LUZ SOLAR - NEUTRINO

Luz solar

Geometria de um eclipse solar total.

A luz solar é a principal fonte de energia da Terra. 

 A constante solar é a quantidade de potência que o Sol deposita por unidade de área diretamente exposta para luz solar.A constante solar é igual a aproximadamente 1 368 W/m² a 1 UA do Sol, ou seja, na ou próxima à órbita da Terra, sendo que o planeta recebe por segundo 50 000 000 GW.^{[nota 4]} Porém, a luz solar na superfície da [[Terra] é atenuada pela atmosfera terrestre, diminuindo a potência por unidade de área recebida na superfície para aproximadamente 1 000 W/m² no zênite, em um céu claro.

A energia solar pode ser coletada através de uma variedade de processos sintéticos e naturais.

A luz solar é indispensável para a manutenção de vida na Terra, sendo responsável pela manutenção de água no estado líquido, condição indispensável para permitir vida como se conhece, e, através de fotossíntese em certos organismos (utilizando água e dióxido de carbono), produz o oxigênio (O₂) necessário para a manutenção da vida nos organismos dependentes deste elemento e compostos orgânicos mais complexos (como glucose) que são utilizados por tais organismos, bem como outros que alimentam-se dos primeiros.

A energia solar também pode ser capturada através de células solares, para a produção de eletricidade ou efetuar outras tarefas úteis (como aquecimento). Mesmo combustíveis fósseis tais como petróleo foram produzidos via luz solar — a energia existente nestes combustíveis foi originalmente convertida de energia solar via fotossíntese, em um passado distante.

Movimento e localização dentro da Via Láctea

Localização do Sol na Via Láctea.

O Sol localiza-se próximo ao limite anterior do Braço de Órion na Nuvem Interestelar Local ou Cinturão de Gould, a uma distância hipotetizada de 7,5 a 8,5 kpc (25 a 28 mil anos-luz) do centro da Via Láctea,^[dentro da Bolha Local, um espaço de gás quente rarefeito, possivelmente produzido por remanescentes da supernova Geminga. A distância entre o braço local e o próximo braço, o Braço de Perseus, é de cerca de 6,5 mil anos-luz. O Sol, e portanto, o Sistema Solar, encontra-se na zona habitável da galáxia.

O ápice solar é a direção do Sol em sua órbita na Via Láctea. A direção geral da moção solar aponta para a estrela Vega, próxima à constelação Hércules, a um ângulo de cerca de 60 graus para a direção do centro galáctico. Para um observador em Alpha Centauri, o sistema estelar mais próximo do Sistema Solar, o Sol apareceria na constelação Cassiopéia.^[123]

Acredita-se que a órbita do Sol em torno do centro da Via Láctea seja elíptica, com a adição de perturbações devido aos braços espirais galácticos e de distribuição não uniforme de massa na galáxia. Além disso, o Sol oscila para cima e para baixo, relativo ao plano galáctico, cerca de 2,7 vezes por órbita. Isto é similar ao funcionamento de um oscilador harmônico simples sem força de arrasto.

Cientistas afirmaram que os eventos de passagem do Sistema Solar nos braços espirais de maior densidade muitas vezes coincide com eventos de extinção em massa na Terra, possivelmente devido a um aumento de eventos de impacto causado por distúrbios gravitacionais de estrelas próximas.

O Sistema Solar completa uma órbita em torno do centro da Via Láctea (um ano galáctico) a cada 225-250 milhões de anos. com o Sol tendo completado entre 20 e 25 órbitas desde sua formação. A velocidade orbital do Sistema Solar em torno do centro da galáxia é de cerca de 251 km/s. Nesta velocidade, o Sol toma cerca de 1,4 mil anos-luz para percorrer um ano-luz, ou oito dias para percorrer 8 UA.

A moção do Sol relativo ao baricentro do Sistema Solar é complicado por perturbações dos planetas. A cada século, esta moção alterna entre retrógrado e prógrado.

Problemas teóricos

Problema do neutrino solar

Número de neutrinos predito em teoria (em amarelo) e observados (em azul), em 2000.

Por muitos anos o número de neutrinos elétron solares detectado na Terra era um terço a metade do número predito no modelo solar padrão. Esta anomalia foi chamada de problema dos neutrinos solares. Teorias que foram propostas para resolver o problema tentaram ou reduzir a temperatura do interior solar para explicar os números menores, ou argumentaram que neutrinos elétron podem oscilar — mudar de sabor — durante a jornada do núcleo solar para a Terra, para os neutrinos tau e múon, ambos indectetáveis com a tecnologia da época.

Vários observatórios de neutrinos foram construídos na década de 1980 para medir o fluxo de neutrinos solares o mais precisamente possível, tais como o Observatório de Neutrinos de Sudbury e Kamiokande. Data destes observatórios eventualmente levou à descoberta que neutrinos possuem uma pequena massa, e que oscilam, mudando de sabor.

Além disso, em 2001, o Observatório de Neutrinos de Sudbury conseguiu detectar diretamente todos os três tipos de neutrino, e descobriu que a emissão solar de neutrinos é aproximadamente a mesma predita no Modelo Solar Padrão, embora dependendo da energia dos neutrinos, neutrinos elétron podem chegar a compor apenas um terço do número total.^[129][131] Esta proporção é similar ao predito pelo efeito Mikheyev-Smirnov-Wolfenstein, que descreve a oscilação de neutrinos em matéria. Como consequência, o problema do neutrino solar é considerado resolvido.

Neutrino

Observação de um neutrino batendo em um próton em uma câmara de bolhas. A colisão ocorreu no ponto onde emanam três faixas da direita da fotografia.

Neutrino é uma partícula sub-atómica dificilmente detectada porque sua interação com a matéria é muito fraca, sua carga é neutra e sua massa extremamente pequena.

A sua formação se dá em diversos processos de desintegração em que sofre transição para um estado de energia mais baixa, como quando o hidrogênio é convertido em hélio no interior do Sol. Neste momento são gerados todos os comprimentos de ondas.

A maioria dos neutrinos que atravessam a Terra são provenientes do Sol, e mais de 50 trilhões deles passam através do seu corpo a cada segundo

 História

Wolfgang Pauli em torno da década de trinta, observou que em vez de ter uma energia de 0,8 MeV, o elétron quando acelerado (emitido), possui uma energia variável entre 0 e 0,8 MeV.

Considerada uma anomalia, o cientista procurou uma forma de adequar matematicamente a prática e a teoria, pois ambas não eram concordantes.

Em torno de 1931, Pauli encontrou vestígios do que poderia vir a ser outra partícula muito pequena que acompanhava o elétron em sua aceleração. Esta foi denominada de “neutrino”.

Somente em 1956, é que se comprovou a existência real do neutrino, pois sua interação era tão pequena que quase não foi possível sua detecção. Fisicamente, o primeiro detector de neutrinos consistia de uma cubo com 400.000 litros de tetracloroetileno.

No início da década de sessenta, foi descoberto em laboratório que os prótons e nêutrons compunham-se de partículas que foram chamadas de quarks.

Em meados da década de oitenta, os quarks, juntamente com outra classe de partículas subatômicas conhecidas como léptons, constituíam os blocos construtores fundamentais de toda matéria.

O neutrino

O neutrino é uma das partículas elementares da matéria/energia (neste caso há que se ter cuidado em dissociar a matéria da energia). Tem o mesmo momento angular intrínseco, spin ou giro da mesma forma que os prótons, elétrons e nêutrons, e diferente dos fótons que têm o dobro do giro ou spin.

Pertence à família dos léptons, sua massa é muito pequena (antigamente se pensava que podia ser nula). O spin do neutrino é 1/2, sua carga elétrica pode ser considerada nula. Esta partícula é formada em diversos processos de desintegração beta, e na desintegração dos mésons K. Pode-se dizer (por enquanto) que existem três tipos de neutrino.

Estão intimamente associados ao elétron, ao tau e ao múon.

Tipos de neutrinos

• Neutrino do elétron = Neutrino eletrônico é associado ao elétron, de número eletrônico +1; neutrino do elétron, seu símbolo é: ν_e
• Neutrino do múon = Neutrino muônico associado ao múon-menos, e de número muônico +1, seu símbolo é ν_μ
• Neutrino do tau = Neutrino tauônico, associado ao tau, e de número tauônico +1, seu símbolo é ν_τ.

Antineutrino

Além dos neutrinos existem os antineutrinos, estes são antipartículas de neutrino. Há três tipos de antineutrinos, um associado ao elétron, um ao múon e um ao tau.

Interações

Os neutrinos sofrem, apenas, interações fracas e gravíticas. Experiências executadas em laboratórios de partículas indicam que se transformam de um tipo em outro durante seu deslocamento. A isto se chama oscilações de neutrinos. Pontecorvo e outros especularam que os neutrinos poderiam ter tais oscilações, pois a quantidade de neutrinos medida que chegavam à terra vindos do Sol eram menores que o predito pela teoria,^[2] mas estas oscilações não eram preditas no Modelo Padrão que descreve as interações das partículas elementares. Este foi a primeira evidência de um fenômeno não descrito pela teoria, e por isto Koshiba e Davis ganharam um Prêmio Nobel em 2002.

A primeira observação direta deste fenómeno foi feita pelo experimento "Opera" (Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus) usando os dados do CERN através de feixes de neutrinos do tipo múon enviados do CERN ao Laboratori Nazionali del Gran Sasso nos quais foram encontrados neutrinos tau (antes disso, apenas o desaparecimento dos neutrinos múon foi observado em laboratório). ^[2]

Matéria transparente

Para a passagem dos neutrinos, a matéria é transparente, isto quer dizer que atravessam a Terra (e presume-se o Sol) praticamente sem perder energia. Além disto, presume-se também que apenas uma pequena fração das partículas é detida pela matéria ordinária.

Para se ter uma idéia da transparência da matéria, suponha-se que houvesse um detector de neutrinos e fótons cuja passagem fosse medida quando provindos do Sol e o aparelho hipotético os deixasse passar, ou seja, apenas contasse a quantidade de ambos. Os fótons após contados seriam detidos pela Terra, os neutrinos não. Quer dizer, ao virar o instrumento para a o chão durante a noite, e posicionando-o enxergando o Sol através da Terra, seriam contados quase em sua totalidade os neutrinos solares, muito poucos seriam detidos, o planeta é transparente.

Astrofísica e Astronomia

Em astrofísica, sabe-se que a detecção de neutrinos é importante para se levantar os meios de observação direta das reações termonucleares no interior do Sol. Estes corpúsculos são testemunhas diretas da evolução de nossa estrela. A densidade de energia em forma de neutrinos na radiação cósmica poderá fornecer muitas respostas acerca de nosso universo. A principal é sobre a idade do universo e a quantidade de matéria/energia negra presente no espaço, com estes dados, pode-se determinar futuramente se o modelo universal é aberto, fechado ou plano. A forma como ocorreu o Big-Bang, a forma do tecido universal e suas distorções, entre outras descobertas que ainda virão.

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 Fonte:

Wikipédia