A física do Sol

Prévia do material em texto

A física do Sol
André Costa Chiao Travenisk – T883440
Artigo escrito com o tema “A Física do 
Sol” para obtenção da nota da disciplina 
de APS (Atividades Práticas 
Supervisionadas) em modalidade de 
dependência do Curso de Engenharia 5º 
Semestre da Universidade Paulista.
São José dos Campos – SP
I – Introdução
O Sol é a principal estrela do sistema solar. Todos os planetas giram em torno dele. Ele é também o suprimento de energia para a maioria dos planetas no sistema. 
	Para saber mais sobre o Sol devemos pensar: Como ele funciona e do que é feito?
	A massa do Sol é 332,959 vezes maior que a massa da Terra, em seu interior caberia mais de 1,3 milhões de Terras. O Sol é constituído, basicamente, por Hidrogênio e Hélio, dois dos gases mais leves conhecidos.
	Apesar de sua grande massa e tamanho, ele tem quase 98% de gases que formam ele. Isso pode ser explicado pelo fato de que antes de existir os planetas e sistemas havia uma nuvem de gases e poeira, que era muito maior que o sistema solar.
	Onde esses gases são: Oxigênio, Nitrogênio e, principalmente, Hidrogênio e Hélio. A poeira era composta por elementos químicos como ferro, ouro, urânio etc.
	Uma explicação que existe é a de que se juntaram em pequenos blocos que foram formando outros blocos maiores. Um desses blocos, formado no centro da nuvem, chegou a um tamanho que sua força gravitacional foi o suficiente para manter os gases com facilidade. 
	Esse bloco foi aumentando tanto ate que se formou uma estrela, o Sol. Os outros blocos menores que estavam ao redor dessa nuvem central foram os que deram origem aos planetas.
	Essa é a teoria mais aceita entre os cientistas atualmente.
	 O Sol está há 33mil anos luz do centro galáctico, ele também orbita em relação ao centro gravitacional da nossa galáxia.
	O ano solar é aproximadamente 230 milhões de anos terrestres e tem velocidade orbital de 250 km/s, assim como dos demais corpos do sistema solar que os acompanham. O Sol tem cerca de 4,5 bilhões de anos de existência.
	A temperatura solar na sua camada exterior, também conhecida como fotosfera, é de aproximadamente de 6000ºC. Essa camada tem um aspecto manchado devido às erupções de energia da superfície.
	A energia solar é criada no núcleo do Sol, aonde a temperatura chega a 15.000.000ºC e a pressão chega a 340 bilhões de vezes a do ar da Terra, é tão intensa que chega a ocorrer reações nucleares.
II – Revisão bibliográfica
	Graças a lei da gravitação de Isaac Newton, foi possível estimar a massa do Sol em 332.959 vezes a massa da Terra. Sua densidade é de 1,4 g/cm², com raio de 695.500 km e inclinação do eixo de rotação de com inclinação de 7º15” em relação ao plano elíptico.
	Apesar de sua massa ser muito maior que a da Terra sua gravidade é apenas 28 vezes maior que a terrestre, devido à sua superfície estar em estado de plasma e gás.
	A massa de nosso sistema esta a maior parte, 99,867%, no Sol, sendo o restante distribuídos entre planetas, asteroides, satélites e cometas. 
	Podemos dividir a massa do Sol entre a parte química e física, sendo:
Características químicas
	Camadas externas (fotosfera e um pouco abaixo)
	0,2% de elementos pesados
	7,8% de gás Hélio
	92% de gás Hidrogênio
Características físicas
	Raio
	695.500 km
	109 vezes raio terrestre
	Superfície
	6.161.013 km
	11.881 vezes sup. terrestre
	Volume
	1.441.018 km³
	13.106 vezes vol. Terrestre
	Massa
	191.030 kg
	332.959 vezes massa terrestre
	Densidade
	1,4 g/cm²
	0,26 vezes densidade terrestre
	Luminosidade
	391.027 Kw
	-----------------------------------------
	Temp. Superficial
	5770 K
	-----------------------------------------
	Temp. no centro
	15107 K
	-----------------------------------------
	Gravidade superficial
	276 m/s²
	28 vezes gravidade terrestre
Funcionamento e estrutura interna do Sol
	Só na metade do século XX foi descoberta a energia nuclear, até então só eram conhecidas as reações químicas como produção de fogo e calor e acha-se que o Sol se comportava da mesma maneira. Porém se fosse assim o Sol não duraria 100 anos.
	A energia produzida no sol é a nuclear onde o Hidrogênio faz o papel de combustível. Para entender como ocorrem as reações nucleares do Sol é necessário entender como aquecer um gás.
	Quando há compressão de um gás ele aquece, como o Sol tem uma pressão muitas vezes maior que a da Terra a temperatura pode chegar a 15 milhões de graus. Com essa temperatura e com a pressão do Sol tão alta faz com que ocorra as reações nucleares que mantém o Sol aquecido.
	As reações que ocorrem no Sol transformam o Hidrogênio em Hélio o que faz com que uma grande quantidade de energia seja liberada. Uma pequena parte dessa energia é recebida aqui na Terra.
	Só a partir do século XX que foi possível uma teoria sobre a energia que o Sol irradia. O Sol emite energia em forma de calor e luz e que está em equilíbrio térmico, mas para manter esse equilíbrio é necessário que aja uma fonte interna de energia. Essa fonte fica localizada em seu núcleo que faz com que os átomos de Hidrogênio se transformem em átomos de Hélio através de reações termonucleares.
	A temperatura em seu núcleo é de 15 milhões de Kelvin e a pressão é de bilhões de atm, que vai decaindo de modo não linear ao ir se afastando do núcleo. É nesse deslocamento de energia que há a variação de energia que determina a estrutura da estrela.
	Os principais meios de transportes energéticos do Sol são:
Radioativo: É uma camada do Sol onde a energia se propaga igualmente à luz, chamada zona de irradiação, onde não depende do meio para se propagar, que atua como atenuante da energia.
Convectivo: É a camada onde a energia se propaga de modo convectivo, a parte que está aquecida sobe e a parte da superfície que se esfriou desce.
	A emissão de energia do Sol não é uniforme, há variações no fluxo de energia. “Sol calmo” é como é chamado quando há o mínimo de emissão e “Sol ativo” é quando há máxima emissão de energia. Essas duas emissões podem ser observadas em toda sua camada.
	Essas variações na emissão são o que influenciam o meio interplanetário, na Terra observamos isso vendo os efeitos na atmosfera e no campo magnético terrestre.
Estrutura externa do Sol
	Começando pela fotosfera, que a olho nu da pra observar que a superfície solar é uniforme. Ela é formada por grânulos, pequenas estruturas hexagonais, de forma irregular e separadas por zonas mais escuras.
	Essas estruturas são topos de colunas ascendentes de gás aquecido que desce pela zona escura vizinha ao esfriar pelo processo de convecção, que é o que mistura o gás na parte inferior da fotosfera. A diferença de temperatura entre os grânulos e as zonas escuras é de 1000K.
	A fotosfera é a parte do Sol que fica completamente opaca à luz visível, é a parte mais profunda que da pra se observar. A espessura dessa camada é de algo entre dezenas e centenas de quilômetros.
	Há também a camada mais externa que a fotosfera que é a cromosfera. A temperatura nessa camada vai reduzindo a partir da fotosfera chegando a 9000K numa altitude de 500 Km e até 4000K numa altitude de 2000 Km.
	Nessa altitude de 2000 Km é onde se inicia a coroa, camada mais extensa do Sol que abrange praticamente todo sistema solar. A densidade da matéria é 10 milhões de vezes menor que na fotosfera e vai diminuindo ao se afastar do Sol. Ela não pode ser vista a olho nu, pois sua emissão de luz é muito mais baixa que a da fotosfera, sendo possível avistá-la apenas em eclipses solares totais ou com o coronógrafo.
	Há três regiões distintas na coroa: a coroa interna com uma espessura de 1,3 vezes o raio solar a partir da cromosfera, a coroa intermediária com espessura que varia entre 1,3 e 2,5 vezes o raio solar e a coroa externa com espessura que varia entre 2,5 e 24 vezes o raio solar.
III – Aplicações na ciência e tecnologia
	A energia irradiada pelo Sol pode ser usada como fonte limpa e renovável, podendo ser utilizadas devárias maneiras, sendo uma das alternativas mais importantes para as fontes de energia não renováveis, que são caras e um dia acabarão.
	Um dos meios de uso é para aquecimento de água para banhos e piscinas, com o uso de aquecedores solares. Também pode ser usada pra ser transformada em energia elétrica ou mecânica e em alguns processos industriais. Com a evolução dessa tecnologia ela vai tendo mais possibilidades para uso em grande escala.
	Uma das grandes desvantagens dessa tecnologia é a dependência climática para que tenha boa captação de energia e também um armazenamento muito pequeno em comparação com outras tecnologias.
	Na América Latina os pesquisadores viabilizaram a produção em escala industrial por criarem um processo de fabricação de painéis que captam a radiação do Sol e transformam em energia elétrica.
IV – Impactos produzidos na sociedade
	Um grande impacto são os raios ultravioletas que são absorvidos pela atmosfera terrestre. Ela pode ser dividida em UV próximo, com comprimento de onda variando de 380nm e 200nm, UV distante, com comprimento de onda variando de 200nm e 10nm, e UV extremo, com comprimento de onda variando de 1nm e 31nm.
	Um relatório da Organização Mundial da Saúde (OMS) de 2009 mostrou que 60 mil pessoas por ano morrem por doenças por exposição em excesso à radiação solar.
	Essa exposição excessiva pode gerar doenças que atingem a todas as pessoas. Uma das doenças é inflamação das córneas e conjuntiva (tecido do olho), além de câncer de pele ao redor dos olhos, catarata degeneração macular relacionada à idade (DMRI) e fotoqueratite.
	A pele é atingida no qual a doença mais comum é o câncer de pele, que é uma doença muito difícil de tratar. A exposição excessiva aos raios solares também faz com que a pele se encha de rugas e manchas fazendo com que a pessoa envelheça mais rápido.
	Atualmente há formas de se evitar a exposição excessiva, como óculos de sol, chapéus e protetores solares, o que ameniza os problemas causados.
	Outro problema pelos raios solares é o aquecimento global, que é o aumento da temperatura terrestre devido a utilização em larga escala de combustíveis o que gera uma mudança na composição da atmosfera e no balanço térmico.
	Alguns problemas visíveis são os degelos dos polos e as chuvas ácidas. Com o aquecimento várias regiões vem sofrendo, como, por exemplo, a seca onde as florestas estão diminuindo drasticamente e, com isso, seres que dependem dessas florestas, estão diminuindo devido à fome.
	Outro efeito visível é o derretimento das geleiras que está aumentando o nível do mar. Alguns problemas respiratórios também vem ocorrendo devido ao mormaço, pois ele retira a umidade do ar.
	A utilização de fontes renováveis é um meio de se evitar esses problemas, pois além de serem praticamente inesgotáveis, também apresentam um impacto ambiental praticamente nulo e sem afetar o balanço térmico ou a composição da atmosfera terrestre.
	Porém há impactos positivos para o planeta como a fotossíntese das plantas o que gera oxigênio para o ar terrestre, fundamental para a sobrevivência humana. O Sol participa também do ciclo da água, ao evaporá-la que irá retornar na forma de chuva, assim regando plantações que abastecem as pessoas, assim como as hidrelétricas que são as principais fontes de energia no Brasil. 
V – Efeito do trabalho na formação do aluno
	Foi observado que a energia solar é algo que traz muito benefícios para todas as espécies e economia e desenvolvimento do planeta. No ecossistema terrestre a radiação solar pode ser convertida em outros tipos de energia, sendo a elétrica a que é mais usada no Brasil. 
	Saber a física do Sol é importante para que possamos aprender a usar sua energia para melhorar nossa vivência e conforto na Terra, pois assim da para se construir um prédio e utilizar essa radiação solar para que o prédio utilize energia elétrica somente por essa fonte. Também da para se utilizar melhor o Sol nas plantações, pois assim ela poderá gerar mais frutos.
	Atualmente há muita discussão sobre energias renováveis e uma fonte muito boa e forte é a energia convertida pela radiação do Sol. Com esse conhecimento o profissional de engenharia pode se utilizar para, no seu projeto, saber onde o Sol nasce e para onde vai para que possa dar conforto aos moradores, além de poder otimizar a utilização de painéis solares.
	O Sol também é gerador de algumas condições climáticas como furacões e tornados, sendo assim para se construir um prédio é necessário saber isso para que o prédio aguente essas condições geradas e não caia.
VI – Conclusão
	Com esse trabalho, da pra observar que o Sol pode ser usado como uma fonte de energia renovável que favorecem ao ser humano. Pudermos ver que há várias reações químicas que ocorrem no Sol, sendo a mais importante, pois é a que mantém ele ainda ativo, a transformação de Hidrogênio em Hélio, e, com isso, gera energia nuclear vinda do Sol.
	Também foi possível observar que o Sol é um meio importante para nossa sobrevivência, assim como da fauna e flora terrestre. 
	Vimos que o Sol é muito importante para o planeta Terra, pois é capaz de lançar partículas energizadas por vários quilômetros no sistema solar que é capaz de fornecer calor e luminosidade em todo território terrestre.
VII – Bibliografia
www.inape.org.br/astronomia-astrofisica/sol
www.brasilescola.com/fisica/o-combustivel-sol.html
www.sofisica.com.br/conteudos/curiosidades/ceu_azul.php