SOL E CLIMA (1 PARTE)

Escrito por Luigi Mariani

http://www.climatemonitor.it

As observações sobre as manchas solares

A observação do Sol tem uma longa história que se confunde com a história da nossa ciência.  As primeiras observações a olho nu podem ser encontradas em antigos registros chineses, japoneses e coreanos, enquanto as crônicas russas dos testemunhos do século XIV com manchas observadas no Sol,  observáveis pelo filtro fornecido pela fumaça dos incêndios florestais de 1371 (Newton, 1958) .

No século XVII, chegamos à sistemáticas primeiras observações com o telescópio.  Galileu Galilei escreveu  (1564-1642) ao Grão-duque Cosimo II no dia 23 de junho de 1612:

“Eu finalmente encontrei …. estes pontos não estão nem perto do Sol, mas contíguas à superfície do que, onde os outros são produzidos continuamente e outros, se dissolver, como duração curta e longa demais dos outros, nomeadamente, alguns são desfeitas em 2, 3 ou 4 dias et outras últimos 15, 20, 30 e até mais. …..”. mudando de forma … .. “.

Se Galileu observou o Sol em 1611-12, o jesuíta Crisoforo Scheiner (1575-1650) desempenhou suas observações em 1611-1625. Como prova da epoca pioneira, a figura 1 mostra uma gravação tirada do Mundus subterraneus de  Kircher (1628) e inspirada pelas observações de Scheiner.  O Sol é representado como uma grande fornalha de fogo com as áreas mais escuras, manchas solares, descritas como uma espécie de colunas de fumaça.

Figura 1 – A superfície do sol de acordo com  Scheiner, relatado por Kircher em sua Mundus subterraneus de 1628 

Aqueles com a presença e quantidade de manchas solares, então, são as mais antigas informações sobre a atividade da nossa estrela, deve, no entanto, chegar ao século XIX, por ter  a descoberta fundamental do ciclo das manchas solares.  A descoberta foi feita por um farmacêutico de Dessau, Samuel Heinrich Schwabe, que, com base em observações realizadas em completa solidão e que ele começou em 1826, veio à tona a presença de ciclicidade em 11 anos das manchas solares, agora conhecido como o ciclo de Schwabe.  Tudo isso surgiu em 1851 quando Alexander von Humboldt (pai da geografia física) publicou o terceiro volume do Cosmos o trabalho fundamental de Schwabe, incluindo observações de 1826 a cerca de 1850.

Manchas, fáculas, grânulos e IST

O total de energia irradiada do Sol é indicado pelo termo Irradiação Solar Total (IST ou em ingles TSI).  Se nos  referemos ao IST como a quantidade de energia que atinge uma área de 1 m 2 colocada no exterior da Terra na atmosfera e perpendiculares ao raios solares, ele é chamado de “constante solar” (as aspas devem ser feitas para enfatizar o fato que na realidade não é constante) e que custam em média cerca de 1367 W m-2.

As manchas solares são regiões escuras, ou seja, a baixa temperatura (cerca de 4.000 contra 5.800 K fotosfera K – Usoskin, 2008) e, consequentemente a baixa emissoes de energia, cuja presença  é maior durante as fases mais movimentadas do Sol  ou seja a maxima IST.   A aparente contradição entre a presença máxima de superfícies com baixas emissões e atividade máxima é resolvido pelo fato de que as manchas estão concentradas em torno das áreas de altas emissões, as fáculas, que compensam a redução das emissões devido às manchas.  O efeito dass fácula e manchas no IST ao longo de dois ciclos de onze anos entre 1977 e 1994 é descrita na Figura 2.

Figura 2 – Efeito das fáculas e as manchas solares (diagramas acima) STI total de irradiação solar (ver diagrama abaixo) avaliada ao longo de dois ciclos solares entre 1977 e 1994.  Todos os valores estão expressos em W por m2.Note-se que, nos níveis mais altos de atividade de cada ciclo há uma redução da  emissõe solar saindo das  manchas solares, e que ainda é mais que compensada pelo aumento das emissões das fáculas (de Lean et al, 1995 -. Alterado) 

Também deve ser notado que manchas e fáculas (Figura 3) sou responsaveis pelo  80% da variabilidade total no entanto os restantes 20% dessa variabilidade, provavelmente, depende de outras regiões da superfície solar.

Figura  Figura 3 – fáculas e manchas solares fotografadas em 28 de março de 2001 em uma fase de atividade solar alta e exibido no site da NASA http://visibleearth.nasa.gov/view_rec.php?id=12802. Observe as manchas  (áreas com baixas emissões) e a rede de faculae (áreas com altas emissões). A ausência de fáculas e manchas, ao contrário, caracteriza as fases com atividade mínima 

Comparado com o espectro eletromagnético o Sol se comporta como qualquer outro corpo fisico a 6000 K e, portanto ele emite  uma ampla gama  de ondas que variam de radiação de ondas ultra-curta, até ondas  quilômetricas.  A partir dessas radiações (especialmente por raios X, raios gama e ultravioleta C,  as mais nocivos para a vida da Terra, bem como por ondas de rádio decamétricas) a Terra é protegida por as  camadas exteriores da atmosfera.  No chão, em seguida, vem a fração de menos energia ultravioleta (UV A e B 00:28 – 0:38 microns), todas próximas ao’infravermelho visível (0,38-0,76 mícrons) (0,76 a 3 mícrons).  Digo isto porque quando se trata de TSI não devemos falar apenas de quantidade, mas também da qualidade da radiação da nossa estrela.  Deste ponto de vista, atenção especial deve ser dada à componente energética (ultravioleta).

(1 – Continuação)

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Referências citadas no texto

  • Foukal P., 2002.  A comparison of variable solar total and ultraviolet irradiance outputs in the 20th century, Geophysical Resarch Letters, vol. 29,  n º. 23, 2089,   doi: 10.1029/2002GL015474, 2002
  • Foukal P., Frohlich C., Foukal P., Spruit H., Wigley TML , 2006.  Variations in solar luminosity and their effect on Earth’s climate, Nature, Vol 443|14 September 2006|doi:10.1038/nature05072.
  • Foukal P., 2010. How Reconstruction of Solar Irradiance Variation Helps Us Understand Climate Change Heliophysics, Inc., Solar Observer, n.  1/2010, 34-36 (www.heliophysics.com/documents/Solar%20Observer_Final.pdf).
  • HB Hammel e GW Lockwood, 2007. Suggestive correlations between the brightness of Neptune, solar variability, and Earth’s temperature, Geophysical Research Letters, vol. 34, L08203, doi:10.1029/2006GL028764, 2007
  • Happ E., Wolk C. E.  2009. General theory of natural climate variation supported by observation of the changing temperature of the atmosphere and the sea between 1948 and September 2009. (http://climatechange1.wordpress.com/2009/11/08/the-climate-engine/)
  • Newton HW, 1958.  A face do Sol, Sansoni, 301 pp
  • Ottera OH, Bentsen M., Drange H., Suo L., 2010.External forcing as a metronome for Atlantic multidecadal variability, Nature geoscience, Vol. 3, October 2010, published online the 12 SEPTEMBER 2010 |DOI:10.1038/NGEO955
  • Solanki SK, Usoskin IG, Kromer B., Schussler M., Beer J., 2004. Unusual activity of the Sun during recent decades compared to the previous 11,000 years, Nature, vol.  431, 28 OCTOBER 2004, 1084-1087.
  • Usoskin IG, 2008.   A História da Actividade solar ao longo de milênios, sala de Rev. Solar Phys., 5, (2008), 3, 1-88 (diponibile http://www.livingreviews.org/lrsp-2008-3 gratuito)

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