéticos na superfície do sol, que então liberam enormes quantidades de energia que nos atinge por causar distúrbio às ondas de rádio e por eletrificar partes de nossa atmosfera. Esta energia também provoca o que são chamadas de aurora boreal e aurora austral, algo que sempre deixou a humanidade maravilhada através da História.”

Os estudos do sol podem ajudar a predizer as tempestades geomagnéticas que podem ocorrer em nossa atmosfera quando há uma atividade de manchas solares. Estas afetam as comunicações mundiais, e, por conseguinte, as atividades que dependem das boas comunicações pelo rádio, como as viagens aéreas. Devido ao elevado custo da transmissão via satélite, a maioria das comunicações ainda é feita por meio de transmissores de rádio, no solo. A energia liberada pelas manchas solares causa perturbações ao envoltório das partículas ionizadas que cerca a Terra, e que repica as ondas de rádio de novo para a Terra. Quando o envoltório é ineficaz, perdem-se as mensagens de rádio.

É preciso saber mais sobre a luz solar. Plantas que fabricam nossos alimentos dependem da luz solar para produzir os açúcares e outras substâncias químicas contidas em nossos alimentos. As reações fotoquímicas causadas pela luz solar nos permitem tirar fotos, tanto em preto e branco, como coloridas. Por conseguinte, parece prudente para muitos aprender tudo que possam a respeito da nossa estrela mais próxima.

De nossa breve visita a Sunspot, e de nossa conversa com os especialistas, viemos a compreender que nosso conhecimento sobre o sol é bem limitado. A maioria de nós aprecia o sol num dia frio do inverno, e gostaria que não fosse tão quente nos meses de verão, mas tudo quase se resume nisso. Apreciamos muito o lampejo que tivemos do lado mais técnico do sol. Todos nós só pudemos concluir que a humanidade está, realmente, apenas começando a compreender as maravilhas de nossa beneficente estrela, o sol. — Contribuído.

[Nota(s) de rodapé]

[Quadro na página 24]

O Que Significam as Temperaturas do Sol?

O livro Life and Death of the Sun (Vida e Morte do Sol), de John Rublowsky, explica nas páginas 59 e 60: “Devemos entender algo sobre os significados de temperatura. Existem dois tipos diferentes. Um é chamado de ‘temperatura cinética’; o outro, de ‘temperatura radiante’. A temperatura cinética é a medida do movimento molecular médio de uma partícula. Quanto mais rápido for tal movimento, mais elevada será a temperatura. Quando falamos das temperaturas da atmosfera solar, falamos sobre esta temperatura cinética. O que dizemos, então, é que as velocidades médias de movimento das partículas na atmosfera solar aumentam à medida que nos elevamos da fotosfera. Embora estas partículas apresentem temperaturas de milhões de graus centígrados, elas não conseguiriam criar bolhas de queimaduras em sua pele.

“A temperatura radiante, por outro lado, é uma medida da quantidade e da qualidade de radiação emitida pela matéria. Quando falamos de temperaturas bem no interior do sol, usamos a palavra neste sentido. A temperatura duma chama também é temperatura radiante.

“Mas não podemos usar o conceito de temperatura, neste sentido radiante, quando falam os da atmosfera solar. Se a temperatura da coroa fosse uma temperatura radiante de 1.000.000 de graus [centígrados], a atmosfera do sol seria tão brilhante que não poderíamos ver a fotosfera. Com efeito se este fosse o caso, a atmosfera do sol emitiria tanta radiação que Plutão, o planeta mais distante do sol, seria vaporizado devido ao intenso calor. É bom para nós que a temperatura da atmosfera solar seja uma temperatura cinética, em vez de uma temperatura radiante.

“Isto não significa que a temperatura solar não emita nenhuma radiação. Ela não só emite grande dose de radiação, mas emite uma dum tipo mui peculiar. As partes mais elevadas da coroa emitem raios X, bem como alguma luz visível, e as partes inferiores emitem luz ultravioleta. Esta radiação é importantíssima para a Terra, uma vez que produz as diferentes camadas da atmosfera da Terra.”

[Quadro/Diagrama na página 25]

O Sol a Estrela da Terra

O sol é um enorme forno que supre o calor e a luz que sustentam a vida em nossa Terra. Esta enorme bola composta mormente de hidrogênio é tão imensa que poderia conter mais de um milhão de Terras! Todavia, no que tange às estrelas, não se acha entre as maiores. Como os cientistas estão comprovando, esta fonte de energia é cheia de sutilezas. À guisa de exemplo, “a maior parte da luz visível emana duma região da fotosfera que tem apenas cerca de 100 quilômetros de espessura”. Todavia, calcula-se o raio do sol como sendo de 696.265 quilômetros. — The Sun (O Sol), de Iain Nicolson.

O “Design” do Sol

O NÚCLEO — A zona de “queima” nuclear no âmago do sol, onde se encontram as temperaturas mais elevadas.

A ZONA RADIOATIVA — A energia do núcleo se transfere, pela radiação, através desta zona como raios gama e raios X.

A ZONA CONVECTIVA — Uma região menos quente, percorrida pela energia proveniente da zona radioativa, por convecção.

A FOTOSFERA — Praticamente toda a luz solar é emitida a partir desta aparente superfície do sol. Ela é, até certo ponto, transparente, e “pode ser observada até uma profundidade de algumas centenas de quilômetros”. (The Sun) Sua temperatura é de cerca de 6.000°C.

A CROMOSFERA — Só é vista durante um eclipse total do sol. É uma camada tênue de gás, de algumas centenas de quilômetros de espessura, porém mais quente que a fotosfera, tendo cerca de 10.000°C.

A COROA — É visível somente durante um eclipse total do sol, quando ela se parece com plumas e bandeirolas que se projetam a grandes distâncias, apresentando elevadíssimas temperaturas.

[Diagrama]

(Para o texto formatado, veja a publicação)

Cromosfera

Fotosfera

Zona Convectiva

Zona Radioativa

Núcleo

[Crédito]

De um esboço dos “National Optical Astronomy Observatories”

[Diagrama/Foto na página 23]

(Para o texto formatado, veja a publicação)

Espelhos (a 41 metros acima do solo)

Nível do solo

Tubos a vácuo giram (250 toneladas)

59 metros

67 metros abaixo do nível do solo

[Crédito]

De um esboço dos “National Optical Astronomy Observatories”

[Foto na página 26]

Protuberância solar

[Crédito]

“Holiday Films”

[Foto na página 26]

Manchas solares

[Crédito]

“National Optical Astronomy Observatories”