O Bóson de Higgs

De tempos e em tempos ouvimos notícias no rádio, televisão, internet e etc sobre uma “coisa” chamada Bóson de Higgs, mas alguém tratou de arrumar um apelido para o Bóson de Higgs que acabou ficando famoso como “partícula de Deus.”
Porque partícula de Deus ?
O apelido foi dado pelo físico Leon Lederman, vencedor do Prêmio Nobel em Física, pelo fato de o bóson de Higgs ser a partícula que tem a propriedade de fazer com  que todas as outras tenham diferentes massas, é uma simples analogia com a história bíblica da Torre de Babel, em que Deus, em um dos seus acessos de fúria, faz com que todos falem línguas diferentes. Do mesmo modo, o Bóson de Higgs faria com que todas as partículas tivessem massas diferentes. A maior parte da comunidade científica prefere o termo bóson de Higgs.

Mas o que é o  Bóson de Higgs…?
Bem resumidamente: Diferentes partículas subatômicas são responsáveis por dar a matéria propriedades diferentes. Uma das propriedades mais misteriosa e importante é a massa. Algumas partículas, como prótons e nêutrons, têm massa. Outros, como os fótons, não. Acredita-se que o bóson de Higgs, ou “partícula de Deus”, pode ser a partícula que dá massa à matéria.
Antes de tudo vamos tentar entender o que são as quatro forças fundamentais do universo conhecido e uma pequena introdução à física de partículas antes de chegarmos ao Bóson de Higgs…Assista o vídeo abaixo e uma explicação bem didática
Toda a matéria é composta de quarks e léptons. Três quarks se unem para formar prótons e nêutrons. Os prótons e nêutrons se unem para formar os núcleos atômicos.
Os Léptons aparecem na natureza em dois tipos: eletricamente carregadas e neutro. Os Léptons neutros são chamados neutrinos e dificilmente interagem com a matéria. Há três tipo de léptons carregados, mais leves do que o elétron. Os Elétrons, que são carregadas negativamente, são atraídas para os núcleos, que são carregados positivamente, para formar os átomos. Uma boa representação de um átomo é uma nuvem de elétrons que giram em todas as direções em torno de um núcleo (prótons e nêutrons). Como os átomos formam tudo no universo, quarks e léptons são os blocos fundamentais da natureza.

Existem quatro forças fundamentais. A mais conhecida é a gravidade, que mantém os seres humanos e outros objetos presos à Terra e faz com que a Lua gire ao redor da Terra e a Terra  ao redor do sol. A gravidade é gerada pelos objetos com massa. Mas porque a gravidade é uma força tão fraca ? e só  corpos de grande massa, como a Terra e o Sol, criam um efeito significativo. No mundo subatômico, onde prótons, nêutrons e elétrons são extremamente leves, a gravidade não desempenha nenhum papel.
A segunda força fundamental é uma combinação de três forças que se pensava ser independentes umas das outras: magnetismo, a força elétrica e da interação da foça nuclear fraca. A força eletromagnética é a fonte de todas as forças macroscópicas, exceto as criadas pela gravidade.
A terceira é a força nuclear forte que une prótons e nêutrons para formar um núcleo atômico e inibe a repulsão entre prótons, carregados positivamente, evitando assim a sua dispersão. As forças fortes são aquelas responsáveis pelos fenômenos que ocorrem a curta distância no interior do núcleo atômico.
A quarta força é a nucler fracas, são aquelas que explicam os processos de decaimento radiativo, tais como o decaimento beta nuclear.
Nota: O Modelo Padrão da física de partículas fornece uma descrição da matéria microscópica e suas interações fundamentais.

O Grande Colisor de Hádrons (LHC) é um enorme instrumento científico, perto de Genebra, na fronteira entre a Suíça e a França. É um acelerador de partículas usado por físicos para estudar as menores partículas conhecidas. Ele vai revolucionar a nossa compreensão, do mundo atômico até a vastidão do Universo.
No Grande Colisor de Hádrons os pesquisadores devem esmagar partículas em velocidades muito altas. Com a energia resultante da colisão que é suficientemente elevado, a partícula é convertida em pedaços menores de matéria, um dos quais pode ser um bóson de Higgs. A partícula de Higgs só vai durar por uma fração de segundo.

O Grande Colisor de Hádrons pode recriar as condições no universo quando tinha menos de um trilionésimo de segundo de idade. A imagem acima é um dos enormes detectores de partículas do colisor, chamado de Compact Muon Solenoid.

Dois feixes de partículas subatômicas chamadas “hádrons”  ou prótons ou íons de chumbo viajam em direções opostas dentro do acelerador circular, ganhando energia a cada volta (quase na velocidade da luz). Os físicos usam o LHC para recriar as condições existentes logo após o Big Bang, colidindo as duas partículas de frente com energia muito elevada. Equipes de físicos de todo o mundo, então, analisam as partículas criadas nas colisões usando detectores especiais em uma série de experimentos dedicados ao LHC. A

Vamos a uma analogia
Imagine duas agullhas de costura viajando uma em direção a outra, quase na velocidade da luz. Elas são lançadas a uma distância de 10Km uma da outra e irão se encontrar no meio do caminho, uma colidindo com a ponta da outra….
Essa colisão entre partículas produz uma energia de aproximadamente 14 teraeletrovolvolts. É uma colisão equivalente entre dois trens de 500 toneladas a uma velocidade de 80 Km/h.A energia liberada é imensa.

Com já  foi dito, o universo conhecido é feito de partículas de matéria diferentes e quatro forças (gravidade, eletromagnetismo, força nuclear forte e força nuclear fraca). Entre essas partículas, você encontrará seis quarks e seis léptons. Quarks formam os prótons e nêutrons, enquanto os membros da família do lépton incluem o elétron e o neutrino.
Os cientistas não estão inteiramente certo porque algumas partículas parecem não ter massa, como no caso dos fótons, e outros são “maciças.” O modelo padrão prevê que existe uma partícula elementar, o bóson de Higgs, que produz o efeito de massa. A Confirmação do bóson de Higgs seria um marco importante na nossa compreensão da física. O mecanismo de Higgs propõe que há um campo que permeia o Universo, o campo de Higgs. É um campo que deveria ser responsável pela gênese de massa inercial (e, por causa do princípio da equivalência de Einstein, a massa gravitacional).

Cada partícula em nosso universo “flutua” no campo de Higgs. Através dessa interação, cada partícula tem sua massa. Diferentes partículas interagem com o campo de Higgs com forças diferentes, daí algumas partículas são mais pesadas (tem uma massa maior) do que outros). Algumas partículas não têm massa, elas não interagem com o campo de Higgs.
O campo de Higgs não é considerada uma força. Ele não pode acelerar as partículas, e não transfere energia. No entanto, ele interage com todas as partículas (exceto as sem massa).
O bóson de Higgs tem muitas maneiras de interagir com todos os outros tipos de partículas, diferente do campo de Higgs que apenas envolve a massa…
É um tema relativamente complexo, mas o vídeo abaixo pode ajudar a entender melhor….Eu recomendo…!

EMP Pulso Eletromagnético

Quem tem mais de 40 anos lembra da chamada guerra fria entre Estados Unidos e a antiga União Soviética ou aqueles que por meio de revistas, livros, internet ou qualquer outro meio de comunicação tomaram conhecimento dessa parte da história recente…Essas duas nações estavam constantemente em sinal de alerta atômico e ao mesmo tempo nenhuma delas queria ser a primeira a apertar o botão vermelho.
Eu sempre considerei a tecnologia soviética mais avançada que a tecnologia americana e tenho motivos para crer nisso, prova disso é que os americanos não entendiam porque os russos desenvolveram uma tecnologia mais avançada em termos de válvulas termiônicas, deixando de lado os transistores e circuitos integrados a base de material semicondutor, portanto.

Os americanos suspeitavam que havia algo nas válvulas que as tornavam superiores em alguns aspectos aos transistores que eram bem menores e necessitavam menos energia. E os estrategistas americanos, não puderam inicialmente perceber exatamente o que estava por traz disso….
A resposta para essa questão surgiu com um estudo mais profundo sobre o que ocorreria com a explosão de uma bomba atômica nas camadas altas da atmosfera: Uma produção enorme de EMP (abrviação em inglês de Electro-Magnetic-Pulse ou Pulso Eletromagnético).
A ideia dos russo era brilhante: Entre a Terra e a alta atmosfera do nosso planeta (ionosfera) que se comporta como como um condutor elétrico, há a atmosfera que se comporta como isolante. O resultado disso é que a alta atmosfera e a própria Terra formam um gigantesco capacitor capaz de armazenar uma tremenda carga elétrica. Foi calculado que a Terra se comporta como um capacitor esférico de aproximadamente 1 Farad e que a tensão desenvolvida entre as armaduras(ionosfera e a Terra) chegaria a milhões de volts.

Segundo Roble e Tzur (1986), em condições de tempo bom, existe um campo elétrico atmosférico, de aproximadamente 100 V/m, que aponta para baixo, da carga positiva (distribuída na atmosfera próximo à superfície da Terra) para a carga negativa (distribuída na superfície da Terra).
A explicação para a existência deste campo elétrico foi apresentada por Charles T.Wilson, em 1929, que considerou a Terra como sendo um capacitor esférico. Uma das placas deste capacitor é a superfície da Terra, enquanto que a outra placa é uma camada da atmosfera, conhecida como ionosfera, cuja base situa-se a uma altitude de aproximadamente 50 km. O ar, cuja condutividade é muito baixa quando comparada com a condutividade do solo, que por sua vez é da mesma ordem de grandeza da ionosfera. Esta hipótese ficou conhecida como teoria do capacitor esférico (Rakov e Uman, 2003). Entre a ionosfera e a superfície da Terra há uma diferença de potencial de 200.000V (Rycroft, Israelsson e Price, 2000).

Se um artefato atômico fosse detonado nas camadas altas da atmosfera ocorreria a ionização do local da explosão pelo calor gerado a esse enorme capacitor seria colocado em curto descarregando toda sua energia. Essa energia produzida, um pulso eletromagnético, ou seja, uma onda elétrica de potência milhões de vezes superior a qualquer emissora de rádio e ocupando uma larga faixa do espectro eletromagnético em todas as direções

Os russos sabiam que os aparelhos que usavam válvulas são imunes aos efeitos desses campos eletromagnéticos ao contrário dos transistores e circuitos integrados. Os circuitos integrados e os chips atualmente podem ser destruídos facilmente por qualquer pulso de tensão um pouco maior com que aquela que devem funcionar.
Portanto, com a explosão na ionosfera ninguém sofreria ferimentos ou destruição de cidades mas todos os equipamentos desenvolvidos pelos americanos para equipar suas armas, radares, aviões, sistema de comunicação, mísseis seriam imediatamente destruídos pelo pulso. Por outro lado os equipamentos dos russos baseados nas “válvulas” continuariam a funcionar normalmente.

Vivemos em uma época em que somos totalmente dependentes da eletricidade e de sistemas de comunicação baseados em chips e circuitos eletrônicos. Tudo a nossa volta desde cartões de bancos até satélites de serviços trabalham nesse sistema sem falar nessa maquina na sua frente e nas redes de computadores, sobretudo a internet. Fenômenos no sol como erupções solares e ejeção de massa coronal intensa podem causar tempestades geomagnéticas que são potencialmente perigosas e destrutivas para esse frágil sistema digital e até analógico que facilitam nossas vidas. Esse exemplo que dei a cima sobre uma explosão atômica na ionosfera é só para ilustrar esse tema. Pense bem, um curto balckout de, digamos 3 horas pode transformar a vida de uma cidade ou até de um pais e ja aconteceu no passado.
O que é certo, é que uma forte tempestade solar ou uma forte tempestade magnética pode acabar com a sociedade tecnológica como a conhecemos. O fenômeno tem potência suficiente para, de uma vez só, destruir qualquer tipo de tecnologia.

Em Março 1989, Québec sofreu um completo apagão. Tudo começou a 10 de Março quando nuvens de plasma deixaram o Sol em direção à Terra. A 12 de março, começaram as primeiras flutuações de tensão na rede de transmissão da Hydro-Québec. O Centro de Controle do sistema fez o seu melhor para manter o sistema estável.
As tempestades solares afetam muito mais que as linhas eléctricas. Elas interferem com os satélites, equipamentos de comunicação rádio, telefones celulares, emissões de televisão e comunicações de ondas curtas.

Radiações Ionizantes e não Ionizantes

O planeta Terra esta exposto a todo tipo de radiação. Aqui no Princípios Biogeofísicos , vamos monitorar alguns tipos de radiação, mas temos que compreender alguns fundamentos sobre esse tema...
Muito se fala em radiação, mas nem toda radiação é nociva. Mas, afinal o que é radiação ?

Em física, a radiação é um processo no qual  partículas energéticas ou ondas de energia viajam através de um meio ou espaço. Existem dois tipos distintos de radiação; ionizantes e não ionizantes. A palavra radiação é comumente usado em referência à radiação ionizante,isto é, com energia suficiente para ionizar um átomo, mas também pode se referir a radiação não-ionizante (por exemplo, ondas de rádio, de calor ou de luz visível ).

As radiações ionizantes e não ionizantes podem ser prejudiciais para os organismos e pode resultar em alterações no ambiente natural. Mas, em geral, a radiação ionizante é muito mais prejudicial aos organismos vivos por unidade de energia depositada, porque os íons produzidos causam danos ao DNA. Radiação não ionizante é geralmente prejudicial aos organismos apenas na proporção do calor que emitem. Vamos entender melhor…As radiações eletromagnéticas mais conhecidas são: luz, microondas, ondas de rádio, radar, laser, raios X, radiação gama e raios cósmicos. As radiações sob a forma de partículas, com massa, carga eléctrica, carga magnética mais comuns são os feixes de elétrons, os feixes de prótons, radiação beta, radiação alfa. Lembrando que as radiações ionizantes existem no Planeta Terra desde a sua origem, sendo portanto um fenômeno natural.

Íons..elétrons..ionização….!!!…mas o que significa tudo isso…?
Vamos por parte entendendo primeiramente o que é um Íon.
Para que os átomos adquiram uma estabilidade, eles tendem a ganhar ou perder elétrons de tal forma que a última camada fique completa (a eletrosféra é dividida em camadas). A última camada eletrônica do átomo de cloro tem 7 elétrons. Para completar 8 elétrons na última camada, esse átomo deverá receber 1 elétron. Porém caso ganhe o elétron que lhe falta, o átomo de cloro deixará de ser neutro, pois terá 17 prótons e 18 elétrons, mas a tendência é sempre haver um equilíbrio, isto é a neutralidade. Essas reações acontecem na natureza constantemente e sem causar nenhum dano, mas se essa ionização acontecer por emissão de radiações de alta frequência, como raio X, radiação gama ou por materiais radioativos, esses átomos torna-se elétricamente carregados e quando a ionização acontece dentro de uma célula viva, sua estrutura química pode ser modificada. A exposição à radiação ionizante pode danificar nossas células e afetar o nosso material genético (DNA), causando doenças graves, levando até à morte. Assista o vídeo...

Ondas Gravitacionais

Ondas gravitacionais são "ondulações" no tecido do espaço-tempo causadas por alguns dos processos mais violentos e energéticos do Universo. Albert Einstein previu a existência de ondas gravitacionais em 1916 em sua teoria geral da relatividade. A matemática de Einstein mostrou que objetos massivos de aceleração (como estrelas de nêutrons ou buracos negros orbitando uns aos outros) iriam perturbar o espaço-tempo de tal maneira que "ondas" de espaço distorcido irradiam da fonte (como o movimento das ondas causadas um pedra lançada em um lago). Além disso, essas ondulações viajariam na velocidade da luz através do Universo, carregando consigo informações sobre suas origens cataclísmicas, bem como pistas inestimáveis ​​para a natureza da própria gravidade.

As ondas gravitacionais mais fortes são produzidas por eventos catastróficos, como colisões de buracos negros, o colapso de núcleos estelares (supernovas), estrelas de nêutrons ou estrelas anãs brancas, a rotação ligeiramente instável de estrelas de nêutrons que não são esferas perfeitas e possivelmente até mesmo os remanescentes de radiação gravitacional criada pelo nascimento do Universo.
Embora se previsse que as ondas gravitacionais existissem em 1916, a prova real de sua existência não chegaria até 1974, 20 anos após a morte de Einstein. Naquele ano, dois astrônomos que trabalhavam no Observatório de Rádio de Arecibo, em Porto Rico, descobriram um pulsar binário, duas estrelas extremamente densas e pesadas em órbita ao redor umas das outras. Esse era exatamente o tipo de sistema que, de acordo com a relatividade geral, deveria irradiar ondas gravitacionais. Sabendo que essa descoberta poderia ser usada para testar a audaciosa previsão de Einstein, os astrônomos começaram a medir como o período da órbita das estrelas mudou com o tempo. Após oito anos de observações, eles determinaram que as estrelas estavam se aproximando umas das outras como prevista pela relatividade geral  emitindo ondas gravitacionais (o que removeria a energia do sistema e faria com que as estrelas se aproximassem cada vez mais). Este sistema tem sido monitorado por mais de 40 anos e as mudanças observadas na órbita concordam tão bem com a relatividade geral que não há dúvida de que está emitindo ondas gravitacionais. Para uma discussão mais detalhada dessa descoberta e do trabalho, consulte Look Deeper.
Desde então, muitos astrônomos e físicos estudaram o tempo das emissões de rádio pulsares e encontraram efeitos semelhantes, confirmando a existência de ondas gravitacionais. Mas essas confirmações sempre vieram indireta ou matematicamente e não através do contato físico real.

Tudo isso mudou em 14 de setembro de 2015, quando o LIGO detectou fisicamente as distorções no espaço-tempo causadas pela passagem de ondas gravitacionais geradas por dois buracos negros em colisão de quase 1,3 bilhão de anos-luz de distância! A descoberta do LIGO entrará para a história como uma das maiores realizações científicas da humanidade.

Para nossa sorte aqui na Terra, enquanto os processos que geram ondas gravitacionais podem ser extremamente violentos e destrutivos, quando as ondas chegam à Terra, são bilhões de vezes menores. Na verdade, quando as ondas gravitacionais da primeira detecção do LIGO nos alcançaram, a quantidade de oscilação do espaço-tempo que elas geraram era milhares de vezes menor do que o núcleo de um átomo ! Essas medições inconcebivelmente pequenas são o motivo para que o LIGO foi projetado. Para descobrir como o LIGO pode realizar essa tarefa, visite o Interferômetro do LIGO [Aqui]
Fonte: https://www.ligo.caltech

O Eletromagnetismo

Em nossas publicações constantemente vamos nos referir a campos magnéticos e eletromagnetismos. Esta breve introdução vai dar um noção dos conceitos que envolvem essa propriedade.
Em 1820, um cientista dinamarquês chamado Hans Oersted descobriu que uma agulha magnética podia ser desviada de sua posição de repouso, se um fio com corrente elétrica fosse colocado perto da bússola. Esta deflexão da bússola só ocorreu quando a corrente  fluía pelo fio de metal. Quando a corrente era interrompido, a agulha da bússola voltava à sua posição de repouso.
Conclusão de Oersted: Todo condutor percorrido por corrente elétrica, cria em torno de si um campo eletromagnético (figura abaixo).

O termo eletromagnetismo é definido como a produção de um campo magnético por um fluxo de corrente no condutor. Nós precisamos entender o eletromagnetismo com maior detalhe para entender como ele pode ser usado para realizar trabalho.

Enrolando um condutor de corrente (fio de cobre encapado) em torno de um material de núcleo metálico este pode ser facilmente magnetizado, formando um eletroímã. O campo magnético será concentrada no núcleo. Este arranjo é chamado um solenoide. Quanto mais voltas do fio de cobre envolvendo esse núcleo, mais forte serão eletroímã e mais forte as linhas de foça magnéticas.
Todo eletroímã ou até um simples condutor de eletricidade produz um campo eletromagnético quando ligados a uma fonte de energia elétrica.

Mas primeiro vamos entender o que é um campo magnético:
O magnetismo é a expressão de uma forma de energia, normalmente associada a forças de atração e de repulsão entre alguns tipos de materiais, chamados de Ímãs. Os ímãs naturais encontrados na natureza, são chamados de Magnetita (figura abaixo), são compostos por Óxido de Ferro (Fe3O4).

Os ímãs artificiais são materiais geralmente compostos de metais e ligas cerâmicas aos quais se transmitem as propriedades magnéticas podendo ser temporários ou permanentes. Os temporários são fabricados com ferro doce (mais puro) e os permanentes com ligas de aço (Ferro e Carbono), geralmente contendo Níquel ou Cobalto.
A ciências  ainda não conhece totalmente a natureza das forças magnéticas de atração e repulsão, embora seja conhecida as leis que orientam suas ações e como utilizá-las. Nesses materiais magnéticos existe uma poriedade (força) chamada Campo Magnético.
Campo magnético é a região ao redor de um imã, na qual ocorre uma força magnética de atração ou repulsão. O campo magnético pode ser definido pela medida da força que o campo exerce sobre o movimento das partículas de carga, tal como um elétron.
A representação visual do campo magnético é feita através de linhas de forças, também conhecidas por linhas de indução magnética ou linhas de fluxo magnético, que são linhas  imaginárias fechadas que envolvem o material magnético, que saem do pólo norte e entram no pólo sul (figura abaixo).

Para medir a densidade de campo magnético, densidade de fluxo magnético ou campo magnético, é usada a unidade Tesla (T).

No mesmo ano que Oersted comprovou a existência de um campo magnético produzido pela corrente elétrica, o cientista francês André Marie Ampère, preocupou-se em descobrir as características desse campo. Nos anos seguintes, outros pesquisadores como Michael
Faraday, Karl Friedrich Gauss e James Clerk Maxwell continuaram investigando e desenvolveram muitos dos conceitos básicos do eletromagnetismo.
Assista ao vídeo…

O que é o Ano-Luz...?

Um ano-luz é uma unidade de distância. É a distância que a luz percorre em um ano. A luz se move a uma velocidade de cerca de 300.000 quilômetros km por segundo (299 792 458 m/s).
Por que usar essa unidade de medida...?
Na Terra, um quilômetro pode parecer muito. Mas no universo, o km é muito pequeno para ser útil. Por exemplo, a distância até a mais próxima galáxia da Via Láctea é a galáxia de Andrômeda, uma galáxia espiral localizada a cerca de 2,54 milhões de anos-luz de distância da Terra. Este é um número tão grande que torna-se difícil escrever e difícil de interpretar em quilômetros. Assim, os astrônomos usam outras unidades de distância.

No nosso sistema solar, nós tendemos  descrever distâncias em termos de Unidade Astronômica (UA). A UA é definida como a distância média entre a Terra e o sol (cerca de 150 milhões de km). O planeta mercúrio esta a aproximadamente 1/3 de uma UA do Sol e Plutão cerca de 40 UA do sol. A UA, no entanto, não é grande o suficiente para falar de distâncias de objetos fora do nosso sistema solar.

Para distâncias até outras partes da Via Láctea (ou ainda mais), os astrônomos usam unidades do ano-luz ou o parsec. O parsec é igual a 3,3 anos-luz.
Usando o ano-luz, podemos dizer que:
A  supernova de Caranguejo eta a cerca de 4.000 anos-luz de distância.
A Via Láctea tem cerca de 100.000 anos-luz de diâmetro.
A galáxia de Andrômeda dista da Terra 2,3 milhões de anos-luz de distância.
Se você pudesse viajar à velocidade da luz, você seria capaz de circular o equador da Terra cerca de 7,5 vezes em apenas um segundo...!

Usando um ano-luz como uma medida de distância tem outra vantagem, ela ajuda a determinar a idade. Digamos que uma estrela está a 1 milhão de anos-luz de distância. A luz dessa estrela viajou à velocidade da luz para chegar até nós. Por isso, a luz dessa estrela demorou 1 milhão de anos para chegar aqui, e a luz que estamos vendo foi criado há 1 milhão de anos. Então, a estrela que estamos vendo é realmente como a estrela parecia há milhão de anos, e não como é hoje. Da mesma forma, o nosso Sol está a 8,3 minutos-luz de distância da Terra.

Correntes de Convecção

As correntes de convecção da Terra levam os materiais mais quentes para cima, na base da litosfera, onde movimentam-se lateralmente e perdem calor,  tendem então a descer, dando lugar ao material mais quente que está subindo. À medida que o material se desloca lateralmente para depois descer, ele entra em atrito com as placas da litosfera rígida, em sua parte inferior, levando-as ao movimento.
O que significa isso ? 
Tem uma analogia muito interessante que eu encontrei para poder explicar melhor essa dinâmica:
A temperatura de Terra eleva-se aproximadamente de 30° a cada 1000 m de profundidade. Quem produz esse enorme calor são os átomos de elementos radioativos como o urânio e o tório (decaimento radioativo que está acontecendo nas profundezas da Terra), presentes até mesmo nas rochas mais comuns, como o granito.

Esse calor interno faz com que a Terra se comporte como uma panela com leite no fogo – O fogo esquenta o leite no fundo da panela. Como o leite aquecido se torna mais leve que o leite frio, ele sobe, provocando uma “correnteza” para cima (convecção térmica), enquanto que o leite da superfície, mais leve e mais pesado, desce, criando um fluxo para baixo. Estabelecendo-se assim uma corrente de convecção, que ira romper a camada de nata sólida que flutua (placas) sobre o leite em ebulição, arrastando assim, fragmentos de nata para baixo e trazendo o novo material para cima.

O calor interno da Terra produz o mesmo efeito. As correntes de convecção do magma viscoso se movem constantemente na crosta sólida das rochas que flutuam. Esses movimentos lentos rompem  a crosta (nata), levam parte do seu material para o fundo, liquefazendo-o e obrigam parte do magma subir a superfície. Esse magma que sobe se esfria, solidificando-se dentro da crosta sólida, produzindo o tipo mais fundamental de rocha – as rochas magmáticas.
Assista ao vídeo, eu recomendo.

Freio Eletromagnético

Essa experiência vai mostrar as forças eletromagnéticas envolvendo as Leis de Faraday e Lenz… O princípio da frenagem eletromagnética.
Material
1- Tubo oco de cobre ou alumínio com 50 cm de comprimento
2 – Tubo oco de acrílico ou PVC de mesmo tamanho e diâmetro do tubo de cobre
3 – ímã cilíndrico que caiba com folga dentro dos tubos. O imã de preferência, neodímio
4 – Porca de parafuso ou qualquer material metálico
5 – Um cronômetro (opcional)

Procedimento
Ponha o tubo de PVC na vertical e coloque o imã dentro do tubo e deixe-o cair, meça o tempo de queda do  imã com um cronômetro.
Faça a mesma coisa, substituindo o imã por uma porca de parafuso ou qualquer outro material metálico. Anote o resultado.
Agora utilizando o mesmo procedimento, desta vez com o tubo de cobre ou alumínio.
Anote o tempo de queda e observe os resultados.
Após essa verificação você perceberá que os tempos de queda do imã é totalmete diferente nos dois tubos.
Sabemos que o cobre ou o alumío não são materiais ferromagnéticos, isto é, não atrai o ímã e nem é atraído por ele, então porque o ímã caiu com velocidade bem inferior no tubo de cobre se comparado com o tubo de PVC ou acrílico…?
Nota: a porca de parafuso foi usada como comparação.
A explicação para esse fato tem como base as leis de Faraday e Lenz.

Quando o ímã é colocado no interior do tubo de cobre ou alumínio, ele faz com que um campo magnético passe por todo o interior do tubo. Desse modo, cada anel do tubo de cobre age como uma bobina ou uma espira.
Então é criado  um campo magnético variado  porque o ímã está descendo, isto é, esta em movimento gerando uma força eletromotriz induzida de acordo com a Lei de Faraday. Essa força eletromotriz induzida provoca uma corrente elétrica pelo fato de o circuito ser fechado e essa corrente elétrica induzida obedece à Lei de Lenz criando um campo magnético que se contrapõe com a que a originou, e uma força magnética puxando para cima. Teremos então uma a força puxando o ímã para baixo e uma força magnética puxando para cima e a resultante entre as duas forças será igual a zero. Isso faz com que o ímã caia com movimento uniforme e mais lentamente.
Assista o vídeo com todo procedimento desse experimento e as explicações.

A Velocidade da Luz

A velocidade da luz desempenha um papel central na astronomia e na física. De acordo com a Teoria da Relatividade de Einstein, nada no nosso universo pode exceder a velocidade da luz, portanto, é uma espécie de limite de velocidade cósmica. A luz é parte do que é chamado de espectro eletromagnético, que inclui a radiação infravermelha, ondas de rádio, raios gama, raios-X, radiação ultravioleta, e assim por diante. Todos estes são uma forma de energia, desta forma, as radiação eletromagnética viajam todos na velocidade da luz.

O que costumamos chamar de “velocidade da luz” é realmente a velocidade da luz no vácuo (ausência de matéria). Na realidade, a velocidade da luz depende do material em que a luz se move. Assim, por exemplo, a luz se move mais devagar no vidro que no ar, e em ambos os casos a velocidade é menor que no vácuo.

A primeira medição real da velocidade da luz foram feitas em 1676, por um astrônomo dinamarquês, Ole Römer , trabalhando no Observatório de Paris. Ele tinha feito um estudo sistemático de Io, uma das luas de Júpiter, que foi eclipsada por Júpiter em intervalos regulares.
Io tem uma órbita circular a uma taxa constante. Na verdade, Römer observando por vários meses e notou que os eclipses iam ficando mais e mais para trás no tempo. Em setembro de 1676, ele previu corretamente um eclipse em 09 de novembro teriam 10 minutos de atraso. E foi o que realmente aconteceu, para a surpresa de seus colegas céticos no Observatório Real em Paris.

Duas semanas mais tarde, disse-lhes o que estava acontecendo: Como a Terra e Júpiter mudam suas órbitas, a distância entre eles variava. A luz de Io (luz solar refletida) levou um tempo para chegar a terra, e levou mais tempo quando a terra foi mais longe em sua órbita. Quando a Terra estava mais longe de Júpiter, havia uma distância extra para a luz viajar igual ao diâmetro da órbita da Terra em comparação com o ponto de maior aproximação. Os eclipses observados foram mais longe nos tempos previsto quando a Terra foi mais longe de Júpiter. De suas observações, Römer concluiu que a luz levou cerca de 22 minutos para cruzar a órbita da Terra. É claro que, para encontrar a velocidade da luz era também necessário conhecer a distância da Terra ao sol.

Como a luz viaja a uma velocidade grande, mas finita, é preciso um tempo para que a luz viaje a grandes distâncias. Assim, quando vemos a luz de objetos muito distantes no universo, na verdade estamos vendo a luz emitida por eles há muito tempo: nós vemos, literalmente, como eram no passado distante.
Lembrando que a velocidade da luz é de 299.792,458 km/s.
Assista o vídeo,eu recomendo.

Astrônomos australianos conseguiram dobrar o número de explosões de rádio transitórias

Os Fast Radio Bursts (FRBs) tornaram-se um foco importante de pesquisa na última década. Na radioastronomia, esse fenômeno se refere a pulsos de rádio transitórios vindos de fontes cosmológicas distantes, que tipicamente duram apenas alguns milissegundos em média. Desde que o primeiro evento foi detectado em 2007 (o “Lorimer Burst”), foram observados trinta e quatro FRBs, mas os cientistas ainda não têm certeza do que os causa.

Com teorias que vão desde explosões de estrelas e buracos negros a pulsares e magnetares, e até mesmo, acredite, mensagens vindas de inteligências extraterrestres (ETIs). Os astrônomos e astrofísicos estão determinados a aprender mais sobre esses estranhos sinais. E graças a um novo estudo realizado por uma equipe de pesquisadores australianos, que usaram o Australia Square Kilometre Array Pathfinder (ASKAP), o número de fontes conhecidas de FRBs quase dobrou.
O estudo que detalha sua pesquisa, que apareceu recentemente na revista Nature, foi conduzido pelo Dr. Ryan Shannon, um pesquisador da Universidade de Tecnologia de Swinburne e do Centro de Excelência ARG OzGrav, e incluiu membros do Centro Internacional de Pesquisa em Radioastronomia. (ICRAR), o Australian Telescope National Facility (ATNF), o Centro de Excelência ARC para Astrofísica em Todo o Céu (CAASTRO) e várias universidades.

Como afirmam em seu estudo, as tentativas de entender FRBs como um todo foram prejudicadas por vários fatores. Por um lado, pesquisas anteriores foram realizadas com telescópios que variam em termos de sensibilidade, em uma gama de diferentes frequências de rádio e em ambientes com diferentes níveis de interferência de radiofrequência, que são o resultado da atividade humana.
Em segundo lugar, as pesquisas anteriores foram complicadas pela natureza transitória das fontes e pela má resolução angular dos instrumentos de detecção, o que resultou em incerteza quando se trata das fontes de FRBs e seu brilho. Para resolver isso, a equipe realizou uma pesquisa de rádio de campo amplo e bem controlada para uma série de explosões que foram descobertas em 2016 e rastreadas até uma galáxia anã localizada a 3,7 bilhões de anos-luz de distância.
A equipe conduziu essa pesquisa usando o array ASKAP, o telescópio de pesquisa de rádio mais rápido do mundo, localizado no oeste da Austrália. Projetado pela Organização de Pesquisa Científica e Industrial da Commonwealth (CSIRO), o conjunto ASKAP é composto de 36 antenas parabólicas que estão espalhadas por um trecho de terreno com 6 km de diâmetro.

Usando esse conjunto, que é o precursor do futuro telescópio Square Kilometre Array (SKA), a equipe de pesquisa pesquisou as explosões vindas dessa fonte cosmológica distante. Além de encontrar mais FRBs em um único ano do que qualquer pesquisa anterior, eles também observaram que os sinais vinham de fontes muito mais distantes do que se pensava anteriormente. Como o Dr. Shannon explicou em um comunicado de imprensa do ICRAR.
Graças a este último grupo de descobertas, os cientistas agora entendem que os FRBs que detectaram até agora se originaram no outro lado do cosmos, ao invés de dentro da nossa galáxia. No entanto, ainda não estamos mais perto de determinar o que os causa ou de quais galáxias eles vêm. Mas com uma amostra de pesquisa que agora consiste de 48 detecções, os pesquisadores provavelmente aprenderão muito mais nos próximos anos.
Fonte: Revista Nature/Universe Today

Refringência e Refração da Luz

As miragens que aparecem em desenhos animados ou filmes não são alucinações, como pensam muitas pessoas. Miragem é um efeito ótico real que ocorre na atmosfera e que pode inclusive ser fotografado.
Esses fenômenos óticos ocorrem por causa da variação do índice de refração do ar atmosférico com a temperatura. Um exemplo muito comum talvez seja a de uma imagem a distância que aparece como que refletida no asfalto, dando a nítida impressão de que o asfalto está molhado e que essa imagem foi refletida por uma poça d’água. No caso do asfalto, o ar próximo ao solo fica muito quente e por essa razão, menos refringente do que nas camadas acima dele. Os raios de luz ao descerem, passam de regiões mais refringentes para outras sucessivamente menos refringentes, até sofrerem reflexão total em uma camada próxima ao solo. Um observador que recebe essa luz refletida tem a impresão de que há uma imagem do objeto no solo.Em outras palavras, quando a temperatura do solo torna-se muito elevada, o ar aquecido junto ao solo torna-se menos denso e, consequentemente, menos refringente que o ar que se encontra um pouco mais acima. Por esse motivo, um raio de luz que desce obliquamente de encontro ao solo pode sofrer reflexão total antes de atingi-lo. Vamos a explicação mais detalhada:
Quando a luz passa de um meio material para outro meio ocorre duas coisas. A primeira é que a velocidade da luz muda. A segunda é que quando a incidência não é oblíqua, a direção de propagação também muda.
O desvio que a luz sofre quando passa de um meio para outro, depende da velocidade da luz nos dois meios. A grandeza física que relaciona as velocidades nos dois meios, é o índice de refração relativo, que é definido como sendo a razão entre a velocidade da luz no primeiro meio e a velocidade da luz no segundo meio.

A velocidade da luz no vácuo é de 300 000 km/s e em outro meio qualquer é menor do que este valor. Portanto, o valor do índice de refração em qualquer meio, exceto o vácuo, é sempre maior que a unidade (n > 1).
Índica de refração de alguns meios em ralação ao vácuo:
Vácuo: 1.0
Ar: 1.03 (apróx. 20°C)
Água: 1.3 (pura, apróx. 20°C)
Álcool: 1.36
Glicerina: 1.47
Vidro: 1.50 a 1.9
Quartzo: 1.54
Diamante: 2.4
Acrílico: 1.49
Ex: Colocando um lápis com uma inclinação dentro de um copo com água, você observará pela lateral do copo que parece que o lápis está quebrado. Isso se chama refração, isto é, o lápis atravessa dois meios diferentes,  o AR e a Água (figura abaixo).

Refringência
Um meio é mais refringente que outro quando seu índice de refração é maior que do outro. Ou seja, o etanol é mais refringente que a água.
Podemos dizer também que, um meio é mais refringente que outro quando a luz se propaga por ele com velocidade menor que no outro.
Quando a luz das estrelas entra na atmosfera terrestre, encontra camadas de ar cada vez mais densas e, como consequência, índices de refração também cada vez maiores, fazendo com que enxerguemos as estrelas mais elevadas, isto é, para que a luz de uma estrela chegue até os nossos olhos, ela tem que passar por vários meios diferentes, o vácuo do espaço, as camadas mais elevadas da atmosfera até a camadas inferiores, portanto na verdade nós não estamos vendo a posição real dessa estrela. Assista o vídeo…

Área das Manchas Solares

Os astrônomos medem o tamanhos (área) das regiões de manchas solares com frações da área visível do sol. Sua unidade favorita é o “milionésimo”. Normalmente, uma grande mancha solar mede de 0300 a 0500 milionésimos. Toda a área da superfície da Terra é de aproximadamente 0170 milionésimos do disco solar. Em 29 de março de 2001, a região ativa AR9393 tornou-se a maior região de manchas solares desde 1991. A mancha gigante registrou 2400 milionésimos, ou 14 vezes maior que a Terra.

Para um tamanho padrão do desenho do disco de 152 milímetros (6 polegadas), uma área do ponto de 1 mm corresponde a uma área de 28,29 milionésimos. 1.000 milionésimos correspondem a 3.043,7 milhões de quilômetros quadrados. Isto significa que um grupo de manchas solares, que tem uma cobertura de 1870 milionésimo de área abrange 0,187% da superfície solar. A maioria dos grupos de manchas solares cobrem uma área quase do tamanho da superfície da Terra (o que equivale a quase (170MH), mas os maiores grupos de manchas solares podem chegar facilmente 1000MH ou muito mais do que isso.

A imagem acima mostra o grande grupo de manchas solares AR1944 com um tamanho de 1.480 milionésimo em janeiro de 2014 pelo Solar Dynamics Observatory da NASA. Uma imagem da Terra foi adicionado em escala.

Velocidade de Escape

Existe uma força no Universo que atua sobre tudo, desde sistemas galácticos, passando pelos buracos negros indo até o nível atômico. Convivemos com ela todos os dias mas geralmente essa “força” passa despercebida, mas ela é responsável juntamente com o eletromagnetismo (magnetismo) a força nuclear forte a a força nuclear fraca por todos os eventos conhecidos no Cosmos, A Gravidade…Sabemos quase nada sobre isso, e tudo começou com Sir Isaac Newton…Lembrando que Newton explicou a Lei da Gravitação, mas não conseguiu definir o que é a gravidade, mas isso é tema para o Prof. Albert Einstein…..veremos depois.

Todos nós já ouvimos uma história popular que Newton estava sentado debaixo de uma macieira, quanto uma maçã caiu em sua cabeça, e de repente, sem mais nem menos ele “imaginou” A Lei da Gravitação Universal. Como em todas as lendas, esta não é certamente verdadeira. A ideia da gravitação só tomou forma depois de um longo caminho de 20 anos de estudos e observações, mas alguns elementos da história, tem alguma relação.

Provavelmente a versão mais plausível da história é que Newton, ao observar uma maçã caindo de uma árvore, começou a pensar ao longo das seguintes linhas: A maçã é acelerada, já que houve uma mudanças de velocidade a partir do zero. Assim, pela Lei 2ª de Newton, deve haver uma força que age sobre a maçã para causar esta aceleração. Vamos chamar essa força de “gravidade”.
Antes de Newton e Galileu, a maioria das pessoas achava que as forças que causam os movimentos na Terra e as forças que causam os movimentos das estrelas e planetas eram diferentes. Isaac Newton percebeu que as mesmas forças e as mesmas leis da física se aplicam em todo o universo. Assim, a sua lei da gravidade é chamada a Lei da Gravitação Universal.

Newton imaginou a seguinte situação: um canhão no topo de uma montanha muito alta. Uma bala de canhão é disparado, que viaja por uma certa distância, mas inviavelmente a gravidade ira puxa-la para baixo e atingindo o chão. Em um segundo tiro, dessa vez com mais pólvora, a bala ira viaja uma distância maior antes de atingir o chão e assim por diante, quanto maior a velocidade da bala mais tempo ela iria demorar para cair. Em cada caso, a bala segue um percurso curvo para o chão.
A superfície da terra também é curva. Newton sugeriu – a curvatura da trajetória da bala seria o mesmo que a curvatura da terra. A bala de canhão estaria caindo, mas nunca chegaria ao chão.
Esta é a definição de uma órbita. A dinâmica da bala de canhão e a força da gravidade entram em equilíbrio. A bala do canhão está em um estado contínuo de queda livre, e permanecerá assim até que uma outra força atue sobre ela.

A NASA tem um aplicativo muito interessante que mostra o canhão de Newton em ação. Você pode usar diferentes quantidades de pólvora e ver a trajetória da bala do canhão. [Ver aqui]

O aumento da velocidade pode resultar em uma órbita. Note que as órbitas não precisam de ser circular
O aumento da velocidade pode resultar em uma órbita. Note que as órbitas não precisam de ser circular
Que velocidade essa bala de canhão teria que atingir para entrar em órbita ?
Bem resumidamente….
Velocidade de escape é definido como sendo a velocidade mínima que um objeto deve atingir a fim de escapar do campo gravitacional da Terra ou qualquer outro planeta variando amplamente com base na massa do corpo. A velocidade de escape da Terra é 11.2 km/s (25,022 mph ou cerca de Mach 37), que só pode ser alcançado por foguetes poderosos.

Velocidade de escape em alguns astros:
Sol…………………. 617,7 km / s (55 x que o da Terra)
Mercúrio…………..4,25 km / s
Vênus………………0,46 km / s
Terra……………….11,2 km / s
Lua………………….2,38 km / s
Marte……………….5,027 km / s
Júpiter……………..59,5 km / s
Saturno……………35,5 km / s
Urano………………21,3 km / s
Netuno…………….23,5 km / s
Plutão……………..1,27 km / s

Nota: Os dois primeiros lançamentos tripulados do programa espacial americano, em 1961, não eram voos orbitais. Os foguetes disponíveis na época eram poderosos o suficiente para levar astronautas ao espaço, mas não poderia fornecer a velocidade necessária para alcançar a órbita. Estes voos eram conhecidos como voos suborbitais.

Cientistas mapearam a matéria escura em torno de galáxias

Cientistas com a colaboração do Dark Energy Survey (DES) lançaram o primeiro de uma série de mapas e gráficos detalhados da distribuição da matéria escura inferida a partir de seus efeitos gravitacionais. Os novos mapas confirmam as teorias atuais que sugerem que galáxias se formam onde existem grandes concentrações de matéria escura.
Os novos dados mostram grandes filamentos de matéria escura em galáxias e aglomerados de galáxias. A pesquisa e os mapas, que abrangem uma grande área do céu, são o produto de um esforço maciço de uma equipe internacional dos EUA, Reino Unido, Espanha, Alemanha, Suíça e Brasil. Eles anunciaram seus novos resultados na reunião da American Physical Society (APS) em Baltimore, Maryland.

De acordo com os cosmólogos, partículas de matéria escura se agregam ao longo do tempo em determinadas regiões do cosmos, muitas vezes nos mesmos lugares em que as galáxias se formaram. Ao longo do tempo, uma "teia cósmica" se desenvolve em todo o universo. Embora a matéria escura seja invisível, ela se expande com o universo e se sente a força da gravidade.
O primeiro mapa do Dark Energy Survey que mostra distribuição da matéria escura através de uma grande área do céu. As cores indicam a densidade de massa.

Os cientistas do DES  criaram os mapas com uma das câmeras digitais mais poderosas do mundo, a 570 megapixels Dark Energy Camera (DECAM), que é particularmente sensível à luz de galáxias distantes. Ela foi montada no telescópio Victor M. Blanco de 4 metros, situado no Observatório Interamericano de Cerro Tololo no norte do Chile. Cada um dos seus dados registraram imagens a partir de uma área de 20 vezes o tamanho da lua, visto da Terra.

Além disso, a DECAM recolhe dados quase dez vezes mais rápido do que as anteriores. De acordo com David Bacon, da Universidade do Instituto de Cosmologia e Gravitação de Portsmouth, "Isso nos permite olhar mais profundo para o espaço e ver os efeitos da matéria escura e energia escura, com maior clareza. Ironicamente, embora estas entidades das trevas, perfazem aproximadamente 96% do nosso universo, e vê-las é difícil e requer grandes quantidades de dados ".

A cúpula prateada do telescópio Blanco de 4 metros detém o DECAM no Observatório Interamericano de Cerro Tololo, no Chile. (Crédito da foto: T. Abbott e NOAO / AURA / NSF)
O telescópio e seus instrumentos permitem medições precisas utilizando uma técnica conhecida como "lente gravitacional." Os astrofísicos estudam as pequenas distorções nas imagens de galáxias, devido à atração gravitacional da matéria escura em torno delas, similar às imagens distorcidas de objetos em uma lupa.

Chang e Vinu Vikram (Argonne National Laboratory) liderou a análise, com a qual traçou a teia de matéria escura em detalhes sem precedentes. "Nós medimos as distorções quase imperceptíveis nas formas de cerca de 2 milhões de galáxias para construir estes novos mapas", disse Vikram. Isso equivale a menos de 0,4% de todo o céu.
Eles apresentaram o seu trabalho de pesquisa para publicação na próxima edição dos Monthly Notices da Royal Astronomical Society.
Fonte: Universe Today

Radioastronomia

A radioastronomia é o campo da astronomia que estuda os objetos celestes por meio das radiações eletromagnéticas emitidas ou refletidas pelos corpos celestes. A recepção destas radiações eletromagnéticas é feita por intermédio de instrumentos chamados radiotelescópios.
Vemos o mundo à nossa volta, porque os nossos olhos detectam a luz visível, um tipo de radiação eletromagnética. Objetos na Terra e no espaço também emitem outros tipos de radiação eletromagnéticas que não podem ser vistas pelo olho humano, tais como ondas de rádio. Para compreender o que são essas ondas de rádio, temos que lembrar o que é o espectro eletromagnético…

Nossos olhos são sensíveis à luz que fica em uma região muito pequena do espectro eletromagnético chamada “luz visível”. Esta “luz visível” corresponde a uma faixa de comprimento de onda de 400 a 700 nanômetros (nm) e uma gama de cor de violeta ao vermelho. O olho humano não é capaz de “ver” a radiação com comprimentos de onda fora do espectro visível. As cores visíveis de comprimento de onda mais longo são: violeta, azul, verde, amarelo, laranja e vermelho. A radiação ultravioleta tem um comprimento de onda menor do que a luz violeta visível. A radiação infravermelha tem um comprimento de onda maior do que a luz vermelha visível. A luz branca é uma mistura das cores do espectro visível. O preto é a ausência total de luz. Mas a luz visível as radiações ultravioleta e infravermelho são um ínfima faixa no espectro eletromagnético.

As radiações eletromagnéticas também inclui (a partir de comprimento de onda) radiação gama, radiação X ultravioleta, visível, infravermelho (calor), microondas, e ondas de rádio. Todas estas formas de “lu”z têm características tanto elétricas quanto magnéticas. As propriedades da luz nos permitem construir dispositivos para observar o universo e conhecer as natureza física e químicas das fontes que emitem a radiação recebida durante estas observações. Essas mesmas propriedades significa que a luz interage com a matéria antes de chegar ao observador e isso muitas vezes dificulta a nossa capacidade de observar outros objetos no universo. Observe que a palavra “radiação” pode se referir a qualquer fenômeno que irradia para fora de uma fonte de radiação eletromagnética ou luz. O termo “radiação” não deve ser confundido com a radiação associada a uma fonte radioativa, isto é, radiação nuclear.

Quando você ouve rádio, assiste TV ou usa telefone celular, você está usando um dispositivo que recebe ondas de rádio. As ondas de rádio são uma forma de radiação eletromagnética, assim como a luz visível que você está acostumado a ver com seus olhos. A diferença de ondas de rádio é que eles têm um comprimento de onda inferiores em frequência do que a luz visível. Elas também têm menos energia. A luz visível é energética o suficiente para ajudar as plantas produzem seu próprio alimento através da fotossíntese. As ondas de rádio são muito mais fracas do que esta por isso precisamos de amplificadores eletrônicos para nos ajudar a aumentar o seu sinal. Qualquer onda eletromagnética com um comprimento de onda maior do que 1 mm é uma onda de rádio.

As ondas de rádio foram inicialmente detectados com origem no espaço sideral na década de 1930, mas poucos cientistas levaram a sério a descoberta. O desenvolvimento de radares na Segunda Guerra Mundial levou a melhorias em antenas e sistemas eletrônicos. Após a guerra, muitos dos cientistas envolvidos começaram a usar este equipamento para investigar os sinais de rádio provenientes do espaço. Com isso nasceu a ciência da radioastronomia.
Cada tipo de radiação eletromagnética é produzida por determinadas condições. Os astrônomos agora podem detectar todos estes tipos de emissões, às vezes por radiotelescópios no solo. Algumas formas, como raios-X só podem ser detectado por radiotelescópios no espaço. Ao detectar e estudar as emissões eletromagnéticas, os astrônomos podem determinar as condições que as produziram e assim aumentar a nossa compreensão dos objetos e as condições muito longe no espaço.

Radiotelescópio Arecibo (Porto Rico)

Radiotelescópio
É simplesmente um telescópio que é projetado para receber ondas de rádio do espaço. Em sua forma mais simples, tem três componentes:
a) Um ou mais antenas para recolher as ondas de rádio de entrada. A maioria das antenas são antenas parabólicas que refletem as ondas de rádio para um receptor, da mesma maneira como um espelho curvo pode focar a luz visível para um ponto. Antenas podem ter outras formas. Uma antena de Yagi, semelhante ao usado para a recepção de televisão, pode ser usado para radioastronomia como foi o caso dos primeiros radiotelescópios
b) Um receptor e amplificador para aumentar o sinal de rádio que geralmente são muito fracos. Hoje esses amplificadores são extremamente sensíveis e são normalmente esfriados a temperaturas muito baixas para minimizar a interferência devido ao ruído gerado pelo movimento dos átomos do metal.
c) Um gravador para manter um registro do sinal. A maioria dos radiotelescópios grava diretamente os dados em disco de memória de computador. Os astrônomos usam um software sofisticado para processar e analisar os dados.

A radioastronomia mudou a maneira como vemos o Universo e aumentou muito o nosso conhecimento sobre o cosmos. A astronomia óptica tradicional estuda objetos como estrelas e galáxias que emitem uma grande quantidade de luz visível, mas não é suficiente para observar objetos escondidos nas nuvens de gás encontrados no espaço interestelar e que emitem ondas de rádio em comprimentos de onda distintos. Como o hidrogênio é o elemento mais abundante no Universo e é comum em todas as galáxias, os astrônomos usam sua emissão característica para mapear a estrutura das galáxias.

As ondas de rádio viajam pela poeira interestelar em nossa galáxia e só assim podemos detectar outras galáxias que estavam além do centro da nossa galáxia. Estas galáxias são impossíveis de se ver usando apenas a luz visível de telescópios ópticos.
A radioastronomia detectou muitos novos tipos de objetos no Universo, incluindo os pulsares, estrelas de nêutrons, quasares e outros.

Rotação do Sol

Observando o deslocamento das manchas solares através da superfície podemos medir o período de rotação do Sol, por ser um astro gasoso, o Sol não gira na mesma velocidade em todas as latitudes e como o Sol não é um corpo sólido, mas sim gasoso, seu período de rotação é diferencial. A velocidade é maior no equador cerca de 25 dias e a 45 graus de latitude a sua velocidade é de 34 dias, por convenção e para facilitar os estudos trabalha-se com a velocidade de rotação de 26,38 dias, que equivale a uma latitude de aproximadamente 15 graus. O eixo de rotação do Sol está inclinado de 7,25 graus com relação ao plano da órbita da Terra.

Dessa forma, culminando em setembro, seu Polo Norte estará mais visível da Terra enquanto que em março o mesmo acontecerá com o Polo Sul. Como resultado do movimento orbital da Terra, precisa-se adicionar dois dias extras para se encontrar uma mancha no mesmo local visto na observação do período anterior.

O número de manchas solares observados desde a Terra, aumenta e diminui em um ciclo médio de 11 anos de duração, apesar de haver ciclos pequenos de até oito dias e outros que extrapolam chegando a durar 16 anos. Há períodos em que o Sol não apresenta nenhuma mancha visível durante vários dias, porém nos picos de máxima atividade o número de manchas pode alcançar até 100 manchas em um único grupo. Entretanto o nível de atividade pode variar consideravelmente de ciclo para ciclo. O número total de manchas observadas levando-se em conta o instrumento de um amador, gira em torno de 15 a 100 manchas de observação.

A atividade solar é imprevisível o que aumenta a fascinação dos observadores. As primeiras manchas de cada um novo ciclo, aparecem em latitudes de 30 a 35 graus, Norte e Sul do Equador solar, a medida que o ciclo avança a tendência é de que as manchas se localizem perto do equador. As manchas de um ciclo alcançam um número máximo e após alcançarem este pico começam a diminuir e se localizam em uma latitude de cerca de 10 a 5 graus ao Norte e ao Sul do Equador, neste momento as novas manchas do novo ciclo estão se formando em latitudes superiores. É muito raro encontrarem-se manchas em latitudes superiores a 40 graus e sobre a linha do equador solar.

Ondulatória

Para entender como são transmitidas e recebidas as ondas de rádio, temos que entender um pouco de ondulatória. Então vamos a uma introdução.

Todas as ondas possuem certas propriedades.

• Comprimento de onda: A distância entre qualquer ponto de uma onda e o ponto equivalente na próxima fase. Literalmente, o comprimento da onda.
• Amplitude: É a “altura” da onda, é a distância entre o eixo da onda até a crista. Quanto maior for a amplitude, maior será a quantidade de energia transportada.
• Frequência: É a medida de quantos ciclos pode acontecer em um determinado período de tempo – ciclos por segundo. Se um motor está funcionando, assim que ele completa 50 voltas em um segundo, eu diria que ele tem uma frequência de 50 Hertz.
• Hertz (abrenunciação- Hz) é a unidade de frequência, e significa apenas quantos ciclos por segundo. Exemplo: quando dois comprimentos de onda passarem pelo mesmo ponto em um segundo, dizemos que a onda oscilou duas vezes em um segundo, portanto a frequência dela é de 2 Hz.
• Período: período de uma onda é o tempo que se demora para que uma onda seja criada, ou seja, para que um comprimento de onda, ou um l, seja criado. O período é representado pela letra T.

A relação entre frequência e período, que é muito importante em ondulatória, é dada pela expressão abaixo.
f = 1/T
v = l.f
v = velocidade de propagação da onda
l = comprimento de onda
f = frequência
T = período
NOTA: A onda não transporta matéria. A onda transporta energia…

O espectro eletromagnético (EM) é apenas um nome que os cientistas dão a vários  tipos de radiação quando querem falar sobre elas como um grupo. Radiação é energia que viaja e se espalha pelo espaço. A luz visível que vem de uma lâmpada em sua casa e as ondas de rádio que vêm de uma estação de rádio são dois tipos de radiação eletromagnética. Outros exemplos de radiação EM são microondas , infravermelho e ultravioleta luz, raios-X e raios gama .

Tipos de radiação no espectro EM, em ordem de menor energia para o maior:
Rádio - é o tipo de energia que emitem estações de rádio e TV, tais como estrelas e gases no espaço sideral.
Microondas -  elas  esquentam seu alimento em apenas alguns minutos. As microondas são usados por astrônomos para aprender sobre a estrutura de galáxias próximas, e nossa própria Via Láctea.
Infravermelho - nossa pele emite luz infravermelha, é por isso que pode ser visto no escuro por alguém usando óculos de visão noturna. Alguns objetos no espaço emitem IR.
Luz visível - esta é a parte que os nossos olhos veem. Radiação visível é emitida por tudo, de vaga-lumes para lâmpadas às estrelas também por partículas batendo outras partículas.
Ultravioleta - o Sol é uma fonte de radiação ultravioleta (ou UV), porque são os raios UV que causam queimaduras em nossa pele. Estrelas e outros objetos "quente" no espaço emitem radiação UV.
Raios-X - na medicina é usado para olhar os seus ossos. Gases quentes no Universo também emitem raios-X.
Raios-gama - Materiais Radioativos (algumas naturais e outras feitas pelo homem como em usinas de energia nuclear) pode emitir raios-gama. Aceleradores de partículas  que os cientistas usam para ajudá-los a compreender a física de partículas, geram raios-gama. Mas o maior gerador de raios-gama de todos, é o Universo.

Mas o que nos interessa nesse momento são as ondas de rádio...
Ondas de rádio são produzidas por fontes de rádio frequência e dependendo do comprimento de onda elas também são emitidos por estrelas, faíscas e relâmpagos, é por isso que você ouve no seu rádio interferência causadas por uma tempestade.
A rádio frequência (RF) refere-se a ondas eletromagnéticas que têm um comprimento de onda adequado para uso em comunicações de rádio. Ondas de rádio são classificados por suas frequências, que são expressos em kilohertz, Megahertz, ou Gigahertz. Frequência de rádio variam de muito baixa frequência (VLF), que tem uma faixa de 10 a 30 kHz, a frequência extremamente elevada (EHF), na faixa de 30 a 300 GHz.

Lembrando que:
Ondas mecânicas - São aquelas originadas pela deformação de uma região de um meio elástico e que, para se propagarem, necessitam de um meio material. Ex: onda na superfície da água, ondas sonoras, ondas numa corda tensa, ondas sísmicas, etc. As ondas mecânicas não se propagam no vácuo.
Ondas eletromagnéticas - São aquelas originadas por cargas elétricas oscilantes. Ex: ondas de rádio, ondas de raios X, ondas luminosas, etc. As ondas eletromagnéticas propagam-se no vácuo.

Componente Bz

Gráfico do componente Bz em tempo real [Ver Aqui]

Os distúrbios no campo geomagnético são causados por flutuações no vento solar incidindo sobre a Terra. As perturbações podem ser limitadas às regiões de alta latitude (regiões polares), a menos que o campo magnético interplanetário (FMI) levado pelo vento solar tenha um longo período de várias horas (ou mais) do componente sul (Bz <0 maiores do que -10 a -15 nT) os distúrbios de campo magnético podem chegar à região equatorial.
O gráfico acima mostram o total do FMI ao longo do eixo z sul Bz em tempo real.

O Campo Magnético Interplanetário (FMI) é um campo vetorial cujas três dimensões são chamadas x, y, z. Seguindo este sistema de coordenadas, se o componente Bz do FMI é NEGATIVO, o FMI para o ponto Sul é poderoso o suficiente, e pode causar tempestade geomagnética. Resumindo: Vento solar com velocidades acima de 500Km/s e componente Bz sul negativo é um aviso de uma potencial tempestade geomagnética.
Nota: Quanto maior o valor negativo, maior será a tempestade magnética

Evento de Prótons Solares

Gráfico de Evento de Prótons Solares (tempo real) [Ver Aqui]
O sol produz prótons de alta energia, e o vento solar transporta esses prótons por todo o sistema solar. Prótons energéticos podem chegar à Terra em 30 minutos depois de um grande pico de uma erupção solar. Durante um evento como esse também conhecidos como Tempestade Solar ou Evento de Prótons Solares, a Terra é “regada” com partículas solares altamente energéticas (principalmente prótons).

Quando prótons muito energéticos produzidos pelo o sol (> 10 MeV) chega à Terra e entram na atmosfera sobre as regiões polares, uma ionização é produzida em altitudes inferiores a 100 km. A Ionização nessas altitudes é particularmente eficaz na absorção de sinais de rádio HF e pode tornar as comunicações HF impossíveis em todas as regiões polares Este efeito é chamado de apagões de rádio. Este tipo de evento também é conhecido como um evento de Absorção Cap Polar ou PCA. Veja um exemplo no gráfico abaixo:

Tempestade de radiação solar
Uma tempestade de radiação solar, que também é às vezes chamado de evento de partículas energéticas solares, é um fluxo intenso de radiação do sol. Tempestades de radiação solar são classificados em uma escala de S1 (menor) a S5 (extremo), 10, 100, 1000, 10000, 100000 unidade de fluxo de prótons (pfu) o que determina como partículas solares se movem através de um determinado espaço na atmosfera.

Em casos mais extremos as tempestades de radiações solares podem causar apagões completos em rádios de alta frequência, danos em equipamentos eletrônicos, memória e sistemas de imagem em satélites, e envenenamento por radiação em astronautas fora da magnetosfera da Terra. Estas partículas carregadas viajam muito mais rápido do que uma ejeção de massa coronal (CME) e pode atingir a Terra dentro de meia hora a várias horas depois de uma forte erupção solar. Nem todos os flares (erupção solar) produzem uma tempestade de radiação.

Ciclos Solares e o Clima

A partir dessa publicação eu pretendo inserir aqui alguns estudos sobre mudanças climáticas. Afinal de contas, estamos caminhando para um aquecimento ou resfriamento global ?
Lembrando que “nosso” planeta já passou por vários ciclos de aquecimento e resfriamento nesses últimos bilhões de anos…OK
Um longo período de clima frio com a sua fase mais fria em torno de 2030 é de se esperar…Sei lá…!?!?
As previsões de fenômenos naturais são um dos objetivos mais importantes das ciências naturais. Como há fortes indícios de uma conexão confiável entre valores mínimos e máximos no ciclo de Gleissberg, e períodos frios e quentes no clima, temos que considerar essa possibilidade.

O que é o ciclo de Gleissberg ?
O ciclo Gleissberg é um período de 72 a 83 anos, que aparentemente causou a pequena idade do gelo [Ver aqui]. A variação da intensidade destes ciclos é mais ou menos da mesma ordem com a diferença de que ocorrem em um longo período de tempo, suficiente para causar algumas alterações climatéricas consideráveis.
Na verdade, é bastante natural se perguntar se o sol pode desempenhar um papel fundamental nas mudanças climáticas – o clima na Terra deve sua existência ao sol…!
Os debates sobre o aquecimento global produzido pelo homem continua e atingiu uma fase crucial. O Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC), estabelecido pelas Nações Unidas e pela Organização Meteorológica Mundial (OMM), já não publica dados bem definido e “projeções” de elevação da temperatura global para o ano de 2100 provocado pelo aumento no acúmulo de gases de efeito estufa na atmosfera.

Publicações recentes apontam para variação da atividade solar como um forte fator na mudança climática. Os investigadores estão a contragosto tomando sol como um sério fator na mudança climática. Eles incluíram variabilidade solar em suas simulações de aquecimento no século passado. E o sol parece ter desempenhado um papel fundamental no desencadeamento de secas e resfriamentos.
Aqueles que defendiam um aquecimento global baseados simplesmente em fatores antropogênicos (fatores antropogênicos são aqueles causados pela ação do homem), estão começando a reconhecer o papel fundamental do sol nas mudanças climáticas.

O ciclo de 11 anos não é o único ciclo de atividade solar. Existe um ciclo de manchas solares de 80 a 90 anos que modula a intensidade do ciclo de 11 anos, os ciclos válidos foram derivados a partir de oscilações irregulares do Sol sobre o centro de massa do sistema solar. Tem sido demonstrado que esses ciclos solares de movimento (SMC) estão tão estreitamente ligados com fenômenos climáticos que as previsões confiáveis de secas, inundações e fortes anomalias negativas e positivas na temperatura global, e mesmo o El Niño e La Niña pode basear-se nesta relação.
Em um análise mais detalhada mostra que quase todos os mínimos Gleissberg, desde 300 dC, e em torno de 1670 (mínimo de Maunder), 1810 (mínimo de Dalton), e 1895, coincidiu com clima frio no Hemisfério Norte.

Com é possível provar estas afirmações ?
A variabilidade solar é gravada em núcleos perfurados a partir do gelo (figura ao lado). O fluxo de raios cósmicos é modulado pelo vento solar, intensidade da qual está ligada a erupções solares. Durante os períodos de atividade solar elevada, o fluxo de raios cósmicos para a atmosfera é reduzida de modo a que a taxa de produção de radionuclídeos tais como C14 e C12 é diminuída, e vice-versa. A maioria dos radionuclídeos são removidos da atmosfera por precipitação úmida e quase permanentemente armazenada em lençóis de gelo, principalmente nas regiões polares. Análise dos núcleos de gelo (figura acima) revela longos períodos de alta ou baixa atividade solar, que coincidem com as fases de rápidas mudanças climáticas.

Nota: A atividade radioativa natural do carbono 14 (C14) é de 13.5 desintegrações por minuto por grama de carbono. Após 57.300 anos é de 10 meias vidas. A produção de radiocarbono por raios cósmicos tem permanecido essencialmente a mesma para estabelecer um equilíbrio de C14 e C 12C na atmosfera, e é rápida a mistura do C14 nos sistema aquático e terrestre, ou seja, a produção de carbono 14 (radiocarbono 14 C) também está relacionado com a atividade solar. O carbono é produzido na atmosfera superior, quando o bombardeio de raios cósmicos no nitrogênio atmosférico (14 N) induz o nitrogênio a se submeter a uma decadência, transformando assim em um isótopo raro de carbono com um peso atômico de 14 em vez dos 12, o mais comuns.

Quando os raios cósmicos são parcialmente excluídos do Sistema Solar pela varredura de campos magnéticos no vento solar. O aumento da atividade solar origina uma redução de raios cósmicos que atingem a atmosfera da Terra e, portanto, reduz a produção de C 14. Assim, a intensidade dos raios cósmicos no carbono-14 variam inversamente com o nível geral de atividade solar.

O Gato de Schrödinger

Vivemos em um universo que é uma “interpretação” dos nossos cinco sentidos. Somo prisioneiros desses cinco sentidos e tudo que chega em nossos cérebros são em forma de pulsos elétricos. Cores, sons, paladar, são meras interpretações, porque na verdade isso tudo não existe no universo real. Somos constantemente "enganados" pelo nosso cérebro, porque nossos sentidos são primitivos e limitados. Não há uma realidade. Cada um de nós vive em um universo à parte. Esta é a hipótese original da realidade sugerida por recentes desenvolvimentos na física quântica. Realidade em um universo dinâmico não é objetiva. A consciência é a única realidade.

Os cientistas agora acreditam que pode realmente existir um universo paralelo, na verdade, pode haver um número infinito de universos paralelos, e nós vivemos em um deles. Esses outros universos contêm espaço, tempo e estranhas formas de matéria exóticas. Alguns deles podem até conter você, em uma forma ligeiramente diferente. Surpreendentemente, os cientistas acreditam que esses universos paralelos existem a menos de um milímetro de distância de nós. De fato, nossa gravidade é apenas um sinal fraco vazando de outro universo para o nosso. Parece que a especulação não era um absurdo total. Universos paralelos realmente existem e são muito mais estranho do que até mesmo os escritores de ficção científica ousou imaginar.

A chave para a compreensão destes multiversos vem da teoria das cordas. Em resumo, a teoria das cordas tenta conciliar um conflito entre duas idéias matemáticas já aceita na física: a mecânica quântica e a teoria da relatividade. A Teoria das Cordas suaviza as inconsistências matemáticas que existem atualmente entre a mecânica quântica e a teoria da relatividade. Ela postula que o universo inteiro pode ser explicada em termos de “cordas”, muito pequenas que vibram em 10 ou 11 dimensões que não podemos ver. Se existir, poderia explicar literalmente tudo no universo. desde as partículas subatômicas às leis da velocidade e da gravidade.

Certamente você ja ouviu falar no “Gato de Schrödinger”…!?! Há dois gatos, um vivo e um morto, que fazem parte de dois mundos diferentes. Isto é possível porque quando impomos a escolha entre um gato morto e um gato vivo, o universo se divide em dois. São dois universos paralelos absolutamente idênticos, exceto que um contém um gato vivo e outro um gato morto. Em cada um desses universos, o gato é um conceito bem definido e um animal vivo ou morto não é mais necessário.

Para entender melhor vamos fazer um experimento mental que consiste em imaginar um gato aprisionado dentro de uma caixa que contém um  perigoso dispositivo. Esse dispositivo se constitui de uma ampola de vidro (que contém um veneno muito volátil) e um martelo suspenso sobre essa ampola de forma que, ao cair, essa se rompe, liberando o gás venenoso com o qual o gato morrerá. O martelo esta conectado a um mecanismo detetor de partículas alfa, que funciona assim: se nesse sensor chegar uma partícula alfa, ele é ativado, o martelo é liberado, a ampola se parte, o gás escapa e o gato morre; pelo contrário, se nenhuma partícula chegar, nada ocorrerá e o gato continuará vivo.

Iniciando o experimento: Ao lado do detetor colocamos um átomo radioativo que com a seguinte característica: ele tem 50% de probabilidade de emitir uma partícula alfa a cada hora. Evidentemente, depois de uma hora só terá ocorrido um dos dois casos possíveis: o átomo emitiu uma partícula alfa ou não a emitiu (a probabilidade que ocorra um ou outro evento é a mesma). Como resultado da interação, no interior da caixa o gato estará vivo ou estará morto. Porém, isso não poderemos saber, a menos que se abra a caixa para comprovar as hipótese. Mas, note bem, tudo vai depender do observador, a única forma de verificar o que realmente aconteceu com o gato será realizar uma medida, abrir a caixa e olhar dentro. Em alguns casos encontraremos o gato vivo e em outros um gato morto. E ao realizar a medida, o observador interage com o sistema e o altera, rompendo a superposição dos dois estados possíveis.
O “bom senso”  diz que o gato não pode estar vivo e morto. Mas a mecânica quântica afirma que, se ninguém olhar o interior da caixa, o gato se encontrará numa superposição dos dois estados possíveis: vivo e morto.

O que existe são possibilidades e possibilidades são realidades múltiplas, assim como universos paralelos ou multiversos.
Obs: Perceba que esse tema e seu conteúdo são baseados em Física Quântica, Teoria Relativista, Princípio de Incerteza e Teoria das Cordas, portando sem nenhuma relação com filosofia, embora a ciência e filosofia, no decorrer da história sempre estiveram juntas. Assista ao vídeo…

O Universo de Planck

O que é o tempo de Planck ?
Vamos comparar qualquer coisa muito pequena que você pode ver a olho nu com as dimensões de um átomo que tem um tamanho aproximado de 0.1 nanômetro (um nanômetro é um milionésimo de um milímetro).
De modo bem resumido, o comprimento de Planck = 1,6 × 10E – 35 m, agora divida esse comprimento pela velocidade da luz (300.000km/s). Esse é o tempo de Plank, isto é, 5,4x10E – 44s, é muito difícil imaginar..!!!

Para tempos menores que o tempo de Planck é necessária uma teoria quântica da gravidade para explicar os fenômenos observados nesse universo e que por enquanto ainda não existe ou poderíamos recorrer a teoria das Cordas…!?!?
O que encontraremos nesse mundo estranho do interior de um átomo…?
O Universo de Planck é um território imenso e totalmente inexplorado mais até que galáxias, buracos negros, etc, que podemos estudar com telescópios, radiotelescópios e sondas espaciais. Precisaríamos de ferramentas super delicadas, precisas e de alta energia o suficiente para explorar um Universo onde os espaços são menores que átomos e é muito difícil focalizar luz para iluminar esses lugares, então é necessário algo mais potente o que significa mais energia

Hoje usamos os aceleradores de partículas, isto é, usamos partículas elementares para estudar estruturas de outras partículas elementares. Mas os maiores aceleradores de partículas do mundo não conseguem gerar energia suficiente para investigar coisas muito menores que partículas subatômicas. É onde entra a escala de Planck, e é bem complexo trabalhar com uma coisa infinitamente pequena, então estamos falando das “cordas”.
Segundo a Teoria das Cordas tudo que é partícula é na verdade uma vibração.

Mas qual é o tamanho de uma “corda”…?
Imagine um átomo de hidrogênio do tamanho de uma imensa galáxia como a Via Láctea, uma corda na mesma proporção seria do tamanho de um simples poste de luz, ou seja, é racionalmente alem do que podemos imaginar, mas podemos formular teorias do que acontece nessa escala. Talvez o espaço e o tempo não existam na escala de Planck e o que não sabemos é o que pode tomar o lugar do espaço e do tempo nesses universos. O que temos que fazer é substituir a ideia de espaço e tempo por algo mais fundamental, alguma coisa que pode envolver números diferentes de dimensões, algum lugar onde o espaço não exista e uma partícula poderia estar em dois lugares ao mesno tempo…Estamos entrando no domínio da mecânica quântica. Acho que deu pra entender porque os cientistas concordam em dizer que a Teoria das Cordas é uma das maneiras de unificar a teoria da relatividade e a física quântica.

Seja la onde for e o que é esse Universo, a maioria dos cientistas acreditam que os conceitos de espaço e tempo são totalmente diferentes nesse Universo onde o “menor” é um conceito sem sentido e sem lógica, seria o antes do Big Bang…?

O Quarto Estado da Matéria

Em nossos estudos sobre heliofísica vamos encontrar muitas referências a algo chamado Plasma, o quarto estado da matéria, portanto temos que compreender seus fundamentos. O sol, como a maioria das estrelas, é uma imensa bola de plasma…O vento solar é feito de hidrogênio (95%) e Hélio (4%) e de carbono, nitrogênio, oxigênio, néon, magnésio, silício e ferro ( 1%). Estes átomos estão todos na forma de íons positivos, o que significa que perderam elétrons porque a temperatura é muito alta. Portanto, os ventos solares são feitos de íons positivos. Chamamos isso de plasma.

O Plasma não é um gás, líquido ou sólido, é o quarto estado da matéria. O plasma muitas vezes se comporta como um gás, exceto que ele conduz eletricidade e é afetado por campos magnéticos. O plasma é comum em escala astronômica. O “fogo” (lembre-se, não existe fogo no Sol e sim fusão nuclear) do Sol é composto por plasma. Lâmpadas fluorescentes e neon contêm plasma.
Na maioria dos casos, a matéria na Terra tem elétrons que orbita em torno do átomo do núcleo (eletrosfera). Os elétrons carregados negativamente são atraídos para o núcleo carregado positivamente (lembre-se, os opostos se atraem). Assim, os elétrons permanecem em órbita ao redor do núcleo.

Quando a temperatura fica muito alta, os elétrons podem escapar de sua órbita ao redor do núcleo do átomo. Quando o elétron(s) deixam essa órbita para trás, chamamos de um íon com carga positiva. O aquecimento de um gás pode ionizar suas moléculas ou átomos (reduzir ou aumentar o número de elétrons), assim transformando-o em um plasma.

O plasma é feito de partículas eletricamente carregadas, elas são fortemente influenciadas por campos elétricos e magnéticos, enquanto gases neutros não são. Um exemplo dessa influência é a captura de partículas energéticas carregadas ao longo das linhas do campo geomagnético para formar o cinturão de radiação Van Allen.
O cinturão de Van Allen se estende acima do equador, a uma altitude de cerca de 6.437 quilômetros. Esse cinturão é povoado por prótons muito energéticos na faixa de MeV 10-100 (um subproduto de colisões de raios cósmicos com os átomos da atmosfera). A radiação cósmica tem uma intensidade muito baixa (comparável à luz das estrelas). Estas partículas podem facilmente penetrar naves espaciais e a exposição prolongada pode danificar os instrumentos e ser um perigo para os astronautas.

Resumindo: O cinturão de Van Allen é composto de partículas energéticas carregadas (isto é, um plasma) em torno da Terra, aprisionado pelo campo magnético terrestre.