Um fóton nascido no núcleo do Sol pode levar até 170.000 anos para abrir caminho até a superfície. Um neutrino nascido na mesma reação de fusão, no mesmo instante exato, faz a mesma jornada em 2,3 segundos. Essa lacuna diz mais sobre o que o Sol realmente é – um reator denso e turbulento, não apenas uma bola de fogo – do que quase qualquer outro fato sobre ele.
O Sol é a estrela no centro do Sistema Solar, a fonte essencialmente de toda a luz, calor e energia que tornam possível a vida na Terra. É perto o suficiente para ser estudado em detalhes e ordinário o suficiente, para as estrelas, para nos ensinar sobre bilhões de outros que nunca visitaremos.
Essa combinação de familiaridade e estranheza a torna digna de um olhar mais atento. Sua superfície é milhões de graus mais fria do que a atmosfera fina acima dela, sua forma está mais próxima de uma esfera perfeita do que qualquer outra coisa já medida, e as naves espaciais apenas recentemente conseguiram voar através de sua borda externa e sobreviver para relatar.
Uma Esfera Mais Redonda do que Qualquer Outra Coisa que Já Medimos
O Sol é enorme segundo qualquer padrão humano – seu diâmetro é cerca de 1.391.400 km, cerca de 109 vezes o da Terra, o que o torna o maior e mais massivo objeto do Sistema Solar. Por si só, representa cerca de 99,86% da massa total do Sistema Solar; tudo o mais, de Júpiter ao menor asteroide, é o que sobra. Para colocar a lacuna de massa em termos humanos, levaria mais de 330.000 Terras para equilibrar o Sol em uma escala, e 1,3 milhão de Terras para preencher seu volume.
Apesar dessa massa, o Sol está notavelmente próximo a uma esfera perfeita. Medições de satélite descobriram sua oblatidade – o quanto se protuberancias no equador em comparação com o achatamento nos polos – apenas cerca de 8 milionésimas. Isso o torna, por essa medição, o objeto natural mais próximo de uma esfera perfeita jamais observado. Para um objeto feito inteiramente de plasma turbulento sem uma superfície rígida para manter sua forma, essa precisão é inesperada; implica que a gravidade do Sol domina completamente sua dinâmica interna, tanto que até mesmo a rotação rápida mal a distorce.
Falando em rotação, o Sol não gira como um planeta sólido. Medido em relação às estrelas de fundo, seu período de rotação é cerca de 25,6 dias no equador, mas 33,5 dias nos polos – uma diferença chamada rotação diferencial, possível apenas porque o Sol é fluido em todos os lugares em vez de um corpo rígido.
Um Núcleo Quente o Suficiente Para Fundir Átomos, uma Superfície Fria em Comparação
No centro do Sol, as temperaturas chegam perto de 15,7 milhões de kelvin e as densidades aumentam para 150 g/cm³ – cerca de 150 vezes a densidade da água líquida – condições extremas o suficiente para sustentar a fusão nuclear. Essa fusão é o que faz o Sol brilhar, mas a energia que ela libera não viaja diretamente para fora. É absorvida e re-emitida repetidamente pelo plasma circundante, um processo tão lento que o atraso de fóton de até 170.000 anos descrito acima é uma consequência direta de como o interior do Sol é completamente embalado.
O processo de fusão dominante é a cadeia próton-próton, mas um caminho secundário chamado ciclo CNO atualmente fornece cerca de 0,8% da energia do Sol – uma pequena fração hoje, mas uma que os astrônomos esperam crescer conforme o Sol envelhece e fica mais brilhante ao longo de bilhões de anos. Quando a energia gerada por essa fusão finalmente atinge a superfície, a temperatura caiu enormemente: a superfície do Sol, ou fotosfera, fica a apenas cerca de 5800 K, uma pequena fração da temperatura do núcleo.
Essa queda acentuada do núcleo para a superfície coloca o próximo quebra-cabeça, porque a atmosfera acima da superfície inverte completamente a tendência.
Uma Atmosfera que Fica Mais Quente Quanto Mais Você Vai
Imediatamente acima da fotosfera de 5800 K fica a coroa, a atmosfera externa do Sol – e é dramaticamente mais quente, não mais fria. A coroa em média 1.000.000 a 2.000.000 K, e suas regiões mais quentes atingem 8.000.000 a 20.000.000 K. Ainda não há uma teoria completa que explique por que a coroa é tão mais quente do que a superfície em que se senta, embora a reconexão magnética seja conhecida por fornecer pelo menos parte do calor. Permanece uma das questões abertas mais persistentes do Sol.
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Estudar a coroa de perto só se tornou possível recentemente. Em abril de 2021, a Parker Solar Probe da NASA se tornou a primeira nave espacial a voar através dela, cruzando a coroa em distâncias heliocêntricas de 16 a 20 raios solares e sobrevivendo a condições para as quais nenhuma missão anterior foi construída para suportar. Atingir essa fronteira levou mais de seis décadas de história dos voos espaciais – um lembrete de quão hostil o ambiente imediatamente em torno de nossa própria estrela ainda é.
A coroa também não fica confinada perto do Sol. Fluindo para fora, ela se torna o vento solar, que viaja por todo o Sistema Solar até atingir a heliopausa a mais de 50 ua (7,5 bilhões de km) do Sol. A Voyager 1 cruzou essa fronteira no espaço interestelar em 25 de agosto de 2012, a cerca de 122 ua (18,3 bilhões de km) de distância – prova de que a influência do Sol se estende muito além dos planetas antes de eventualmente ceder o resto da galáxia.
Brilhante o Suficiente para Superar Todas as Outras Estrelas Combinadas
Da Terra, o Sol tem uma magnitude aparente de -26,74, tornando-o de longe o objeto mais brilhante do céu. Esse número se traduz em quase 13 bilhões de vezes mais brilhante do que Sírius, a próxima estrela mais brilhante, que tem uma magnitude aparente de -1,46. A lacuna é realmente uma questão de distância, não de potência bruta: o Sol fica a apenas cerca de 93 milhões de milhas (150 milhões de quilômetros) da Terra, enquanto todas as outras estrelas ficam a trilhões de milhas de distância – perto o suficiente para que sua luz ofusque todos os outros pontos do céu noturno combinados.
Manchas Solares, Erupções e Saliências: O Tempo do Sol
A superfície do Sol não é estática. As manchas solares – manchas mais frias e escuras causadas por campos magnéticos concentrados – têm temperaturas centrais de cerca de 3.000 a 4.500 K em relação a uma fotosfera circundante de cerca de 5.780 K, e variam enormemente em tamanho, de 16 km até 160.000 km de diâmetro. Seu número sobe e desce em um ciclo solar de 11 anos, tornando as contagens de manchas solares um dos indicadores mais antigos continuamente rastreados de atividade solar.
Mais violentas são as erupções solares, liberações repentinas de energia magnética classificadas por brilho de raios X em uma escala de letras. Erupções graves da classe X10 ocorrem cerca de oito vezes por ciclo de 11 anos, enquanto pequenas erupções da classe M1 acontecem aproximadamente 2.000 vezes no mesmo período – um lembrete contundente de que os surtos mais extremos do Sol são raros precisamente porque são extremos. As erupções foram identificadas pela primeira vez em 1859, quando os astrônomos Richard Carrington e Richard Hodgson observaram independentemente uma projetando a imagem do Sol através de um telescópio, décadas antes de qualquer um entender o que significava um campo magnético no Sol.
As saliências solares são mais tranquilas, mas visualmente impressionantes: alças de plasma relativamente frio ancoradas à superfície e arqueadas na coroa. Como a própria coroa, são normalmente muito fracas para serem vistas contra o brilho do Sol e ficam visíveis a olho nu apenas durante um eclipse solar total. A maior saliência já registrada se estendeu por mais de 800.000 km – aproximadamente o comprimento de um raio solar – arqueando-se de uma estrela que, na escala da galáxia, é um tamanho bastante ordinário.
Uma Estrela em Movimento
O Sol e todo o seu sistema planetário não estão parados. O Sistema Solar viaja pela Via Láctea em uma velocidade média de 450.000 milhas por hora (720.000 km/h) – rápido o suficiente para atravessar os Estados Unidos continentais em menos de 30 segundos. No entanto, mesmo nessa velocidade, uma órbita completa da galáxia leva cerca de 230 milhões de anos, um período tão longo que o Sol completou apenas cerca de 20 órbitas dessas desde sua formação. A escala é relativa: uma estrela que ofusca tudo mais em nosso céu por bilhões de vezes é, da perspectiva da Via Láctea, apenas uma luz em um carrossel que se move muito lentamente.