IFSC
Pesquisa em Ensino de Astronomia Envolvendo
o Sol e seu Espectro no Observatório do
CDCC/USP
Silvia Calbo Aroca,
Dr. Dietrich Schiel e Dra. Cibelle Celestino Silva
Apoio CNPq e Vitae
1. Introdução
a. O que está sendo feito no Observatório?
b. Sala Solar
c. Telescópio e Heliostato
d. Espectroscópio
e. Filtro solar Halfa
2. Atividades envolvendo o Sol
a. Estimativa do tamanho e distância até o Sol
b. Cuidados com o Sol
c. Como é o interior solar?
d. O Sol visto por outros “olhos”
e. O ciclo solar e suas influências sobre a Terra
f. O espectro do Sol
3. Atividades Futuras
O que está sendo feito no Observatório?
Sala solar
Telescópio
Heliostato
Esquema do Espectroscópio
Conceitos básicos; Tamanho e Distância até o Sol
Comparação da Terra com um botão de 2 cm de diâmetro, e uma circunferência
representando o Sol feita com giz e um barbante medindo 110 cm (raio do Sol)
Comparação do Sistema Solar com um campo de futebol, assumindo que cada
metro do campo equivale a 50 milhões de Km no espaço
Visita à luneta Grubb e Cuidados com o Sol
-
Como é o Interior do Sol ?
Relação de Manchas Solares com Imãs
As outras Camadas Atmosféricas do Sol
O Sol visto com outros “olhos”
H alfa
Raios X
Novos equipamentos para o Observatório e o Projeto
Registro de uma Observação Solar
Estimativa do tempo de Rotação do Sol
Sol de 07/09/06 a 12/09/06
Sol de 13/09/06 a 18/09/06
Estimativa do Tamanho de uma Mancha Solar
Evolução de Manchas Solares
O que é o Ciclo Solar?
O Ciclo Solar Atual
Será que o Ciclo Solar afeta a Terra?
Mínimo de Maunder (1645-1715)
Pequena era do gelo
Consequências sobre a Terra:
Invernos rigorosos na Europa, Canadá e E.U.A.
Superfície do mar da Noroega e os canais de Veneza congelaram.
Como que o ciclo solar afeta a Terra?
Camadas da Atmosfera Terrestre
GPS informa posição errada devido a variações de densidade da
ionosfera. Sistemas de transmissão de baixa frequência são afetados
(antena).
Aumento da ionosfera de 100
Km, provocando arraste na
órbita do satélite.
Previsto para durar até
início da década de 80,
caiu em 1979.
O satélite é carregada de forma
distinta em suas partes.
Mas a atividade solar pode ser benéfica para
os astronauatas dentro da Estação Espacial ?
Diminuição dos níveis de radiação cósmica !
Por incrível que possa parecer existem radiações mais nocivas que a solar. Uma delas
é a provocada por raios cósmicos. Estes nada mais são, que raios originados de
colisões entre objetos muito massivos no universo como buracos negros ou estrelas
de nêutrons. Estes raios conseguem penetrar a estação espacial ou o corpo de um
astronauta. Durante uma atividade solar intensa, a radiação solar “sopra” os raios
cósmicos para longe libertando os astronautas da estação espacial deste perigo.
A Atividade Solar intensa também pode nos
proporcionar espetáculos
Na figura da esquerda vemos uma aurora. Estas ocorrem durante os períodos em que
há explosões solares como flares intensos e próximas há regiões dos pólos terrestres.
Estas auroras são produzidas na ionosfera quando elétrons energéticos da radiação solar
colidem com moléculas da nossa atmosfera, liberando fótons. O que vemos
são as emissões destes fótons, existem auroras de cores diferentes devido ao fato de
estar ionizando elementos diferentes de nossa atmosfera. Na foto a cor verde da aurora
Indica que foi Oxigênio ionizado. As auroras não são fenômenos
exclusivos da Terra podem ocorrer em outros planetas do sistema solar que também
sofrem influências do Sol. Fonte da figura da esquerda
http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/image/0112/auroradouble_hoffman.jpg
Como sabemos a composição químca de uma estrela?
Como sabemos a composição química de uma estrela?
Para isto os astrônomos usam ferramentas como prismas ou redes de difração (CD). Se
incidir-se luz branca sobre um prisma notar-se-á que do outro lado aparece um arco-íris.
Se combinar-se este prisma com uma fenda colocada no foco do telescópio, uma lente
colimadora de tamanho e distância focal apropriada e um prisma poderemos ver o espectro
do Sol. Neste além das cores do arco-íris veremos também linhas escuras.
Observação do Espectro de Lâmpadas
Fazendo o mesmo procedimento usando o prisma ou a rede de difração para observar
o espectro de lâmpadas de rua como as de Mercúrio ou de Sódio será possível
observar linhas brilhantes. Abaixo temos o espectro do Sol, repare que suas linhas são
escuras ao contrário do que acontece com as lâmpadas. Fonte da figura
Da direita http://www.physics.lsa.umich.edu/demolab/graphics2/7b10_10.jpg
Observação do Espectro Solar
A e B – Bandas de Oxigênio Molecular
C – Hidrogênio (Halfa)
D1 e D2 - Sódio
E - Ferro
F – Hidrogênio (Hbeta)
G - Ferro
H e K - Cálcio
O que são estas linhas brilhantes e escuras no espectro de lâmpadas e do Sol respectivamente?
Estas linhas indicam quais elementos químicos estão presentes no gás que as produziu.
Por exemplo, no caso da lâmpada de Na daria para ver duas linhas bem definidas no
amarelo que chama-se dubleto de Na. Já no caso da lâmpada de Mercúrio vê-se mais
de 10 linhas espectrais de diferentes cores.
Observando atentamente o espectro solar cientistas notaram que as linhas do Sol estão
na mesma posição que as linhas das lâmpadas e que portanto, o Sol seria composto
das mesmas coisas que aqui na Terra. Mas porque as linhas são escuras?
Comparação dos Espectros Observados com o do Sol
No desenho de cima tem-se a luz de uma lâmpada incandescente passando por um
prisma, o observador irá notar um espectro sem linhas ou seja contínuo. No desenho
do meio tem-se a luz de um gás quente iluminando o prisma, nota-se a presença de
linhas brilhantes de emissão. Por fim, no último desenho tem-se um gás frio sendo iluminado
por uma fonte mais quente o gás frio absorve a luz da fonte quente, e pode-se ver linhas
escuras (características do gás frio) no espectro de absorção. Este último fenômeno é o
que ocorre com o Sol, uma vez que seu interior é mais quente do que sua atmosfera e esta
última absorve a radiação solar. O que se observa no espectro do Sol é uma assinatura dos
elementos químicos presentes em sua atmosfera.Figura
http://instruct1.cit.cornell.edu/courses/astro101/images/lec07_04.jpg
Medidas envolvendo Espectroscopia Solar
Medidas de Efeitos Físicos nas linhas espectrais observadas
Uma etapa mais avançada do projeto será a construção de um novo espectroscópio
com resolução suficiente para estudar-se os efeitos Zeeman e Doppler em manchas
Solares. O esquema deste espectroscópio está na figura da esquerda onde vê-se que
o mesmo é composto por um espelho esférico, rede de difração e fenda. A direita,
tem-se uma foto do fenômeno de efeito Zeeman em manchas solares que faz com que
as linhas espectrais se alarguem. Medindo este alargamento será possível estimar o
valor do campo magnético no grupo de manchas estudado. Já o efeito Doppler consiste
em medir a posição das linhas espectrais num extremo do Sol (oeste) e comparar com
o outro extremo (leste) esta medida dará a taxa de rotação solar.
Bibliografia:
Imagens e Dados Diários do So:l www.spaceweather.com
Página de um Especialista em Instrumentação para Observação Solar
no Brasil: http://www.astroimagem.com/nova_pagina_3.htm
Página de Observação Solar no Brasil: http://solar.reabrasil.astrodatabase.net/
Página da NASA: www.nasa.gov