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Apesar do seu aspecto sereno
e imutável e do agradável calor que nos proporciona, o Sol é
na verdade uma poderosa bola de fogo nuclear. Mas… como se
formou? Que combustível alimenta este fogo? E o que irá
acontecer ao Sol quando acabar o combustível? Ficará o céu
sempre escuro?
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Comecemos por referir que qualquer modelo teórico que
pretenda explicar o Sol tem que estar de acordo com o que se
pode facilmente determinar, nomeadamente o raio, a massa, a
temperatura de superfície e a luminosidade (energia emitida
por segundo). Vejamos então o que se sabe sobre o Sol para
perceber a sua origem, evolução e morte.
A Terra dá uma volta em torno do Sol em aproximadamente 365
dias, a uma distância média de 150 milhões de quilômetros. O
tempo que um planeta leva a orbitar o Sol está relacionado
com a distância a que ele se encontra deste. Ora a força
gravítica entre dois objetos é proporcional às massas desses
objetos e inversamente proporcional ao quadrado das
distâncias entre eles. Combinando estas informações podemos
calcular a massa do Sol, equivalente a 330 mil vezes a massa
da Terra. É também possível determinar que o Sol tem um raio
médio de 700 mil quilômetros, cerca de 110 vezes o raio
médio da Terra e uma temperatura de superfície de
aproximadamente 5500ºC.
A energia emitida pelo Sol propaga-se em todas as direções e
dessa energia só uma pequena fracção chega à Terra. A cada
metro quadrado das altas camadas da atmosfera terrestre
chegam em média 1000 joules por segundo (watt). Recorde-se
que 1000 W é a potência de um vulgar aquecimento a óleo.
Esta informação é suficiente para determinar que a energia
produzida pelo Sol, por segundo, equivale à energia
produzida na explosão de muitos milhares de milhões de
bombas nucleares.
Mas qual origem do Sol? Qual a fonte da energia solar? O Sol
é constituído por hidrogênio (72%), hélio (26%) e ainda uma
pequena percentagem de elementos mais pesados (2%). Esta era
essencialmente a composição da nuvem de gás a partir da qual
se terá formado. De fato, como todas as estrelas, o Sol
resultou da condensação e posterior colapso gravítica de uma
massa de gás e poeira que ocupava o espaço interestelar.
Como
resultado deste processo, formou-se uma esfera de gás. Por
ação da força gravitacional, essa esfera foi-se comprimindo
o que deu origem a um aumento da pressão e da temperatura do
gás. Sabe-se também que quando a temperatura de um gás de
hidrogênio atinge cerca de 16 milhões de graus centígrados
dá-se a ignição de reações nucleares das quais resulta a
fusão de hidrogênio com a produção de hélio e a libertação
de energia. O colapso da massa de gás para quando a nova
fonte de energia é capaz de aquecer o gás e assegurar
pressão suficiente para manter o sistema em equilíbrio,
resistindo à pressão da força gravítica.
Assim, o combustível do Sol é o hidrogênio, o seu principal
constituinte. Na parte central do Sol, o núcleo, a
temperatura atinge os 15 milhões de graus centígrados. A
esta temperatura ocorre a ignição de reações nucleares da
qual resulta a transformação de 4 núcleos de Hidrogênio em
um núcleo de Hélio. Como a massa do núcleo de Hélio é cerca
de 0,7% inferior à massa total dos 4 núcleos de Hidrogênio
livres, aparentemente há uma quantidade de massa que
desaparece. Na realidade o que se observa é a transformação
desta “massa perdida” (m) em energia seguindo a conhecida a
fórmula de Einstein: E=mc2, onde E é a energia libertada e
“c” a velocidade da luz no vácuo. Para assegurar a
luminosidade solar estima-se que por segundo seja consumida
uma quantidade de hidrogênio superior à transportada em 10
mil super-petroleiros carregados. A maior parte desse
hidrogênio transforma-se em hélio mas 0,7% é transformada em
energia solar.
Pela luminosidade que aparenta, pela massa e pela
temperatura de superfície, diz-se que o Sol é uma estrela na
sequência principal. Na Figura 2 apresenta-se o diagrama de
Hertzsprung-Russell (diagrama HR) que indica os valores
conhecidos para as luminosidades e temperaturas de
superfície de várias estrelas conhecidas. Este diagrama
permite-nos também perceber qual a ligação entre as várias
estrelas e como evoluem em função da massa, luminosidade e
temperatura. Sabendo a massa do Sol e sabendo a velocidade a
que ocorre a queima de hidrogênio, estima-se que o Sol
continue mais 5 mil anos milhões de anos a queimar
hidrogênio no centro. Apercebemo-nos entretanto que o
combustível não vai durar para sempre…
À medida que o Hidrogênio é consumido no centro, a pressão
tende a diminuir até que a parte central, não aguentando a
pressão gravítica das camadas superiores, tenderá a
contrair-se. Numa fase inicial vai ocorrer um aumento de
temperatura e do brilho da estrela. Pelas novas
características que passa a apresentar, a estrela move-se
para fora da região onde se encontrava no diagrama de
Hertzsprung-Russell. Mas dois acontecimentos posteriores
farão alterar esta situação. O colapso no centro faz
aumentar a pressão, a densidade e a temperatura. Quando a
temperatura atinge cerca de 80 milhões de graus centígrados
e se dá a ignição do hélio, ocorre a queima (fusão) do hélio
tendo como resultado a produção de carbono e oxigênio e a
libertação de energia. Na camadas exteriores do núcleo
continua entretanto a dar-se a fusão de hidrogênio e,
posteriormente de hélio.
Parte da energia libertada pela contração da estrela é
absorvida pelas camadas externas que expandem. Nesta fase o
Sol ficará mais brilhante porque o raio aumenta. Mas essa
expansão consome energia, a temperatura do gás diminuirá e a
estrela ficará avermelhada. O Sol irá transformar-se numa
gigante vermelha engolindo pelo caminho Mercúrio, Venus e
provavelmente a Terra… As camadas superiores do Sol acabarão
por ser expelidas para o espaço interestelar. No meio ficará
uma estrela extremamente quente, chamada anã branca e
constituída por carbono e oxigênio. A anã branca irá
arrefecer lentamente à medida que for perdendo energia por
radiação pois as reações nucleares, que eram a fonte de
energia, terminaram quando acabou o Hélio. O material
expelido da estrela inicial formará uma nebulosa planetária
em volta da anã branca, como a Nebulosa do Anel.
Referências:
Fonte: http://www.1minutoastronomia.org/
Pagina visitada em 07/02/2012
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