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Em quanto tempo a luz do Sol chega na Terra?

A velocidade da luz é constante e imutável no vácuo do espaço, por isso é fácil calcular em quanto tempo a luz do Sol chega na Terra: 8 minutos e 20 segundos. Mas essa é apenas uma média, e não leva em conta o tempo que os fótons, partículas que compõem a luz, levam para sair do interior de nossa estrela. Nesse sentido, eles perdem feio a corrida para os neutrinos!

Na matemática mais simples, a luz se move no vácuo a 300.000 quilômetros por segundo e nosso planeta orbita o Sol a uma distância de 150 milhões de km, aproximadamente. Divida os valores e teremos 500 segundos, ou seja, 8 minutos e 20 segundos.

Os astrônomos usam outros termos e unidades de medidas para descrever esse tipo de informação. Por exemplo, a distância média Sol-Terra recebe o nome de Unidade Astronômica (também conhecida pela sigla UA). Duas UA equivalem à distância entre a Terra e o Sol multiplicada por 2 — ou seja, 300 milhões de km.

Já o tempo que a luz leva para percorrer uma determinada distância nos diz qual distância foi percorrida, e vice-versa. Para facilitar o cálculo, os físicos usam o ano-luz como unidade de medida, sendo 1 ano-luz a distância que a luz percorre durante um ano. Como a luz percorre a distância entre o Sol e a Terra em 8,20 minutos, esta também pode ser descrita como 8,20 minutos-luz; ou ainda 500 segundos-luz.

Os fótons só estão livres para viajar no vácuo quando chegam à superfície solar (Imagem: Reprodução/NASA/Solar Dynamics Observatory)
Os fótons só estão livres para viajar no vácuo quando chegam à superfície solar (Imagem: Reprodução/NASA/Solar Dynamics Observatory)

Há muitas outras curiosidades que podemos aprender sobre a velocidade da luz solar. Uma delas é que o tempo de viajem dos fótons pode variar, porque a órbita da Terra ao redor do Sol é ligeiramente elíptica, variando de 147 milhões a 152 milhões de km. No seu ponto mais próximo do Sol (periélio), a Terra recebe a luz solar em 490 segundos, enquanto no ponto mais distante (afélio), são 507 segundos.

Se o Sol desaparecesse do nada, levaríamos mais de 8 minutos para perceber que alguma coisa errada aconteceu. Mas se nossa estrela simplesmente parasse de fundir hidrogênio em hélio no seu núcleo, a história seria bem diferente — levaríamos muito tempo para sentir alguma diferença, pois os fótons demoram milhões de anos para chegar à superfície solar.

A longa jornada dos fótons

Fótons são as partículas fundamentais “portadoras” da luz (embora ela também seja uma onda) e de todo o tipo de radiação, tais como infravermelha, ultravioleta, rádio, raios-gama e micro-ondas. E, claro, todo o espectro visível, ou seja, as cores que nossos olhos conseguem enxergar. Acontece que os fótons fazem um longo caminho para “sair” das estrelas.

O Sol (e qualquer outra estrela) produz fótons por meio da fusão nuclear de átomos em seu interior. Mas para chegar à superfície, esses fótons passam por incontáveis processos e percorrem uma longa jornada que dura cerca de 100 mil anos. Eles são continuamente emitidos e então absorvidos pelos átomos do Sol e, cada vez que isso acontece, eles perdem energia.

Por isso, se o processo de fusão nuclear do Sol terminasse hoje, ainda haveria muitos fótons para nos fornecer radiação. Na verdade, nossa estrela tem hoje, em seu interior, fótons o suficiente para os próximos milhares de anos. Entretanto, o fluxo de outro tipo de partículas mudaria imediatamente. Estamos falando dos neutrinos.

Fótons encontram bastante dificuldade para sair do núcleo solar, ao contrário dos neutrinos (Imagem: Reprodução/Openstax Cnx/Creative Commons/Lumen Learning)
Fótons encontram bastante dificuldade para sair do núcleo solar, ao contrário dos neutrinos (Imagem: Reprodução/Openstax Cnx/Creative Commons/Lumen Learning)

Neutrinos são outro tipo de partícula fundamental produzida no Sol (e em outros lugares, como o núcleo de nosso planeta) e trazem algumas informações sobre nossa estrela. Como eles quase não interagem com a matéria, podem atravessar o Sol imediatamente após serem formados no núcleo solar.

Ao analisar o fluxo de neutrinos solares detectados na Terra, os cientistas podem medir o tamanho e a temperatura do núcleo solar. Foi dessa forma que eles concluíram que as reações nucleares ocorrem apenas nas porções 20 a 25% mais internas do Sol. Também deste modo eles podem descobrir em pouco mais de 8 minutos que este mesmo núcleo parou de produzir fótons.

Em outras palavras, levaria muito tempo para começarmos a sentir os efeitos de um apocalipse solar, caso a fusão nuclear parar de acontecer agora. Por outro lado, o fluxo de neutrinos mudaria imediatamente e os cientistas que trabalham em detectores de neutrinos saberiam o que aconteceu em pouco mais de 8 minutos.

Fonte: Canaltech

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