U R I A H H E E P
Album: INNOCENT VICTIM (1977) URIAH HEEP.
CHOICES - Uriah Heep - Innocent Victim (1977).
Uriah Heep
Mick Box – guitars
Ken Hensley – keyboards, guitars, backing vocals
Lee Kerslake – drums, backing vocals
Trevor Bolder – bass guitar
John Lawton – lead vocals
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MERCÚRIO
CARACTERÍSTICAS ORBITAIS
CARACTERÍSTICAS FÍSICAS
COMPOSIÇÃO ATMOSFÉRICA
Trânsito de Mercúrio à frente do Sol.
Mercúrio é o menor e mais interno planeta do Sistema Solar, orbitando o Sol a cada 87,969 dias terrestres. A sua órbita tem a maior excentricidade e o seu eixo apresenta a menor inclinação em relação ao plano da órbita dentre todos os planetas do Sistema Solar. Mercúrio completa três rotações em torno de seu eixo a cada duas órbitas. O periélio da órbita de Mercúrio apresenta uma precessão de 5 600 segundos de arco por século, um fenômeno completamente explicado apenas a partir do século XX pela Teoria da Relatividade Geral formulada por Albert Einstein. A sua aparência é brilhante quando observado da Terra, tendo uma magnitude aparente que varia de −2,6 a 5,7, embora não seja facilmente observado pois sua separação angular do Sol é de apenas 28,3º. Uma vez que Mercúrio normalmente se perde no intenso brilho solar, exceto em eclipses solares, só pode ser observado a olho nu durante o crepúsculo matutino ou vespertino.
Em uma média ao longo do tempo, Mercúrio (e não Vênus) é o planeta mais próximo da Terra, do que os outros planetas do Sistema Solar, como demostrado em um estudo publicado em março de 2019 na revista Physics Today. Segundo os pesquisadores Tom Stockman, Gabriel Monroe e Samuel Cordner, os métodos convencionais para o cálculo do "planeta mais próximo da Terra" são simples demais. Popularizou-se na ciência que Vênus seria o planeta mais próximo da Terra, por uma suposição errônea sobre a distância média entre os planetas. Um método matemático criado pelos pesquisadores, determinou que, quando se calcula a média ao longo do tempo, o vizinho mais próximo da Terra é, na verdade Mercúrio. Essa correção é relevante para mais do que apenas os vizinhos da Terra. A solução pode ser generalizada para incluir quaisquer dois corpos em órbitas aproximadamente circulares, concêntricas e coplanares. Usando o método mais preciso para estimar a distância média entre dois corpos em órbita, a conclusão foi que que essa distância é proporcional ao raio relativo das órbitas internas.
Em relação a outros planetas, pouco se sabe a respeito de Mercúrio, pois telescópios em solo terrestre revelam apenas um crescente iluminado com detalhes limitados. As duas primeiras espaçonaves a explorar o planeta foram a Mariner 10, que mapeou aproximadamente 45% da superfície do planeta entre 1974 e 1975, e a MESSENGER, que mapeou outros 30% da superfície durante um sobrevoo em 14 de janeiro de 2008. O último sobrevoo ocorreu em setembro de 2009 e a nave entrou em órbita do planeta em 18 de março de 2011, quando começou a mapear o restante do planeta, numa missão com duração nominal de um ano terrestre.
Mercúrio tem uma aparência similar à da Lua com crateras de impacto e planícies lisas, não possuindo satélites naturais nem uma atmosfera substancial. Entretanto, diferentemente da Lua, possui uma grande quantidade de ferro no núcleo que gera um campo magnético, cuja intensidade é cerca de 1% da intensidade do campo magnético da Terra. É um planeta excepcionalmente denso devido ao tamanho relativo de seu núcleo. A temperatura em sua superfície varia de 90 a 700 K (−183 °C a 427 °C). O ponto subsolar é a região mais quente e o fundo das crateras perto dos polos as regiões mais frias.
As primeiras observações registradas de Mercúrio datam pelo menos do primeiro milênio antes de Cristo. Antes do século IV a.C., astrônomos gregos acreditavam que se tratasse de dois objetos distintos: um visível no nascer do sol, ao qual chamavam Apolo, e outro visível ao pôr do Sol, chamado de Hermes. O nome em português para o planeta provém da Roma Antiga, onde o astro recebeu o nome do deus romano Mercúrio, que tinha na mitologia grega o nome de Hermes (Ἑρμῆς). O símbolo astronômico de Mercúrio é uma versão estilizada do caduceu de Hermes.
ESTRUTURA INTERNA
Mercúrio é um dos quatro planetas telúricos do Sistema Solar e seu corpo é rochoso como a Terra. É o menor planeta do sistema solar, com um raio equatorial de 2 439,7 km. Mercúrio é menor até que os dois maiores satélites naturais do sistema solar, as luas Ganimede e Titã, embora seja mais massivo. O planeta é formado de aproximadamente 70% de material metálico e 30% de silicatos. Sua densidade é a segunda maior do sistema solar, de 5,427 g/cm³, um pouco menor apenas do que a terrestre, de 5,515 g/cm³. Se o efeito da compressão gravitacional fosse retirado, os materiais constituintes de Mercúrio seriam mais densos, com uma densidade não comprimida de 5,3 g/cm³, contra a terrestre de 4,4 g/cm³.
Representação da estrutura interna de Mercúrio: 1. Crosta 100-300 km de espessura; 2. Manto 600 km de espessura; 3. Núcleo 1.800 km de raio.
A densidade de Mercúrio pode ser utilizada para inferir detalhes de sua estrutura interna. Enquanto a alta densidade terrestre resulta consideravelmente da compressão gravitacional, particularmente no núcleo planetário, Mercúrio é muito menor e suas regiões internas não são tão comprimidas. Portanto, para ter a densidade que apresenta, seu núcleo deve ser relativamente maior e rico em ferro. O núcleo interno de metal preenche quase 85% do volume do planeta. Este grande núcleo - enorme comparado aos outros planetas rochosos do nosso sistema solar - é quase do mesmo tamanho que o núcleo interno sólido da Terra.
Os geólogos estimam que o núcleo de Mercúrio ocupe aproximadamente 42% de seu volume, enquanto na Terra a proporção é de 17%. Pesquisas recentes sugerem que seu núcleo seja fundido. O núcleo é cercado por um manto com 500–700 km de espessura constituído de silicatos. Baseado nos dados da missão da Mariner 10 e de observações terrestres, acredita-se que a crosta do planeta tenha entre 100 e 300 km de espessura. Um dos detalhes característicos da superfície do planeta é a presença de numerosas cristas estreitas, que podem se estender por centenas de quilômetros. Acredita-se que essas estruturas foram formadas quando o núcleo e manto se resfriaram e contraíram, numa época em que a crosta já estava solidificada.
O núcleo de Mercúrio tem um teor de ferro maior que qualquer outro planeta no Sistema Solar, e várias teorias foram propostas para explicar esta característica. A mais amplamente aceita sugere que Mercúrio tinha originalmente uma razão metal/silicato similar a meteoros condritos, considerados como típicos da matéria rochosa do Sistema Solar, e uma massa aproximadamente 2,25 vezes a atual. No início da história do Sistema Solar, o planeta pode ter sido atingido por um planetesimal de aproximadamente um sexto de sua massa e várias centenas de quilômetros. Este impacto pode ter removido grande parte da crosta e manto originais, deixando o núcleo como o componente majoritário. Um processo similar, conhecido como a Hipótese do grande impacto, foi sugerido para explicar a formação da Lua (ver Big Splash).
Outra teoria sugere que Mercúrio tenha sido formado a partir da nebulosa solar antes que a geração da energia solar tenha se estabilizado. O planeta teria inicialmente duas vezes a massa atual, mas à medida que o proto-Sol se contraiu, as temperaturas perto de Mercúrio poderiam estar entre 2 500 e 3 500 K, e possivelmente até superiores a 10 000 K. Grande parte da superfície rochosa do planeta teria se vaporizado a tais temperaturas, formando uma atmosfera de "vapor de rocha" que teria sido levada pelo vento solar.
Uma terceira hipótese sugere que a nebulosa solar provocou o arrasto das partículas a partir das quais Mercúrio vinha acretando, o que significa que as partículas leves foram perdidas do material acretante. Cada uma destas hipóteses conduz a uma composição diferente da superfície e duas missões espaciais, MESSENGER e BepiColombo, têm como objetivo fazer observações para verificar sua constituição. A MESSENGER encontrou níveis de potássio e enxofre na superfície superiores aos esperados, sugerindo que a hipótese do impacto gigante e vaporização da crosta e manto não ocorreu, uma vez que o potássio e o enxofre teriam sido removidos pelo calor extremo desses eventos. As observações parecem favorecer a terceira hipótese, em que muitos materiais planetários mais leves foram removidos, levando a maiores concentrações metálicas.
GEOLOGIA DA SUPERFÍCIE
A aparência da superfície do planeta é bem similar à da Lua, com extensos mares planos e grandes crateras, indicando que a atividade geológica está inativa há bilhões de anos. Uma vez que o conhecimento obtido da geologia de Mercúrio está baseado nas observações da sonda Mariner em 1975 e de observações terrestres, ele é o planeta telúrico menos compreendido. À medida que os dados da missão MESSENGER sejam processados este conhecimento aumentará. Como exemplo, foi descoberta uma cratera incomum com calhas radiantes, a qual os cientistas batizaram de "a aranha" Ela mais tarde recebeu o nome de Apolodoro.
Os nomes de acidentes em Mercúrio têm várias origens, sendo que nomes de pessoas se limitam aos já falecidos. Crateras recebem o nome de artistas, músicos, pintores e autores que apresentaram contribuições fundamentais em seus campos. Cristas (dorsas) recebem nomes de cientistas que contribuíram para o estudo de Mercúrio. Depressões (fossae) recebem nomes de obras de arquitetura, montanhas (montes) pela palavra "quente" em várias línguas e planícies (planitiae) pela palavra "Mercúrio" em várias línguas. Escarpas (rupes) são nomeadas a partir de navios de expedições científicas e vales (valles) como instalações de telescópios.
Acidentes de Albedo se relacionam a áreas de refletividade marcadamente diferentes, de acordo com a observação telescópica. Mercúrio possui Dorsas (também chamadas de "cristas enrugadas"), terras altas como as da Lua, Montes (montanhas), planícies ou planos, Escarpas e Vallis (Vales).
Mercúrio foi intensamente bombardeado por cometas e asteroides durante e logo depois da sua formação há 4,6 bilhões de anos, como também durante um possível episódio subsequente denominado "Intenso bombardeio tardio", que se encerrou há 3,8 bilhões de anos. Durante esse período de intensa formação de crateras, o planeta recebeu impactos sobre toda a sua superfície, o que foi facilitado pela ausência de qualquer atmosfera que diminuísse os impactos. Durante esse período o planeta teve atividade vulcânica e bacias como a Caloris foram preenchidas por magma do interior planetário, que produziram planícies suaves similares aos mares lunares.
Dados do sobrevoo da MESSENGER de outubro de 2008 forneceram aos pesquisadores uma melhor avaliação da natureza confusa da superfície mercuriana. Sua superfície é mais heterogênea que a marciana ou lunar, as quais contêm falhas significativas de geologia similar, como os mares e platôs.
Bacias de impacto e crateras
As crateras de impacto em Mercúrio variam desde pequenas cavidades em forma de tigelas até bacias de impacto com multi-anéis de centenas de quilômetros de tamanho. Elas aparecem em todos os estados de degradação, de crateras raiadas relativamente intactas até remanescentes de crateras altamente degradadas. Crateras mercurianas diferem sutilmente das lunares em função de a área coberta pela matéria ejetada ser muito menor, devido à ação de uma força gravitacional mais forte.
A Bacia Caloris de Mercúrio é um dos maiores acidentes de impacto do Sistema Solar.
A maior cratera conhecida é a bacia Caloris, que possui um diâmetro de 1 550 km. O impacto que criou a bacia Caloris foi tão forte que causou erupções de lava e deixou um anel concêntrico com mais de 2 km de altura em volta do local do impacto. Na antípoda da bacia Caloris existe uma grande região conhecida como "Terreno Esquisito". Uma das hipóteses de sua origem seria que as ondas de choque geradas pelo impacto na bacia Caloris viajaram em torno do planeta, convergindo na antípoda da bacia. As altas tensões resultantes fraturaram a superfície. Outra teoria sugere que o terreno foi formado com um resultado da convergência da ejecta nesta antípoda da bacia.
Ao todo, aproximadamente 15 bacias de impacto foram identificadas na área mapeada de Mercúrio. Uma bacia notável é a Bacia Tolstoj, com 400 km de tamanho e multi-anéis, que teve material ejetado cobrindo uma extensão de mais de 500 km da sua borda e um piso que foi preenchido por materiais de planícies suaves. A bacia Beethoven tem um tamanho similar de material ejetado e uma borda de 625 km de diâmetro. Assim como a Lua, a superfície de Mercúrio sofreu os efeitos de processos de erosão espacial, incluindo o vento solar e impactos de micrometeoritos.
Planícies
Existem duas regiões planas geologicamente distintas em Mercúrio. Planícies suavemente onduladas nas regiões entre as crateras de Mercúrio são as mais antigas superfícies visíveis, anteriores aos terrenos com muitas crateras. Essas planícies inter-crateras são distribuídas uniformemente por toda a superfície do planeta e parecem ter obliterado muitas crateras anteriores; elas apresentam uma escassez geral de crateras de diâmetro menor que 30 km. Ainda não está claro se elas são de origem vulcânica ou originadas de impactos.
Planícies suaves são áreas achatadas espalhadas que preenchem depressões de vários tamanhos e têm uma forte semelhança com os mares lunares. Notavelmente, elas preenchem um largo anel em torno da bacia Caloris. Ao contrário dos mares lunares, as planícies suaves de Mercúrio têm o mesmo albedo que as planícies inter-crateras mais antigas. Apesar da ausência de características vulcânicas inequívocas, a localização e o formato arredondado destas planícies sugerem sua origem vulcânica. Todas essas planícies suaves foram formadas significativamente depois da bacia Caloris, como evidenciado pela densidade de crateras menor do que onde houve ejeção de material de Caloris. O piso da bacia Caloris é preenchido por uma planície geologicamente distinta, quebrada por rugas e fraturas em um padrão aproximadamente poligonal. Não está claro se são lavas vulcânicas induzidas pelo impacto, ou um grande lençol de material derretido pelo impacto.
Uma característica típica da superfície do planeta são as numerosas dobras de compressão, ou rupes, que cruzam as planícies. À medida que o interior do planeta se resfriou, ele pode ter se contraído e sua superfície começou a se deformar, criando estas formações. As dobras podem ser vistas no topo de outras formações, tais como crateras e planícies, indicando que as dobras são mais recentes. A superfície planetária sofre significativo efeito de marés provocado pelo Sol, que é 17 vezes mais forte que o efeito da Lua sobre a Terra.
SUPERFÍCIE E EXOSFERA
A temperatura média da superfície de Mercúrio é de 169,35 °C (442,5 K), mas varia numa faixa de -173,15 °C (100 K) a 426,85 °C (700 K)[42] devido à ausência de atmosfera e a um abrupto gradiente de temperatura entre o equador e os polos. O ponto subsolar alcança aproximadamente 700 K durante o periélio e então cai para 550 K durante o afélio. No lado escuro do planeta, a temperatura média é de 110 K (-163,15 °C). A intensidade da luz solar na superfície varia entre 4,59 e 10,61 vezes a constante solar (1 370 W•m−2).
Apesar de as temperaturas serem em geral extremamente altas em sua superfície, as observações sugerem a presença de gelo no planeta. Os pisos de crateras profundas nos polos nunca são expostos diretamente à luz solar, e a temperatura ali permanece abaixo de 102 K, bem abaixo da temperatura média global O gelo reflete com grande intensidade o radar, e observações do Observatório Goldstone e do VLA no início da década de 1990 revelaram a presença de áreas com grande reflexão do radar perto dos polos. Embora o gelo não seja a única causa possível dessas regiões reflexivas, os astrônomos acreditam que seja a mais provável.
Comparação do tamanho dos planetas telúricos, da esquerda para a direita: Terra, Vênus, Marte e Mercúrio.
Acredita-se que as regiões geladas tenham aproximadamente 1014 a 1015 kg de gelo, e podem estar cobertas por uma camada de regolitos que inibe a sublimação. Em comparação, a camada de gelo sobre a Antártica tem uma massa de aproximadamente 4×1018 kg e a calota polar do sul de Marte tem 1016 kg de água. A origem do gelo em Mercúrio ainda não é conhecida, mas as duas fontes mais prováveis são a degaseificação do interior do planeta ou a deposição pelo impacto de cometas.
Mercúrio é muito pequeno e quente para sua gravidade reter qualquer atmosfera significativa por um longo período de tempo, entretanto possui uma "tênue exosfera na superfície". A sonda MESSENGER encontrou altas proporções de hidróxidos, magnésio, silício, hidrogênio, hélio, oxigênio, sódio, cálcio e potássio na exosfera. Essa exosfera não é estável — átomos são continuamente perdidos e repostos de várias fontes. O hidrogênio e o hélio provavelmente provêm do vento solar, difundido na magnetosfera mercuriana antes de escapar de volta para o espaço. O decaimento radioativo de elementos do interior da crosta é outra fonte de hélio, assim como de sódio e potássio. O vapor de água presente provém de uma combinação de processos tais como cometas atingindo a superfície, pulverização catódica através do hidrogênio do vento solar e oxigênio das rochas, e sublimação de reservatórios de gelo na sombra permanente das crateras polares. A detecção de grandes quantidades dos íons O+, OH-, e H2O+ foi uma surpresa. Dada a quantidade que foi detectada no ambiente espacial de Mercúrio, os cientistas supõem que essas moléculas foram arrancadas da superfície do planeta ou da exosfera pelo vento solar.
O sódio, o potássio e o cálcio foram descobertos na atmosfera durante as décadas de 1980 e 1990 e acredita-se que sejam primariamente o resultado da vaporização de rochas da superfície pelo impacto de micrometeoritos. Estudos indicam que às vezes emissões de sódio são localizadas em pontos que correspondem ao dipolo magnético do planeta, indicando a interação entre a magnetosfera e a superfície do planeta.
CAMPO MAGNÉTICO E MAGNETOSFERA
Apesar do seu pequeno tamanho e lenta velocidade de rotação em 59 dias, Mercúrio tem um campo magnético significativo e aparentemente global. De acordo com medições realizadas pela sonda Mariner 10, sua força é de aproximadamente 1,1% do terrestre, sendo de cerca de 300 nT na linha do equador do planeta. Como o da Terra, o campo magnético de Mercúrio é dipolar, mas diferentemente da Terra, os polos de Mercúrio estão quase alinhados com o eixo de rotação do planeta. As medidas feitas pelas sondas Mariner 10 e MESSENGER indicaram que a força e formato do campo magnético são estáveis.
É provável que o campo magnético seja gerado por meio de um efeito dínamo, de modo similar ao campo terrestre. Este efeito dínamo seria resultado da circulação do núcleo líquido rico em ferro. O efeito de maré provocado pela alta excentricidade orbital do planeta serviria para manter o núcleo no estado líquido necessário para a existência deste efeito dínamo.
O campo magnético mercuriano é forte o suficiente para defletir o vento solar em torno do planeta, criando uma magnetosfera que, apesar de ser menor que a Terra, é forte o suficiente para capturar o plasma do vento solar, contribuindo assim para a erosão espacial na superfície do planeta. Observações feitas pela sonda Mariner 10 detectaram plasma de baixa energia na magnetosfera do planeta no lado escuro e explosões de partículas energéticas foram detectadas na magnetocauda do planeta, o que indica uma qualidade dinâmica da magnetosfera.
Durante seu segundo sobrevoo do planeta em 6 de outubro de 2008, a sonda MESSENGER descobriu que o campo magnético pode ser extremamente “furado”. A sonda encontrou “tornados” magnéticos – feixes deformados do campo magnético conectando o campo magnético planetário com o espaço sideral – que tinham até 800 km de largura, ou um terço do raio do planeta. Estes tornados são formados quando campos magnéticos carregados pelo vento solar são conectados ao campo mercuriano. À medida que o vento solar empurra o campo magnético, estes campos magnéticos conectados são carregados junto e misturados em estruturas parecidas com um vórtice. Estes tubos de fluxos magnéticos misturados, tecnicamente conhecidos como eventos de transferência de fluxos, formam aberturas no escudo magnético do planeta através do qual o vento solar pode penetrar e atingir diretamente a superfície de Mercúrio.
O processo de ligação dos campos magnéticos planetário e interplanetário, chamado de reconexão magnética, é comum no espaço e ocorre no campo magnético terrestre da mesma forma. Todavia, a sonda MESSENGER observou que a taxa de reconexões em Mercúrio é dez vezes maior que a terrestre. A proximidade do Sol contribui com apenas um terço da taxa observada pela MESSENGER.
ÓRBITA E ROTAÇÃO
Mercúrio tem excentricidade orbital de 0,21, a maior entre todos os planetas, com a distância do Sol variando de 46 a 70 milhões de quilômetros; ele leva 87,969 dias terrestres para completar um período de translação. O diagrama à esquerda ilustra os efeitos da excentricidade, mostrando a órbita de Mercúrio sobrepondo uma órbita circular com o mesmo semieixo maior. A velocidade maior do planeta quando está perto do periélio é claramente mostrada pela distância maior coberta num intervalo de cinco dias. O tamanho das esferas é inversamente proporcional a sua distância do Sol e é utilizado para ilustrar a variação da distância heliocêntrica. Esta variação da distância do Sol, combinada com uma ressonância orbital de 3:2 da rotação do planeta em torno de seu eixo, resulta em complexas variações da temperatura da superfície. Esta ressonância faz com que um dia em Mercúrio dure exatamente dois anos, ou seja, cerca de 176 dias terrestres.
A órbita mercuriana está inclinada em 7º em relação ao plano da órbita da Terra (a eclíptica), conforme mostrado no diagrama à direita. Como resultado, o trânsito de Mercúrio sobre o Sol ocorre apenas quando o planeta está cruzando o plano da eclíptica terrestre quando está entre a Terra e o Sol, evento que acontece em média a cada sete anos.
A inclinação axial mercuriana é quase zero, sendo de 0,027º o melhor valor medido. Este valor é significativamente menor que a inclinação de Júpiter, que ostenta a segunda menor inclinação de todos os planetas, com 3,1 graus. Isto significa que, para um observador no polo de Mercúrio, o centro do Sol nunca ascenderia mais de 2,1 minutos de arco acima do horizonte.
Em certos pontos da superfície do planeta, um observador veria o Sol subir até aproximadamente a metade do caminho e então reverter e se pôr antes de nascer novamente, tudo isso no mesmo dia mercuriano. Isto ocorre porque, aproximadamente quatro dias terrestres antes do periélio, a velocidade orbital angular se iguala à velocidade rotacional angular, então o movimento aparente do Sol cessa; no periélio, a velocidade orbital angular então excede a rotacional e assim o Sol aparece num movimento retrógado. Quatro dias após o periélio, o movimento aparente do Sol reinicia-se nesses pontos.
Mercúrio atinge a conjunção inferior (aproximação da Terra) a cada 116 dias terrestres, em média, mas este intervalo pode variar entre 105 e 129 dias, devido à órbita excêntrica do planeta. Mercúrio pode se aproximar a até 77,3 milhões de quilômetros da Terra, mas ele só se aproximará a 80 Gm (gigametros) no ano 28 622. A próxima aproximação a 82,1 GM será em 2679, e a 82 Gm em 4487. O seu período de movimento retrógrado, para um observador na Terra, pode variar entre 8 e 15 dias em cada lado da conjunção inferior. Esta grande variação se deve à alta excentricidade orbital do planeta.
Ressonância rotação-translação
Por muitos anos acreditou-se que Mercúrio estava sincronizado pelo efeito de maré com o Sol, rotacionando uma vez para cada translação e mantendo sempre a mesma face voltada para o Sol, do mesmo modo que o mesmo lado da Lua está sempre voltado para a Terra. Entretanto, observações de radar em 1965 provaram que o planeta tem uma ressonância roto-translacional de 3:2, rotacionando três vezes para cada duas translações em torno do Sol; a excentricidade da órbita de Mercúrio torna a ressonância estável – no periélio, quando a maré solar é mais forte, o Sol fica quase parado no céu mercuriano.
Depois de um período de translação, Mercúrio rotacionou 1,5 vez, então, após dois períodos translacionais completos, o mesmo hemisfério está iluminado novamente.
A razão original para os astrônomos acreditarem que Mercúrio estava sincronizado era porque toda vez que ele estava numa condição ótima de observação, estava sempre perto do mesmo ponto da ressonância, portanto mostrando a mesma face. Isto ocorre porque, coincidentemente, a rotação de Mercúrio tem quase a metade do período sinódico em relação à Terra. Devido à ressonância 3:2 roto-translacional mercuriana, um dia solar (o comprimento entre dois trânsitos meridianos do Sol) dura aproximadamente 176 dias terrestres. Um dia sideral (o período de rotação) dura aproximadamente 58,7 dias terrestres.
Simulações indicam que a excentricidade orbital de Mercúrio varia caoticamente de quase zero (circular) a mais de 0,45 ao longo de milhões de anos, devido a perturbações provocadas por outros planetas. Acredita-se que isto explique a ressonância 3:2 roto-translacional (em vez da mais usual 1:1), uma vez que este estado é mais provável de surgir num período de alta excentricidade.
Simulações numéricas mostram que uma interação orbital ressonante com Júpiter pode levar a excentricidade orbital de Mercúrio a aumentar a ponto de o planeta ter uma probabilidade de 1% de se chocar com Vênus nos próximos 5 bilhões de anos.
Avanço do periélio
Em 1859, o matemático e astrônomo francês Urbain Le Verrier relatou que a lenta precessão da órbita de Mercúrio em torno do Sol não poderia ser completamente explicada pela mecânica Newtoniana e por perturbações dos planetas conhecidos. Ele sugeriu, entre as possíveis explicações, que outro planeta (ou talvez uma série de ‘corpúsculos’ menores) poderia existir em uma órbita solar até menor que a de Mercúrio, para dar uma explicação para esta perturbação. O sucesso na busca por Netuno baseada nas perturbações da órbita de Urano levou os astrônomos a dar fé a esta possível explicação, e o hipotético planeta foi até nomeado de Vulcano. Entretanto, tal planeta nunca foi encontrado.
A precessão de Mercúrio é de 5 600 segundos de arco (1,5556°) por século em relação à Terra e a mecânica newtoniana, levando em conta todos os efeitos de outros planetas, prevê uma precessão de 5 557 segundos de arco (1,5436°) por século. No início do século XX, a Teoria da Relatividade Geral de Albert Einstein apresentou a explicação para o fenômeno observado da precessão. O efeito é bem pequeno: o avanço relativístico do periélio mercuriano é de apenas 42,98 segundos de arco por século, portanto é necessário um pouco mais de doze milhões de translações para uma volta adicional completa. O efeito ocorre de modo similar em outros planetas, embora seja muito menor, sendo de 8,62 segundos de arco por século para Vênus, 3,84 para a Terra, 1,35 para Marte e 10,05 para Ícarus 1566.
A distorção do espaço-tempo do sol também altera a forma como os outros planetas puxam Mercúrio. O efeito combinado estimado da deformação causada pelos planetas é tão pequeno que levaria 2 bilhões de anos para adicionar um grau à rotação da órbita de Mercúrio.
SISTEMA DE COORDENADAS
A longitude de Mercúrio aumenta na direção oeste e uma pequena cratera chamada Hun Kal é o ponto de referência para a medida da longitude. O centro de Hun Kal está a 20° de longitude oeste.
OBSERVAÇÃO
A magnitude aparente mercuriana varia entre -2,6 – mais brilhante que Sirius (a estrela mais brilhante) – e 5,7 (aproximadamente o limite teórico de visibilidade a olho nu), ocorrendo os extremos quando Mercúrio está bem perto do Sol no céu. A observação do planeta é complicada devido a sua proximidade do Sol, já que ele se perde no brilho solar por grande parte do tempo. Mercúrio pode ser observado apenas num curto período durante o crepúsculo matinal ou vespertino. O Telescópio Espacial Hubble não pode observar o planeta, devido a procedimentos de segurança que impedem que seja apontado para tão perto do Sol. Assim como outros planetas e estrelas mais brilhantes, Mercúrio pode ser visto durante eclipses totais do Sol.
Como a Lua e Vênus, Mercúrio possui fases quando observado da Terra, sendo a "nova" a conjunção inferior e a "cheia" a conjunção superior. O planeta fica invisível em ambas as ocasiões por causa da proximidade relativa do Sol.
Mercúrio é tecnicamente mais brilhante, quando observado da Terra, em sua fase “cheia”. Embora o planeta esteja nesta fase em sua maior distância da Terra, a maior área iluminada visível e o efeito da oposição mais do que compensam a distância. O oposto acontece com Vênus, que aparece mais brilhante na fase crescente, porque está muito mais perto da Terra do que quando está convexa.
Entretanto, a aparição mais brilhante de Mercúrio (fase “cheia”) é uma ocasião impossível para a observação prática, por causa da extrema proximidade do Sol. Mercúrio é mais bem observado no primeiro e último quartos, embora sejam fases de menor brilho. Essas fases ocorrem na maior elongação leste e oeste, respectivamente. Nessas duas oportunidades, a separação de Mercúrio do Sol varia entre 17,9° no periélio e 27,8° no afélio. A maior elongação oeste é a ocasião em que Mercúrio nasce mais cedo antes do Sol, enquanto a maior elongação leste é quando ele se põe mais tarde depois do Sol .
Mercúrio é mais facilmente visível nas latitudes tropicais e subtropicais do que em latitudes maiores, o que é o resultado de dois efeitos: (1) o Sol ascende e descende em ângulos maiores no horizonte, portanto o período de crepúsculo é menor, e (2) em certas épocas do ano, a eclíptica faz interseção com o horizonte em um ângulo muito grande, significando que Mercúrio pode estar relativamente alto (a até 28°) em um céu totalmente escuro. Essas condições podem existir, por exemplo, depois do por do sol perto do equinócio da primavera, em março/abril no sul dos Estados Unidos ou em setembro/outubro na África do Sul e Australásia. De forma inversa, a visão antes da alvorada é mais fácil perto do equinócio do outono.
Em latitudes temperadas, a observação é frequentemente mais fácil do hemisfério sul terrestre do que do norte, porque no hemisfério sul as elongações máximas a oeste do Sol ocorrem no início do outono e as elongações máximas a leste no final do inverno. Em ambos os casos, o ângulo de Mercúrio com a eclíptica é maximizado, permitindo que ele nasça várias horas antes do Sol na primeira situação e várias horas após o por do Sol em países localizados na zona sul temperada, tais como Argentina e Nova Zelândia. Por outro lado, nos principais centros populacionais das altas latitudes ao norte, Mercúrio nunca está acima do horizonte em condições de luminosidade adequadas.
Observações de Mercúrio por telescópio baseadas na Terra revelam apenas um disco parcial iluminado, com detalhe limitado. A primeira das duas naves espaciais a visitar o planeta foi a Mariner 10, que mapeou cerca de 45 % da superfície entre 1974 e 1975. A segunda é a nave MESSENGER que, depois de três sobrevoos de Mercúrio entre 2008 e 2009, entrou em órbita em 17 de março de 2011, para mapear e estudar o restante do planeta.
ESTUDOS
POSTAGEM EM ANDAMENTO
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LUZ SOLAR
A luz solar é a principal fonte de energia da Terra. A constante solar é a quantidade de potência que o Sol deposita por unidade de área diretamente exposta para luz solar. A constante solar é igual a aproximadamente 1 368 W/m² a 1 UA do Sol, ou seja, na ou próxima à órbita da Terra, sendo que o planeta recebe por segundo 50 000 000 GW.[nota 4] Porém, a luz solar na superfície da Terra é atenuada pela atmosfera terrestre, diminuindo a potência por unidade de área recebida na superfície para aproximadamente 1 000 W/m² no zênite, em um céu claro. A energia solar pode ser coletada através de uma variedade de processos sintéticos e naturais.
A luz solar é indispensável para a manutenção de vida na Terra, sendo responsável pela manutenção de água no estado líquido, condição indispensável para permitir vida como se conhece, e, através de fotossíntese em certos organismos (utilizando água e dióxido de carbono), produz o oxigênio (O2) necessário para a manutenção da vida nos organismos dependentes deste elemento e compostos orgânicos mais complexos (como glucose) que são utilizados por tais organismos, bem como outros que alimentam-se dos primeiros. A energia solar também pode ser capturada através de células solares para a produção de eletricidade ou efetuar outras tarefas úteis (como aquecimento). Mesmo combustíveis fósseis, tais como o petróleo, foram produzidos via luz solar — a energia existente nestes combustíveis foi originalmente convertida de energia solar via fotossíntese, em um passado distante.
Geometria de um eclipse solar total.
Eclipses solares
Um eclipse solar ocorre quando a Lua passa na frente do Sol e da Terra, cobrindo parcialmente ou totalmente o Sol. Estes eventos podem ocorrer apenas durante a Lua nova, onde o Sol e a Lua estão em conjunção, como visto da Terra. Entre dois a cinco eclipses solares ocorrem por ano na Terra, com o número de eclipses totais do Sol variando entre zero e dois. Eclipses totais do Sol são raras em uma localização qualquer na Terra devido que cada eclipse total existe apenas em um estreito corredor na área relativamente pequena da penumbra da Lua.
SISTEMA PLANETÁRIO
O Sol, como várias outras estrelas, possui seu próprio sistema planetário, que é o Sistema Solar, constituído de todos os corpos celestes que orbitam em torno do Sol devido à atração gravitacional solar. Estes corpos estão divididos em três categorias principais: planetas, planetas anões e corpos menores, bem como seus respectivos satélites.
Oito planetas orbitam em torno do Sol: Mercúrio, Vênus, Terra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano e Neptuno. Os planetas podem ser classificados como sólidos ou gasosos, ou, mais especificamente, de acordo com suas características físico-químicas, com os planetas mais próximos do Sol sendo sólidos e densos, mas de relativa pouca massa, e os planetas mais afastados sendo gasosos massivos de baixa densidade.
Representação artística do Sistema Solar, tamanho não em escala.
Plutão foi considerado desde sua descoberta em 1930 até 2006 como o nono planeta do Sistema Solar. Em 2006, a União Astronômica Internacional criou a classificação de planeta anão. Presentemente, o Sistema Solar possui cinco planetas anões: Plutão, Eris, Haumea, Makemake, e Ceres. Todos são plutoides, com exceção de Ceres, localizado no cinturão de asteroides. O número de planetas anões poderá crescer nos próximos anos na medida em que novos plutoides são descobertos.
Os corpos menores pertencem a vários grupos de objetos. Entre Marte e Júpiter localiza-se o cinturão de asteroides, com asteroides troianos nas órbitas de Júpiter e Neptuno. Além da órbita de Neptuno localiza-se o cinturão de Kuiper. Entre 20 a 100 mil UA do Sol localiza-se a Nuvem de Oort, hipotetizada como a fonte de cometas do Sistema Solar.
A massa de todos estes objetos constituem em conjunto apenas uma pequena porção da massa total do Sistema Solar (0,14%), com o Sol concentrando a maior parte da massa total do Sistema Solar (99,86%). O espaço entre corpos celestes dentro do Sistema Solar não é vazio, sendo preenchido por plasma proveniente do vento solar, bem como poeira, gás e partículas elementares, que constituem o meio interplanetário.
MOVIMENTO E LOCALIZAÇÃO DENTRO DA VIA LÁCTEA
O Sol localiza-se próximo ao limite anterior do Braço de Órion na Nuvem Interestelar Local ou Cinturão de Gould, a uma distância hipotetizada de 7,5 a 8,5 kpc (25 a 28 mil anos-luz) do centro da Via Láctea, dentro da Bolha Local, um espaço de gás quente rarefeito, possivelmente produzido por remanescentes da supernova Geminga. A distância entre o braço local e o próximo braço, o Braço de Perseus, é de cerca de 6,5 mil anos-luz. O Sol, e portanto, o Sistema Solar, encontra-se na zona habitável da galáxia.
O ápice solar é a direção do Sol em sua órbita na Via Láctea. A direção geral da moção solar aponta para a estrela Vega, próxima à constelação Hércules, a um ângulo de cerca de 60 graus para a direção do centro galáctico. Para um observador em Alpha Centauri, o sistema estelar mais próximo do Sistema Solar, o Sol apareceria na constelação Cassiopéia.
Representação artística da Via Láctea mostrando a localização do Sol.
Acredita-se que a órbita do Sol em torno do centro da Via Láctea seja elíptica, com a adição de perturbações devido aos braços espirais galácticos e de distribuição não uniforme de massa na galáxia. Além disso, o Sol oscila para cima e para baixo, relativo ao plano galáctico, cerca de 2,7 vezes por órbita. Isto é similar ao funcionamento de um oscilador harmônico simples sem força de arrasto. Cientistas afirmaram que os eventos de passagem do Sistema Solar nos braços espirais de maior densidade muitas vezes coincidem com eventos de extinção em massa na Terra, possivelmente devido a um aumento de eventos de impacto causado por distúrbios gravitacionais de estrelas próximas. O Sistema Solar completa uma órbita em torno do centro da Via Láctea (um ano galáctico) a cada 225-250 milhões de anos, com o Sol tendo completado entre 20 e 25 órbitas desde a sua formação. A velocidade orbital do Sistema Solar em torno do centro da galáxia é de cerca de 251 km/s. Nessa velocidade, o Sol toma cerca de 1,4 mil anos para percorrer um ano-luz, ou oito dias para percorrer 8 UA.
A moção do Sol relativa ao baricentro do Sistema Solar é complicada por perturbações dos planetas. A cada séculos, essa moção alterna entre retrógrada e prógrada.
Diagrama mostrando a localização da Terra no Universo, em sentido anti-horário a partir do canto inferior esquerdo. A Terra é um dos oito planetas que orbitam o Sol, que é uma estrela localizada na periferia da galáxia Via Láctea - a nossa galáxia. A Via Láctea, juntamente com Andrômeda e algumas dezenas de galáxias menores constituem o Grupo Local de galáxias, que é um dos aglomerados de galáxias que fazem parte do Superaglomerado Local, o qual constitui, junto com os demais superaglomerados de galáxias, o nosso Universo observável.
Veja no Portal Furnari: NUVEM DE OORT.
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COMPOSIÇÃO QUÍMICA
O Sol é composto primariamente dos elementos químicos hidrogênio e hélio; estes compõem 74,9% e 23,8%, respectivamente, da massa do Sol na fotosfera. Todos os elementos mais pesados, chamados coletivamente de metais na astronomia, compõem menos de 2% da massa solar. Os elementos químicos mais abundantes são oxigênio (compondo cerca de 1% da massa do Sol), carbono (0,3%), néon (0,2%), e ferro (0,2%).
O Sol herdou sua composição química do meio interestelar do qual foi formado: o hidrogênio e o hélio foram produzidos na nucleossíntese do Big Bang, enquanto que os metais foram produzidos por nucleossíntese estelar em gerações de estrelas que completaram sua evolução estelar, e retornaram seus materiais para o meio interestelar antes da formação do Sol. A composição química da fotosfera é normalmente considerada representativa da composição do Sistema Solar primordial. Porém, desde que o Sol foi formado, o hélio e os metais presentes nas camadas externas gradualmente afundaram em direção ao centro. Portanto, a fotosfera presentemente contém um pouco menos de hélio e apenas 84% dos metais que o Sol protoestrelar tinha; este era composto de 71,1% hidrogênio, 27,4% hélio, e 1,5% metais, em massa.
Fusão nuclear no núcleo do Sol modificou a composição química do interior solar. Atualmente, o núcleo do Sol é composto em 60% por hélio, com a abundância de metais não modificados. Visto que o interior do Sol é radiativo e não convectivo, o hélio e outros produtos gerados pela fusão nuclear não subiram para camadas superiores.
As abundâncias dos metais descritas acima são tipicamente medidas utilizando espectroscopia da fotosfera do Sol, e de medidas da abundância destes metais em meteoritos que nunca foram aquecidos a temperaturas acima do ponto de fusão. Acredita-se que estes meteoritos retenham a composição do Sol protoestelar, e portanto, não sejam afetados pelo afundamento dos elementos mais pesados.
Elementos ionizados do grupo 8
Durante a década de 1970, extensiva pesquisa foi realizada sobre as abundâncias dos elementos do grupo 8 no Sol. Apesar disso, a determinação da abundância de certos elementos tais como cobalto e manganês fora difícil até 1978 por causa de suas estruturas hiper-finas.
A força vibracional de todos os elementos ionizados do grupo 8 foi produzida pela primeira vez durante a década de 1960, e melhorias nas forças de oscilamento foram produzidas em 1976. Em 1978, as abundâncias de elementos ionizados do grupo 8 foram produzidas.
Relação entre massa fracionada do Sol e dos planetas
Vários autores consideraram a existência de uma relação de massa fracionada entre as composições isotópicas dos gases nobres do Sol e dos planetas, tais como néon e xénon. Acreditava-se que todo o Sol possuía a mesma composição da atmosfera solar, ao menos até 1983.
Em 1983, uma nova teoria argumentando que o fracionamento do Sol é o que causa a relação entre as composições isotópicas dos gases nobres dos planetas e do vento solar.
CAMPO MAGNÉTICO
O Sol é uma estrela magneticamente ativa, suportando um forte campo magnético, cujas condições mudam constantemente, variando de ano para ano e revertendo-se em direção aproximadamente a cada 11 anos, em torno do máximo solar. O campo magnético do Sol gera vários efeitos que são chamados coletivamente de atividade solar. Estes incluem as manchas solares na superfície do Sol, as erupções solares e as variações no vento solar. Efeitos da atividade solar na Terra incluem auroras em médias a altas latitudes, a disrupção de comunicação de rádio e potência elétrica. Acredita-se que a atividade solar tenha tido um importante papel na formação e evolução do Sistema Solar. A atividade solar constantemente muda a estrutura da ionosfera terrestre.
Campo magnético do Sol.
Toda a matéria no Sol está presente na forma de gás e plasma, devido à sua alta temperatura. Isto torna possível rotação diferencial, com o Sol girando mais rápido no seu equador (onde o período de rotação é de 25 dias) do que em latitudes mais altas (com o período de rotação solar sendo de 35 dias nos pólos solares). A rotação diferencial do Sol faz com que as linhas do campo magnético entortem com o tempo, provocando a erupção de anéis coronais em sua superfície, a formação de manchas solares e de proeminências solares, via reconexão magnética. Este entortamento gera o dínamo solar e o ciclo solar de atividade magnética, que repete-se a cada 11 anos, visto que o campo magnético solar reverte-se a cada 11 anos.
A corrente heliosférica difusa (HCS) é a superfície dentro do Sistema Solar onde a polaridade do campo magnético do Sol muda de norte para sul. Esta superfície estende-se ao longo do plano equatorial na heliosfera. O formato da corrente difusa resulta da influência da rotação do campo magnético solar no meio interplanetário (vento solar). Foi descoberta por John M. Wilcox e Norman F. Ness, que publicaram a descoberta em 1965.
O campo magnético solar estende-se bem além do Sol. O plasma magnetizado do vento solar transporta o campo magnético solar no espaço, formando o campo magnético interplanetário. Visto que o plasma pode se mover apenas nas linhas do campo magnético, as linhas do campo magnético interplanetário inicialmente esticam-se radialmente do Sol. Uma camada fina de correntes difusas no plano equatorial solar existe pois campos acima e abaixo do equador solar possuem polaridades diferentes. Esta camada é chamada de corrente heliosférica difusa. À medida que a distância do Sol aumenta, a rotação solar entorta as linhas do campo magnético e a corrente difusa, formando uma estrutura similar a uma espiral de Arquimedes, chamada de espiral de Parker. O campo magnético interplanetário é muito mais forte do que o componente dipolar do campo magnético solar. Enquanto que a última possui 50 a 400 T na fotosfera, reduzindo com o cubo da distância para 0,1 T na órbita terrestre, o campo magnético interplanetário na órbita terrestre é 100 vezes maior, com cerca de 5 T.
CICLO SOLAR
Manchas solares
Quando o Sol é observado com os filtros apropriados, as características mais imediatamente visíveis são geralmente suas manchas, áreas bem definidas na superfície solar que aparentam ser mais escuras do que a região ao seu redor pelo fato de possuírem temperaturas mais baixas. Manchas solares são regiões de intensa atividade magnética onde convecção é inibida por fortes campos magnéticos, reduzindo transporte de energia do interior quente do Sol, fazendo que estas regiões possuam uma temperatura mais baixa do que ao redor. O campo magnético gera intenso aquecimento da coroa solar, formando regiões ativas que são as fontes de erupções solares e ejeção de massa coronal. As maiores manchas solares podem possuir dezenas de quilômetros de diâmetro.
Variação do ciclo solar nos últimos 30 anos.
O número de manchas solares visíveis no Sol não é constante, mas varia ao longo de um ciclo de 11 anos chamado de ciclo solar. No início do ciclo solar (no chamado período de atividade mínima), poucas manchas são visíveis, e por vezes nenhuma é vista. Estas que aparecem estão em altas latitudes solares. À medida que o ciclo solar continua, o número de manchas aumenta, e as manchas movem-se em direção ao equador solar, um fenômeno descrito pela lei de Spörer. Manchas solares geralmente ocorrem em pares, de polaridades opostas. A polaridade magnética dos pares alternam-se a cada ciclo solar (relativo à posição do par), tendo um pólo magnético norte em um ciclo e sul no próximo (e vice-versa na outra mancha).
Número de manchas solares observadas nos últimos 250 anos, mostrando os ciclos solares, cada uma com aproximadamente 11 anos de duração.
O ciclo solar possui grande influência na meteorologia do espaço, e influencia significantemente o clima na Terra, visto que a luminosidade solar está diretamente relacionada à atividade magnética do Sol. Quando o Sol está no período de atividade mínima, costuma-se registrar temperaturas médias mais baixas do que o normal na Terra. Por outro lado, temperaturas médias mais altas do que o normal estão correlacionadas com ciclos solares mais longos que o geral. No século XVII, o ciclo solar aparentemente parou por completo por várias décadas, visto que poucas manchas solares foram observadas durante este período. A Europa experienciou temperaturas muito baixas durante este século, fenômeno que foi denominado mínimo de Maunder ou Pequena Idade do Gelo. Períodos estendidos de atividade mínima mais antigos foram descobertos através da análise de anéis de árvores, também aparentemente coincidindo com temperaturas globais mais baixas do que o normal.
O mínimo de Maunder é o nome utilizado para o período entre 1645 e 1715 por John A. Eddy em um documentário publicado em 1976 no periódico Science, nomeado como The Maunder Minimum, quando manchas solares tornaram-se muito raras em observações do Sol no período. Eddy e astrônomos anteriores nomearam o período em homenagem a Edward W. Maunder, que estudara como as latitudes das manchas solares mudam com o tempo.
Assim como o Mínimo de Dalton e o Mínimo de Spörer, o Mínimo de Maunder coincidiu com um período de temperaturas abaixo da média em toda a Europa.
Estudos de heliosismologia executados a partir de sondas espaciais permitiram observar certas "vibrações solares", cuja freqüência cresce com o aumento da atividade solar, acompanhando o ciclo de 11 anos de erupções. A cada 22 anos existe a manifestação do chamado hemisfério dominador, além da movimentação das estruturas magnéticas em direção aos pólos, que resulta em dois ciclos de 18 anos com incremento da atividade geomagnética da Terra e da oscilação da temperatura do plasma ionosférico na estratosfera da atmosfera terrestre.
Possível ciclo a longo termo
Uma teoria recente argumenta que instabilidades magnéticas existentes no núcleo do Sol causariam flutuações com períodos de 41 000 ou 100 000 anos. Isto poderia explicar melhor as idades do gelo do que os ciclos de Milankovitch.
EVOLUÇÃO
O Sol formou-se cerca de 4,57 bilhões (4,567 mil milhões) de anos atrás quando uma nuvem molecular entrou em colapso. Evolução estelar é medida em duas maneiras: através da presente idade da sequência principal do Sol, que é determinada através de modelagens computacionais de evolução estelar; e nucleocosmocronologia. A idade medida através destes procedimentos está de acordo com a idade radiométrica do material mais antigo encontrado no Sistema Solar, que possui 4,567 bilhões (4,567 mil milhões) de anos.
O Sol está aproximadamente na metade da sequência principal, período onde o qual fusão nuclear fusiona hidrogênio em hélio. A cada segundo, mais de 4 milhões de toneladas de matéria são convertidas em energia dentro do centro solar, produzindo neutrinos e radiação solar. Nesta velocidade, o Sol converteu cerca de 100 massas terrestres de massa em energia, desde sua formação até o presente. O Sol ficará na sequência principal por cerca de 10 bilhões (10 mil milhões) de anos.
Ciclo de vida do Sol (passado, presente e futuro). Veja DIAGRAMA HERTZSPRUNG-RUSSELL no Portal Furnari,
Em cerca de 5 bilhões (5 mil milhões) de anos, o hidrogênio no núcleo solar esgotará. Quando isto ocorrer, o Sol entrará em contração devido à sua própria gravidade, elevando a temperatura do núcleo solar até 100 milhões de kelvins, suficiente para iniciar a fusão nuclear do hélio, produzindo carbono, entrando na fase do ramo gigante assimptótico.
O destino da Terra é precário. Como uma gigante vermelha, o Sol terá um raio máximo maior de 250 UA, maior do que a órbita atual da Terra. Porém, quando o Sol tornar-se uma gigante vermelha, a estrela terá perdido cerca de 30% de sua massa atual, devido à massa perdida no vento solar, com os planetas afastando-se gradualmente do Sol, à medida que o Sol perde massa. Este fator por si mesmo provavelmente seria o suficiente para permitir que a Terra não fosse engolida pelo Sol, visto que a Terra afastar-se-ia o suficiente da estrela, mas pesquisas recentes mostram que a Terra será engolida pelo Sol devido à forças de maré.
Mesmo que a Terra não seja incinerada pelo Sol, a água do planeta evaporará, e a maior parte de sua atmosfera escapará para o espaço. De fato, o Sol gradualmente torna-se mais brilhante com o passar do tempo, mesmo na sequência principal (10% a cada 1 000 000 000 anos), com sua temperatura de superfície gradualmente aumentando com o tempo. O Sol foi no passado menos brilhante, sendo que no início possuía 75% da luminosidade atual, uma possível razão pela qual vida em terra firme somente existiu nos últimos 1 000 000 000 anos. Em outros 1 000 000 000 anos, o aumento da temperatura fará com que a superfície da Terra torne-se quente demais para possibilitar a existência de água líquida, e portanto, impossibilitará vida na Terra em sua forma atual.
A fusão de hélio sustentará o Sol por cerca de 100 milhões de anos, quando então o hélio no núcleo solar esgotará. O Sol não possui massa o suficiente para converter carbono em oxigênio, e portanto, não explodirá como uma supernova. Ao invés disso, após o término da fusão de hélio, intensas pulsações térmicas farão com que o Sol ejete suas camadas exteriores, formando uma nebulosa planetária. O único objeto que permanecerá após a ejeção será o extremamente quente núcleo solar, que resfriará gradualmente, permanecendo como uma anã branca com metade da massa atual (com o diâmetro da Terra) por bilhões de anos. Este cenário de evolução estelar é típico de estrelas de massa moderada e baixa.
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ZONA DE RADIAÇÃO
Entre 0,25 e 0,7 raio solar de distância do centro do Sol, o material solar é quente e denso o suficiente para permitir a transferência de calor do centro para fora via radiação térmica. Convecção térmica não ocorre nesta zona; apesar da temperatura desta região cair à medida que a distância ao centro solar aumenta (de 7 000 000 K para 2 000 000 K), o gradiente de temperatura é menor do que o gradiente adiabático, não permitindo a ocorrência de convecção. Calor é transmitido por radiação — íons de hidrogênio e hélio emitem fótons, que viajam apenas uma pequena distância antes de serem reabsorvidos por outros íons. A densidade cai 100 vezes (de 20 g/cm³ para 0,2 g/cm³) do interior para o exterior da zona de radiação.
Entre a zona de radiação e a zona de convecção existe uma camada de transição chamada de tacoclina. Esta é uma região onde a mudança súbita de condições entre a rotação uniforme da zona radiativa e a rotação diferencial da zona de convecção resulta em grande tensão de cisalhamento — uma condição onde camadas horizontais sucessivas escorregam umas sobre as outras. A moção do fluido na zona de convecção gradualmente desaparece do topo do tacoclina até a parte inferior desta camada, adquirindo as mesmas características calmas da zona de radiação. Acredita-se que um dínamo magnético dentro desta camada gera o campo magnético solar.
ZONA DE CONVECÇÃO
A zona de convecção é a camada externa do Sol, que ocupa a região entre 0,7 raios solares do centro (200 000 km abaixo da superfície solar) até a superfície. Nesta região, o plasma solar não é denso ou quente o bastante para transferir o calor do interior do Sol para fora via radiação — em outras palavras, não é opaco o suficiente. Como resultado, convecção térmica ocorre na medida em que colunas térmicas carregam material quente para a superfície solar. Quando a temperatura deste material cai na superfície, o material cai na direção da base da zona de convecção, onde recebe calor do topo da zona de radiação, recomeçando o ciclo novamente. Na superfície solar, a temperatura cai para 5 700 K, e a densidade, para 0,2 g/m³ (cerca de 1/10 000 da densidade do ar ao nível do mar).
As colunas térmicas na zona de convecção formam características físicas na superfície do Sol, na forma de grânulos solares e supergranulação. Tais grânulos são os topos de células de convecção, estas possuindo cerca de 1 000 km de diâmetro.
A convecção turbulenta desta parte do interior solar gera um pequeno dínamo magnético que produz pólos norte e sul magnéticos em toda a superfície do Sol. As colunas térmicas são células de Bénard, e portanto, tendem a serem prismas hexagonais.
FOTOSFERA
A superfície visível do Sol, a fotosfera, é a camada sob a qual o Sol torna-se completamente opaco à luz visível.[61] Visto que as camadas superiores à fotosfera também não são opacas à luz visível, a fotosfera é região mais funda do sol que pode ser observada. Nesta, e acima desta camada, luz visível é livre para propagar-se para o espaço, escapando do Sol totalmente. A mudança de opacidade acontece com a diminuição da abundância de íons de hidrogênio (H−), que absorvem luz visível facilmente. A luz visível é produzida por eléctrons que reagem com átomos de hidrogênio, produzindo íons H−.
Imagem do satélite artificial Hinode, de 12 de janeiro de 2007, revelando a natureza filamentar do plasma conectando regiões de diferentes polaridades magnéticas.
Estima-se que a espessura da fotosfera meça algo entre dezenas a centenas de quilômetros, sendo um pouco menos opaca que o ar na atmosfera terrestre. Devido ao fato de que a parte superior da fotosfera é mais fria do que a parte inferior, uma imagem do Sol aparenta ser mais brilhante no centro do que nas laterais do disco solar, fenômeno conhecido como escurecimento de bordo. O espectro de corpo negro da luz solar indica uma temperatura média de 5 775 K (ou 5 502 °C), misturada com linhas de absorção atômicas das camadas tênuas acima da fotosfera. A densidade de partículas da fotosfera é de ~1023 m−3, aproximadamente 1% da densidade de partículas da atmosfera terrestre ao nível do mar. Nesta temperatura, a emissão de luz na fotosfera ocorre em todas as bandas do espectro luminoso, dando ao Sol uma cor branca, que aparenta ser amarela no céu terrestre devido à dispersão da luz na atmosfera terrestre, mais acentuada nos comprimentos de onda azul. A mesma dispersão causa a cor azul característica do céu terrestre.
A temperatura efetiva (a temperatura que um corpo negro do mesmo tamanho precisa ter para emitir a mesma potência) do Sol é de 5 777 K (5 502 oC).
Durante os primeiros estudos do espectro óptico da fotosfera, algumas linhas de absorção encontradas não correspondiam a nenhum elemento químico encontrado na Terra. Em 1868, Norman Lockyer hipotetizou que estas linhas eram causadas por um elemento químico não descoberto, que Lockyer chamou de "hélio", em referência ao Deus grego Hélio. O Hélio seria isolado na Terra 25 anos mais tarde. A camada externa do sol é carregada com finos fios magnéticos carregados com plasma de milhões de graus.
ATMOSFERA
As camadas superiores à fotosfera são chamadas coletivamente de atmosfera solar. Estas camadas podem ser vistas com telescópios operando em todo o espectro eletromagnético do rádio, passando desde a luz visível até os raios gamas. São compostas de cinco zonas principais: a "zona de temperatura mínima" (cromosfera), a região de transição solar (coroa solar) e a heliosfera. A heliosfera, que pode ser considerado a região exterior tênue da atmosfera solar, estende-se além da órbita de Plutão, até a heliopausa, onde forma uma onda de choque com o meio interestelar. A cromosfera e a coroa são muito mais quentes do que a superfície do Sol. Não se sabe com exatidão porque isto acontece; evidências indicam que ondas de Alfvén podem ter energia suficiente para aquecer a coroa.
A camada mais fria do Sol é a região de temperatura mínima, localizada 500 km acima da fotosfera, que possui uma temperatura de 4 100 K. Esta parte do Sol é fria o suficiente para suportar moléculas simples como monóxido de carbono e água, estas que podem ser detectadas por seus espectros de absorção.
Temperatura (linha contínua) e densidade (linha tracejada) da atmosfera solar a partir da base da fotosfera.
Acima da camada de temperatura mínima localiza-se a cromosfera, camada que possui cerca de 2 000 km de espessura e é dominada por espectros de emissões e linhas de absorção. O nome desta camada provém do grego "chroma", que significa "cor", porque a cromosfera é visível como um flash colorido no início e fim de um eclipse total do Sol. A temperatura da cromosfera aumenta gradualmente com a altitude, chegando a até 20 000 K no topo. No topo da cromosfera, hélio torna-se parcialmente ionizado.
Acima da cromosfera localiza-se a zona de transição solar, uma camada fina com cerca de 200 km de espessura. Nela, a temperatura aumenta rapidamente de 20 000 K para níveis próximos a 1 000 000 K. O aumento rápido da temperatura é facilitado pela ionização completa do hélio na região de transição, que diminui significantemente o resfriamento radiativo do plasma. A região de transição não ocorre em uma altitude bem definida. Ao invés disso, forma um tipo de halo em torno de características da cromosfera, tais como espículas e filamentos solares, possuindo uma moção constante e caótica. A região de transição não é facilmente visível da superfície da Terra, mas é facilmente observável do espaço por instrumentos sensíveis ao extremo ultravioleta do espectro eletromagnético.
A coroa solar é a atmosfera estendida externa do Sol, que é muito maior em volume do que o Sol propriamente dito. A coroa expande continuamente no espaço, formando o vento solar, que preenche todo o interior do Sistema Solar. A base da coroa, que localiza-se muito próxima da superfície solar, possui uma densidade de partículas muito baixa, cerca de 1015–1016 m−3 na base, diminuindo com a altitude. A temperatura média da coroa e do vento solar varia entre um milhão e dois milhões de kelvins. A temperatura nas regiões mais quentes alcança 8 a 20 milhões de Kelvins. Atualmente, não existe uma teoria que explique por completo a causa das altas temperaturas da coroa, sendo este um dos maiores problemas da física solar. Porém, sabe-se que parte do calor provém de reconexão magnética.
Heliosfera.
About Heliosphere - From de chanel SKY BEAT Heliosphere | Solar System | Universe size.
A heliosfera, que é a cavidade em torno do Sol preenchida com o plasma do vento solar, estende-se de 20 raios solares (0,1 UA), até o limite do Sistema Solar. Seu limite interior é definido como a camada onde o vento solar torna-se "superalfvénico" — isto é, onde a velocidade do vento solar torna-se maior que a velocidade das ondas de Alfvén. Turbulência e forças dinâmicas fora deste limite não podem afetar o formato da coroa solar, uma vez que informação pode viajar apenas na velocidade das ondas de Alfvén. O vento solar continuamente sopra em direção ao exterior do Sistema Solar dentro da heliosfera, carregando material através do Sistema Solar, até encontrar a heliopausa, a mais de 50 UA do Sol. A moção do vento solar faz com que o campo magnético solar adquira um formato de espiral. Em dezembro de 2004, a sonda espacial Voyager 1 passou por uma região de choque, que cientistas acreditam ser parte da heliopausa. Ambas as sondas Voyagers registraram um aumento no número de partículas energéticas à medida que elas se aproximaram do limite.
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