16: O Sol - Uma potência nuclear

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O Sol emite uma quantidade incompreensível de energia — tanta que sua radiação ultravioleta pode causar queimaduras solares a 93 milhões de milhas de distância. Também é muito antigo. Como você aprendeu anteriormente, as evidências mostram que o Sol se formou há cerca de 4,5 bilhões de anos e vem brilhando desde então. Como o Sol pode produzir tanta energia por tanto tempo?

A produção de energia do Sol é de cerca de 4 × 10 ²⁶ watts. Isso é inimaginavelmente brilhante: mais brilhante do que um trilhão de cidades, cada uma com um trilhão de lâmpadas de 100 watts. Os métodos mais conhecidos de geração de energia estão muito aquém da capacidade do Sol. A quantidade total de energia produzida durante toda a vida do Sol é impressionante, já que o Sol brilha há bilhões de anos. Os cientistas não conseguiram explicar a energia aparentemente ilimitada de estrelas como o Sol antes do século XX.

16.1: Fontes de luz solar - energia térmica e gravitacional
O Sol produz uma quantidade enorme de energia a cada segundo. Como a Terra e o sistema solar têm aproximadamente 4,5 bilhões de anos, isso significa que o Sol vem produzindo grandes quantidades de energia há muito, muito tempo. Nem a queima química nem a contração gravitacional podem explicar a quantidade total de energia irradiada pelo Sol durante todo esse tempo.
16.2: Massa, Energia e a Teoria da Relatividade
A energia solar é produzida por interações de partículas, ou seja, prótons, nêutrons, elétrons, pósitrons e neutrinos. Especificamente, a fonte da energia do Sol é a fusão do hidrogênio para formar hélio. A série de reações necessárias para converter hidrogênio em hélio é chamada de cadeia próton-próton. Um átomo de hélio é cerca de 0,71% menos massivo do que os quatro átomos de hidrogênio que se combinam para formá-lo, e essa massa perdida é convertida em energia (com a quantidade de energia dada pela fórmula E = mc2).
16.3: O Interior Solar - Teoria
Mesmo que não possamos ver o interior do Sol, é possível calcular como deve ser seu interior. Como entrada para esses cálculos, usamos o que sabemos sobre o Sol. É feito inteiramente de gás quente. Além de algumas mudanças muito pequenas, o Sol não está se expandindo nem se contraindo (está em equilíbrio hidrostático) e emite energia a uma taxa constante. A fusão do hidrogênio ocorre no centro do Sol, e a energia gerada é transportada para a superfície por radiação e depois por convecção.
16.4: O Interior Solar - Observações
Estudos de oscilações solares (helioseismologia) e neutrinos podem fornecer dados observacionais sobre o interior do Sol. A técnica da helioseismologia mostrou até agora que a composição do interior é muito parecida com a da superfície (exceto no núcleo, onde parte do hidrogênio original foi convertido em hélio) e que a zona de convecção se estende cerca de 30% da superfície do Sol até o centro.
16.E: O Sol - Uma potência nuclear (exercícios)

Miniatura: É necessária uma quantidade incrível de energia para o Sol brilhar, como tem feito e continuará a fazer por bilhões de anos. (crédito: modificação da obra de Ed Dunens)