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O segredo da formação das manchas solares: por que elas são mais escuras do que a área circundante?
As manchas solares, manchas temporárias na superfície do Sol que são mais escuras que a área circundante, são um dos fenômenos solares mais conhecidos. Embora sejam visíveis principalmente na fotosfera do Sol, as manchas solares freqüentemente afetam toda a atmosfera solar. Essas manchas se formam porque a concentração do fluxo magnético inibe a convecção, fazendo com que a temperatura da superfície diminua. As manchas solares geralmente aparecem aos pares nas regiões ativas e variam de acordo com o ciclo solar de aproximadamente 11 anos. A vida útil de uma única mancha solar ou de um grupo de manchas solares pode variar de alguns dias a alguns meses, mas eventualmente desaparecerá.
As manchas solares podem variar em diâmetro de 16 quilômetros (10 milhas) a 160.000 quilômetros (100.000 milhas), com manchas solares maiores visíveis da Terra sem um telescópio.
A mancha solar pode estar se movendo a centenas de metros por segundo, indicando forte atividade magnética. As manchas solares são acompanhadas por fenômenos em outras regiões ativas, como loops coronais, protuberâncias e eventos de reconexão, e a maioria das erupções solares e ejeções de massa coronal (CMEs) originam-se de regiões magneticamente ativas ao redor desses grupos de manchas solares visíveis.
A história das manchas solares
Os primeiros registros de manchas solares remontam ao Livro Chinês das Mutações, que foi concluído em 800 aC. Nele são descritos o “dou” e o “mei” observados na superfície do Sol, ambas palavras referentes ao bloqueio de facetas. A primeira observação consciente de manchas solares visíveis foi registrada pelo astrônomo Gander em 364 DC. Por volta de 28 aC, os astrônomos chineses começaram a registrar regularmente observações de manchas solares em registros oficiais. O antigo estudioso grego Teofrasto mencionou explicitamente as manchas solares em 300 AC. Mais tarde, o monge inglês John Worcester fez o primeiro registro pictórico de manchas solares em 1128.
Em dezembro de 1610, o astrônomo inglês Thomas Harriot usou um telescópio para observar manchas solares pela primeira vez, seguido em março de 1611 pelos astrônomos frísios John e David Fabricius Observe e reporte.
A descoberta de manchas solares atraiu a atenção de muitos astrónomos, incluindo o famoso John Hevelius, que registou 19 grupos de manchas solares durante o Mínimo de Makeda no início do século XVII. No início do século 19, William Herschel foi um dos primeiros cientistas a levantar a hipótese de que as manchas solares estavam relacionadas com a temperatura da Terra, acreditando que certas características das manchas solares representavam o aquecimento da Terra.
Propriedades físicas das manchas solares
As manchas solares têm duas estruturas principais: a área de sombra central e a área de penumbra circundante. A área de sombra é a parte mais escura da mancha solar, onde o campo magnético é mais forte, e fica quase 90 graus perpendicular à superfície do sol. A área de penumbra é uma área relativamente brilhante formada por estruturas retas, e o ângulo do campo magnético é maior que a área de sombra. Num grupo de manchas solares, pode haver múltiplas regiões de sombra cercadas por uma única região penumbral contínua.
A temperatura da superfície das manchas solares é de cerca de 3.000 a 4.500 K, enquanto o material circundante é de cerca de 5.780 K, então as manchas solares parecem particularmente óbvias na superfície do sol.
Uma mancha solar isolada parecerá mais brilhante que a Lua cheia, mesmo quando comparada com a fotosfera circundante. Em algumas manchas solares que se formam e decaem, também podem aparecer áreas relativamente estreitas de material brilhante que penetram ou dividem completamente a área de sombra, chamadas pontes de luz. Os campos magnéticos dessas pontes de luz são geralmente mais fracos e mais intensos que os campos magnéticos de sombra. áreas da mesma altura.
O ciclo de vida das manchas solares
O aparecimento de manchas solares pode durar de alguns dias a alguns meses, mas a vida útil das áreas ativas associadas a elas é geralmente de algumas semanas a alguns meses. As manchas solares se expandem e contraem com o movimento na superfície do Sol, variando em diâmetro de 16 a 160.000 quilômetros.
A formação e desaparecimento de manchas solares
Embora os detalhes de como as manchas solares se formam ainda sejam uma questão de investigação em curso, os cientistas geralmente concordam que são manifestações visíveis de tubos de fluxo electromagnético na troposfera do Sol que penetram na fotosfera em regiões activas. Como o forte campo magnético bloqueia a convecção, isso reduz o fluxo de energia dentro do Sol, seguido por uma queda na temperatura da superfície.
A forma inicial das manchas solares é uma pequena área escura. Com o tempo, elas aumentam de tamanho e se aproximam umas das outras, formando estruturas mais complexas.
A vida útil das manchas solares geralmente varia de alguns dias a algumas semanas. As manchas solares podem continuar a aparecer apesar da força motriz da pressão magnética para remover a concentração de campos magnéticos. Ao observar as ondas acústicas do Sol (heloseismologia local), os cientistas foram capazes de desenvolver imagens das estruturas tridimensionais abaixo das manchas solares, identificando fortes correntes descendentes abaixo de cada mancha solar.
Observação e aplicação modernas
As observações de manchas solares dependem de telescópios solares terrestres e em órbita da Terra que utilizam técnicas de filtragem e projeção para observação direta. Como olhar diretamente para o Sol pode causar danos permanentes à visão humana, os astrônomos amadores geralmente usam filtros de proteção ou observam através de imagens projetadas. A alta atividade nas manchas solares é uma fonte de entusiasmo na comunidade de rádio amador porque resulta em boas condições de propagação ionosférica, resultando em um grande aumento do alcance do rádio.
Embora as manchas solares e outros processos magnéticos tenham muito pouco impacto na radiação solar, a existência de manchas solares ainda desempenha um papel importante na transferência de energia e impulso na atmosfera solar.
Portanto, o estudo das manchas solares não é apenas uma questão de astronomia, mas também uma questão importante relacionada com as comunicações de alta tecnologia e as alterações climáticas da Terra. Então, à medida que a nossa compreensão das manchas solares se aprofunda, será que isso mudará a nossa visão do sol e dos seus efeitos?
