Mistério dos ciclos solares é desvendado

Por que o Sol tem ciclos?

A atividade do Sol flutua em um ritmo de cerca de 11 anos, o que se reflete, entre outras coisas, na frequência das manchas solares, nos impressionantes arcos de plasma quente que atingem a atmosfera solar, em chuvas de partículas e radiação lançadas no espaço em erupções violentas etc.

No mínimo desse ciclo, no entanto, o Sol se acalma visivelmente – o Sol é tipicamente uma estrela muito tranquila e ainda estamos em um dos mínimos mais tranquilos dos últimos 100 anos.

Os cientistas quebram a cabeça há muito tempo tentando desvendar o que causa esse ciclo – o período magnético completo dura 22 anos . As hipóteses indicam que ele deve estar relacionado às condições sob a “pele” da nossa estrela: Uma camada de plasma quente – gás eletricamente condutor – se estende da superfície até 200.000 quilômetros abaixo, e o plasma dentro dessa zona de convecção está constantemente em movimento.

Uma equipe internacional de cientistas, depois de varrer dados coletados ao longo de décadas, conseguiu agora desenhar a imagem mais abrangente dos fluxos de plasma na direção norte-sul do Sol.

O mapa revelou uma geometria de fluxo notavelmente simples: O plasma descreve um único “retorno” em cada hemisfério solar, e o circuito completo entre o retorno do norte e o retorno do sul dura cerca de 22 anos.

Além disso, o fluxo na direção do equador, na parte inferior da zona de convecção, faz com que as manchas solares se formem cada vez mais perto do equador durante o ciclo solar.

“Corrente oceânica” solar

Laurent Gizon e sua equipe descobriram que o fluxo é equatorial na base da zona de convecção, com uma velocidade de apenas 15 quilômetros por hora – o fluxo na superfície solar é polar e atinge até 50 quilômetros por hora.

A imagem geral é que o plasma gira em torno de um loop gigantesco em cada hemisfério. Surpreendentemente, o tempo necessário para o plasma completar o ciclo é de aproximadamente 22 anos – e isso fornece a explicação física para o ciclo de onze anos do Sol.

É quase como uma corrente oceânica da Terra, só que mais simples.

Além disso, as manchas solares emergem cada vez mais perto do equador à medida que o ciclo solar progride. “No geral, nosso estudo apoia a ideia básica de que a deriva equatorial dos locais onde surgem as manchas solares se deve aos fluxos subjacentes do sul,” disse o professor Robert Cameron, membro da equipe.

“Resta entender por que o fluxo meridional solar tem o formato que apresenta e qual é o papel que o fluxo meridional desempenha no controle da atividade magnética em outras estrelas,” acrescentou Gizon.

A heliossismologia foi usada para medir os fluxos internos do Sol. Esses fluxos controlam a evolução do campo magnético global e o número de manchas solares.
[Imagem: Laurent Gizon et al. – 10.1126/science.aaz7119]

Heliossismologia

A equipe fez seu estudo usando a técnica de heliossismologia – a heliossismologia está para a física solar assim como a sismologia está para a geofísica. Os heliossismologistas usam ondas sonoras para sondar o interior do Sol, da mesma forma que os geofísicos usam terremotos para sondar o interior da Terra.

As ondas sonoras solares têm períodos próximos a cinco minutos e são continuamente excitadas por uma convecção próxima à superfície. Os movimentos associados às ondas sonoras solares podem ser medidos na superfície do Sol por telescópios em sondas espaciais ou mesmo por telescópios no solo.

Neste estudo, Gizon e sua equipe usaram observações de ondas sonoras na superfície que se propagam na direção norte-sul através do interior solar. Essas ondas são perturbadas pelo fluxo meridional, viajando mais rápido ao longo do fluxo do que contra o fluxo.

“Ao longo de um ciclo solar, o fluxo meridional funciona como uma correia transportadora que arrasta o campo magnético e define o período do ciclo solar. Ver a geometria e a amplitude de movimentos no interior solar é essencial para entender o campo magnético solar,” disse Gizon.Bibliografia:

Artigo: Meridional flow in the Sun’s convection zone is a single cell in each hemisphere
Autores: Laurent Gizon, Robert H. Cameron, Majid Pourabdian, Zhi-Chao Liang, Damien Fournier, Aaron C. Birch, Chris S. Hanson
Revista: Science
Vol.: 368, Issue 6498, pp. 1469-1472
DOI: 10.1126/science.aaz7119

Fonte: Inovação Tecnológica

Cristiane Tavolaro

Sou física, professora e pesquisadora do departamento de física da PUC-SP. Trabalho com Ensino de Física, atuando principalmente em ensino de física moderna, ótica física, acústica e novas tecnologias para o ensino de física. Sou membro fundadora do GoPEF - Grupo de Pesquisa em Ensino de Física da PUC-SP e co-autora do livro paradidático Física Moderna Experimental, editado pela Manole.

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