Por que estudamos o Sol?

"Mas o Sol está a 150 milhões de quilômetros de nós. Como ele pode nos afetar?"

Vários cientistas ao redor do mundo apontam seus telescópios e satélites em direção ao Sol buscando serem capazes de compreender a estrela mais próxima de nós. Por séculos, diferentes civilizações dependerem do Sol para obter calor e luz para sobreviver. Contudo, o Sol afeta a Terra de várias formas além de nos dar calor e propiciar o crescimento das plantações.

Provavelmente você deve saber que o nosso Sol é um objeto bastante dinâmico e ativo, produzindo energia através de fervorosas reações nucleares. As explosões (flares e ejeções de massa coronal) do Sol podem produzir toneladas de partículas energéticas, além de muito material quente e eletrizado, que as vezes colidem com a Terra.. Esse material também carrega campo magnético do Sol que é muito importante quando estamos considerando como o material irá afetar a Terra.

Se esse material resolver entrar em rota de colisão com a "atmosfera protetora" do nosso planeta, a magnetosfera, nos podemos ver vários efeitos na Terra. O campo magnético bipolar da Terra aponta para a direção norte, mas o campo contido nas partículas ejetadas pelo Sol podem apontar para qualquer direção. Quando essa direção está orientada na direção aposta ao da Terra, ou seja, quando eles apontam para a direção sul, os dois campos interagem e o material solar pode adentrar na magnetosfera terrestre.

A figura mostra a magnetosfera da Terra e a do Sol (fora de escala). A divisa onde o material solar se encontra com a magnetosfera terrestre se chama magnetopausa.

O efeito mais famoso efeito é a aurora boreal, que pode ser vista nas latitudes polares quando a alta atmosfera fica excitada pelos elétrons energéticos vindos das tempestades solares. Quando o ambiente terrestre é afetado pela atividade solar nós o chamamos de tempestade geomagnética e variações do campo magnético terrestre ocorrem.

Aurora boreal.

O número de manchas solares seguem o ciclo solar, mas no século 17 um estranho evento ocorreu durante um período de 70 anos (de 1640 a 1710) quando praticamente nenhuma mancha foi observada. O astrônomo britânico E. Walter Maunder descobriu que esse período coincidia com a falta de auroras boreais na Terra. Na época também foi registrado um leve decréscimo na temperatura, seguido de um clima mais frio. O norte da Europa entrou no que hoje chamamos de mini Era do Gelo. Tudo isso foi devido à diminuição do nível de atividade solar.

Hoje o Sol afeta nossas vidas de muitas diferentes formas conforme utilizamos a tecnologia atual. Centenas de satélites orbitam a Terra, tanto os de uso científicos como os comerciais, e os eventos solares afetam afetam seu comportamento. Partículas de pouca energia vindas do Sol podem carregar a superfície do satélite, e quando tais eventos são descarregados, danos são causados ao material que compõem o satélite, além de comprometer a estrutura elétrica destes. 

Mais partículas energéticas podem viajar através da superfície do satélite, danificando os instrumentos no seu interior. Os flares solares produzem prótons altamente energéticos que chegam à Terra em 30 minutos. Durante uma tempestade geomagnética, a atmosfera terrestre esquenta e um aumento no arraste dos satélites no espaço é sentido. Com essa resistência extra, os satélites perdem velocidade e altura, podendo inclusive cair do céu! Para compensar esses empecilhos, o satélite realiza algumas manobras para voltar à sua órbita estável.

Para que os satélites sejam capazes de realizar comunicação à longas distâncias, ondas de rádio são usadas. Elas viajam através do espaço em direção aos receptores, como antenas parabólicas, saltando na ionosfera (uma parte da atmosfera). A ionosfera contém partículas carregadas e durante uma tempestade geomagnética ela sofre um distúrbio, podendo fazer com que os sinais de rádio sejam perdidos.

A ionosfera.

Astronautas orbitando a Terra são expostos a uma grande dose de radiação durante uma grande tempestade solar. Mesmo eles fechando os olhos, as partículas energéticas atingem suas retinas, fazendo com que eles vejam raios de luz! Além dos astronautas, passageiros de aviões comerciais em altas altitudes também são expostos a essa radiação.

Há outras razões para estudar o Sol além de compreender suas tempestades. Ele é a estrela mais próxima de nós e sua proximidade provem calor e luz para manter a vida na Terra, além de ser um laboratório único para testar nossas teorias de evolução de outras estrelas e a formação de galáxias. Com o Sol, somos habilitados a resolver questões e estudar processos físicos de um modo que seria impossível fazer com estrelas mais longínquas. Estudos com o Sol foram capazes de nos mostrar que outras estrelas também possuem manchas e uma camada coronária de gás quente.. Ele é o mais poderoso acelerador de partículas do Sistema Solar, acelerando íons a cerca de dezenas de Giga eletron volts (GeV) e elétrons a centenas de Mega eletron volts (MeV) durante os flares e ejeções de massa coronal.

Ejeções de energia similares e mecanismos de aceleração de partículas ocorrem em locais que variam de magnetosferas planetárias a núcleos ativos de galáxias. Através do estudo desses processos no Sol nós somos capazes de entender esses outros objetos. Nossos estudos do interior do Sol confirmaram que a fusão está acontecendo no núcleo, mas trazem á tona um paradoxo: o fluxo observado de neutrinos é 3 vezes menor do que previsto nos melhores modelos solares. A solução desse paradoxo está na heliosismologia, a qual mostrou que são necessárias modificações nas teorias físicas das partículas existentes.

Fonte: University College London