Como as outras estrelas, o Sol é
composto principalmente de gás hidrogênio. A temperatura na superfície do Sol é
de 5.538°C (10.000°F), mas sobe para
cerca de 15.000.000°C (27 milhões de graus F) em seu núcleo. A temperatura e pressão são tão altas que lá ocorrem reações
nucleares. Funde átomos de hidrogênio,
H, para formar hélio, He, e libera uma enorme quantidade de energia no
processo.A energia feita em reações nucleares no núcleo do Sol viaja para fora
através de camadas intermediárias do Sol. Na zona de radiação, a energia
gradualmente viaja para fora repetidamente como átomos que absorvem e emitem
energia produzida no núcleo. Mais perto da superfície, na zona de convecção,os gases quentes sobem até a superfície, esfriam,
e afundam novamente. Isto produz um padrão na superfície do Sol.Quase toda a luz emitida pelo Sol vem da fotosfera, ou da superfície visível. Na verdade, o Sol não
tem uma "superfície" real porque é uma bola de gás muito quente. A
camada do Sol que emite luz visível é o que vemos como a superfície solar. A
maior parte desta luz está em comprimentos de onda visíveis, mas as regiões
mais altas da atmosfera do Sol emitem luz que variam de raios-X a comprimentos de onda de rádio.Você já se
perguntou o que seria como ver as coisas no mundo que estão além dos limites de
sua visão normal ... como raios- X ou radiação de calor. Você teria muito mais
informações sobre o mundo ao seu redor. Vamos dá um passeio pelo nosso mundo como você nunca viu antes.Se você
pudesse ver além da luz vermelha, como seria o mundo? A luz antes da vermelha é
chamada de infravermelha. A luz infravermelha é emitida por objetos quentes ...
como você. Este tipo de luz é invisível. Todos os objetos quentes (e não apenas
pessoas) irradiam no infravermelho. Objetos mais quentes emitem mais radiação
infravermelha. Objetos muito quentes irradiam
outros tipos de luzes, além do infravermelho.
Alguns animais e
insetos na Terra pode ver os tipos de energia radiante que estão fora da faixa
visível para os humanos. Alguns tipos de serpentes chamadas jararacas pode ver no infravermelho.
Jararacas são capazes de encontrar pequenos animais para comer, mesmo na
escuridão. Elas vêem a luz infravermelha emitida pelos animais. As jararacas
têm pequenos buracos ao lado de seu rosto que são usados para sentir a radiação infravermelha. Quando elas deslocam
a sua cabeça de um lado para outro, elas acham o pequeno animal, determinando a
direção da radiação mais intensa. As abelhas podem ver a luz ultravioleta. Este
é um tipo de luz além do violeta ou roxo e é responsável por nos causar
queimaduras solares na pele se ficarmos no Sol por muito tempo.Existem outras
formas de luzes (chamada energia radiante). Algumas carregam informações para
nós sobre eventos explosivos violentos no universo, algumas nos dizem sobre o
nascimento de estrelas, outras nos dizem como mudam nosso Sol ao longo do
tempo. Todas essas visões do mundo seriam
nossa, se pudéssemos ver além dos
limites da visão humana. A tecnologia moderna nos dá estes pontos de vista.
De onde vem a energia radiante. Para descobrir a causa
da energia radiante, temos de olhar profundamente no coração da matéria. Mesmo
que a matéria pareça sólida, é realmente composta de minúsculas partículas
chamadas átomos. Se você pudesse encolher a um átomo e olhar para dentro, você
encontraria o espaço quase vazio. No centro do átomo está um núcleo denso
composto de prótons e nêutrons. Se você pudesse estar no núcleo e olhar para
fora, você veria muito longe os elétrons circundando o núcleo em órbitas
dispostas em conchas chamadas camadas.
Para chegar à camada, primeiro você teria que viajar para fora cerca de 10.000
vezes o diâmetro do núcleo.
Núcleo atômico - O átomos são compostos de um núcleo maciço central, rodeado por um enxame
de elétrons em movimentos rápidos. O núcleo é composto de prótons e, na maioria
dos casos, de nêutrons também. Quase toda a massa (mais de 99%) de um átomo
está contida no núcleo denso. Um núcleo atômico é muito, muito menor que um átomo.
A nuvem de elétrons que "orbita" o núcleo, define o "tamanho" de um átomo que é
aproximadamente 100.000 vezes maior que seu núcleo. Por exemplo, um átomo de
hélio tem um tamanho de cerca de 1 Ångström (0,1 nanômetros ou 10 -10
metros), enquanto seu núcleo tem apenas 1 femtometer (10 -15 metros)
de diâmetro. Se você faz um modelo em escala de um átomo com um núcleo
do tamanho de uma ervilha, os elétrons movem-se em torno de um espaço maior do
que um grande estádio desportivo! Um átomo é principalmente espaço vazio. O
número de prótons no núcleo determina o tipo de elemento do átomo. O número de prótons de um
elemento é chamado de " número atômico ". Por exemplo, o hidrogênio
tem um número atômico um, já que todos
os átomos de hidrogênio têm um próton em seu núcleo. O carbono tem 6 prótons,
portanto, seu número atômico é 6; o oxigênio tem 8 prótons, portanto, seu
número atômico é 8. O urânio tem 92 prótons, portanto, seu número atômico é 92.
Se contarmos o número de prótons e nêutrons, nós temos a massa atômica de um
átomo. A maioria dos elementos vêm em versões diferentes, chamados de "
isótopos ", com diferentes números de nêutrons. Por exemplo, a forma mais
comum de carbono é carbono-12, ((12
C); são isótopos de carbono que tem 6 prótons e 6 nêutrons e, portanto, uma
massa atômica doze. Outro isótopo de carbono, o carbono-14, (14 C),
tem 6 prótons e 8 nêutrons, por isso tem massa atômica quatorze. O 14C é
radioativo e é usado para determinar as idades das coisas velhas em uma técnica
chamada "datação por carbono". Às vezes, os elétrons são despojados
de um átomo. Se um átomo perde um ou mais de seus elétrons, o núcleo é chamado
de íon. Íons movendo-se em alta velocidade formam um tipo de radiação
de partículas. Esses íons são normalmente feitos de núcleos relativamente
pequenos, como o núcleo de um átomo de hidrogênio (um único próton) ou um núcleo
de um átomo de hélio (dois prótons e dois nêutrons). Eles podem ser muito
maiores, embora, alguns raios cósmicos sejam de íons de átomos muito mais pesados.
A nuvem de elétrons que "orbita" o núcleo do átomo e define o seu "tamanho"
é 100.000 vezes maior que o núcleo desse
mesmo átomo.Os prótons são carregados positivamente, os elétrons são carregados
negativamente e os nêutrons não têm cargas. Quando você olha para o núcleo,
você ver que o número de prótons abaixo de você, é igual ao número de elétrons girando a toda velocidade acima de você.
Desde que cargas opostas se atraem, os elétrons são mantidos em órbita em torno
do núcleo atômico pela força de atração
eletromagnética dos prótons carregados positivamente desse mesmo núcleo. Mas
como pode ser visto ao olhar por fora do átomo, as cargas negativas dos
elétrons equilibram exatamente as cargas positivas dos prótons tornando o átomo
eletricamente neutro. Os elétrons podem escapar de suas órbitas e libertar-se
do átomo por colisões ou interações com energia radiante. O átomo, agora chamado
de íon, fica com um excesso de carga
positiva.O segredo por trás da energia radiante situa-se no movimento de
partículas carregadas dentro deste mundo subatômico. A energia radiante,
chamada "radiação eletromagnética", é gerada toda vez que um elétron abandona um átomo,
muda sua órbita ao redor de um átomo ou vibra para frente e para trás. Através
destas mudanças sofridas pelo átomo, o elétron cria um campo elétrico. É um
fato observado que quando um campo elétrico está variando, aparece um campo
magnético. E quando um campo magnético está variando, um campo elétrico
aparece. Isto é como uma onda eletromagnética funciona e como ela é capaz de
viajar distâncias imensas de estrelas distantes até nossa pequena vizinhança solar. A variação no
campo da onda elétrica produz um campo magnético que por sua vez cria um outro
campo elétrico e assim por diante. Se você observar os campos elétricos e
magnéticos quando a onda passa, você vai notar a alternância das mudanças dos
campos para cima e para baixo. A distância espacial entre picos no campo é
chamado de "onda". O número de picos por segundo que um observador
observa durante a passagem em movimento de uma onda é chamado "freqüência". Os campos elétrico e
magnético da onda estão separados de 90 graus e ambos os campos apontam 90
graus para fora da direção da onda que se move.
A forma mais familiar de energia
radiante é a luz visível. Seu olho é um detector maravilhoso da luz visível. Diferentes
freqüências de luz produzem diferentes sensações nos olhos que interpretamos
como cores. Os nossos olhos detectam a luz usando componentes sensíveis a luz chamados
bastonetes e cones. Os cones são usados quando a luz é intensa, como
durante o dia. Com os cones podemos ver diferentes cores da luz. Os bastonetes são
usados quando a luz é muito fraca. Os bastonetes (Rods) não podem detectar cores. É por isso que as
coisas aparecem como tons de cinza durante a noite. Nossos olhos são os mais sensíveis
à luz na parte amarela-esverdeada do espectro. Não deve ser nenhuma surpresa
que os picos de luz do Sol situam-se aqui também.Nós podemos ver apenas uma parte muito
pequena da energia radiante ... a parte visível. O resto é invisível aos nossos
olhos. De onde vem a energia radiante?A Terra está rodeada por um mar de
energia radiante. A maioria da energia radiante que atinge a nossa Terra vem do
Sol e de outros objetos da galáxia e do universo. Estrelas explodindo e objetos
muito quentes emitem uma grande quantidade de luz que é invisível aos nossos
olhos. As estrelas normais irradiam,
pelo menos, parte de sua energia como luz visível. Nosso próprio Sol e as estrelas
que vemos emitem uma grande quantidade de luz visível. Os objetos quentes que
vemos na Terra emitem radiação infravermelha. A radiação rádio e microondas vêm
de objetos muito frios ou de elétrons em movimento no espaço. Imagine que você
encontrou um par de óculos especiais que não só lhe deu visão telescópica, como
também lhe deu a capacidade de ver todas as formas de energias radiantes. O
universo em luz visível contém todas as estrelas e galáxias conhecidas que você
vê quando você olha para o céu noturno. A digitalização dos raios
ultravioletas no seu curso para os raios gama, faria você começar a ver os
eventos cada vez mais violentos (como estrelas explodindo e os buracos negros).
A digitalização para baixo do infravermelho no seu caminho para as ondas de
rádio ver os eventos de menor energia: plantas, animais, pessoas e edifícios
que irradiam energia de calor, grãos de poeira interestelar que irradiam para o
espaço, os elétrons em movimento no espaço, a radiação de microondas deixada
pelo nascimento do universo. Nós podemos realmente olhar para todos os tipos de
luzes que atingem a Terra com a ajuda de grandes telescópios situados acima da
atmosfera em naves espaciais, foguetes e balões.
Qualquer
átomo pode ser considerado como formado por um núcleo em torno do qual se movem
pequenas partículas, os elétrons. O movimento dos elétrons não se processa de
um modo qualquer; são permitidos apenas certas classes de movimentos, e a cada
uma delas está associada uma certa quantidade de energia. Quanto mais próximos
estão os elétrons em relação ao núcleo, menor é a energia do átomo. Diz-se que
o átomo está no estado fundamental quando possui a menor energia possível. Se
sua energia aumenta, ele passa a um de seus vários estados excitados, que
correspondem a níveis de energia mais elevados. Um átomo está normalmente no
estado fundamental, mas pode passar a um estado excitado se absorver energia.
Há vários modos de produzir a excitação: pela passagem de uma descarga elétrica
no material, pela absorção de luz, pelos choques entre átomos, que ocorrem a
altas temperaturas.O átomo sempre tende a voltar ao estado energético mais
baixo. Quando ele passa de um nível excitado ao estado fundamental, a diferença
de energia deve ser liberada. Ocorre então emissão de luz de outra radiação
eletromagnética. De acordo com a teoria quântica, essa radiação é emitida do
átomo sob forma concentrada-como uma espécie de partícula, o fóton.Fótons de uma luz pura, de um
único comprimento de onda (luz monocromática) são iguais entre si: todos
eles transportam a mesma energia.Na maioria dos casos, o estado excitado tem
uma vida muito breve, da ordem de 10 nanosegundos (1ns = 10-9s). E
logo o átomo retorna ao estado fundamental.
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