O Sol: 380 bilhões de bilhões de megawatts, muito mais do que a vida necessita

Um nascimento na escuridão

O colapso da nuvem molecular

Há cerca de 4,57 bilhões de anos, uma instabilidade gravitacional em uma nuvem molecular gigante – composta principalmente de hidrogênio e poeira interestelar – iniciou o colapso da matéria. A maior parte da massa se concentrou no centro para formar uma protoestrela, enquanto um disco de gás e poeira, onde nasceriam os planetas, se achatava ao seu redor.

O acendimento da fusão nuclear

A compressão progressiva provocou a elevação da temperatura e da pressão no centro dessa protoestrela. Quando a temperatura central atingiu cerca de 10 milhões de kelvins, a fusão termonuclear dos núcleos de hidrogênio em hélio começou através da cadeia próton-próton. Esse processo exotérmico liberou energia suficiente para contrabalançar a gravidade: o Sol havia nascido, e esse equilíbrio dura há 4,57 bilhões de anos.

Uma potência inimaginável

A conversão de massa em energia

O Sol converte a cada segundo cerca de 620 milhões de toneladas de hidrogênio em cerca de 616 milhões de toneladas de hélio. A diferença, cerca de 4,3 milhões de toneladas, é transformada em energia segundo a equação relativista \( E = \Delta m \cdot c^2 \). A potência irradiada atinge \(3{,}828 \times 10^{26}\) watts, valor nominal adotado pela União Astronômica Internacional em 2015. Uma pequena fração da energia de fusão, da ordem de 2 %, é transportada pelos neutrinos em vez de sob a forma de luz.

Segundo as fontes, a massa de hidrogênio convertida a cada segundo varia de 600 a 630 milhões de toneladas, em função da luminosidade e do rendimento de fusão adotados.

Uma comparação com as centrais nucleares

Segundo a base de dados PRIS da AIEA, 417 reatores eletronucleares estavam em funcionamento em meados de julho de 2026, para uma potência elétrica líquida de cerca de 380 GW, ou seja, \(3{,}8 \times 10^{11}\) W. A potência do Sol é, portanto, cerca de \(10^{15}\) vezes superior, isto é, um milhão de bilhões de vezes. A razão permanece da ordem de \(10^{14}\) a \(10^{15}\) se contarmos a potência térmica dos reatores em vez de sua potência elétrica. Esse fluxo energético é responsável pela estruturação térmica de todo o sistema solar, mantendo os planetas em distintas zonas de habitabilidade.

A energia recebida pela Terra

A 150 milhões de quilômetros, a Terra intercepta, sobre sua seção de \(1{,}27 \times 10^{14}\ \text{m}^2\), um fluxo de cerca de 1.361 W/m² (irradiância solar total nominal), ou seja, \(1{,}7 \times 10^{17}\) W. Isso representa cerca de \(4{,}5 \times 10^{-10}\) da potência total do Sol, isto é, um meio bilionésimo. Essa fração ínfima basta para manter uma temperatura média global de cerca de 15 °C, essencial para a vida. Sem o efeito estufa natural, ela seria próxima de −18 °C.

Os neutrinos, mensageiros diretos do núcleo solar

Fótons prisioneiros, neutrinos livres

A energia produzida no núcleo não sai diretamente: os fótons são absorvidos e reemitidos um número imenso de vezes antes de atingir a superfície. Os neutrinos, por sua vez, interagem tão pouco com a matéria que atravessam o Sol em alguns segundos. Constituem a única sonda direta da zona onde ocorre a fusão, a cerca de 15 milhões de kelvins.

A duração da viagem dos fótons do núcleo até a superfície depende fortemente dos modelos: as estimativas vão de várias dezenas de milhares de anos a mais de cem mil anos, ou até um milhão de anos segundo algumas fontes.

Borexino e o ciclo CNO

Dois mecanismos fundem o hidrogênio em hélio: a cadeia próton-próton, que produz cerca de 99 % da energia solar, e o ciclo CNO (carbono-nitrogênio-oxigênio), proposto no final dos anos 1930 e responsável por cerca de 1 % da energia do Sol. Nas estrelas mais massivas, esse ciclo domina. Em 2020, o experimento Borexino, instalado sob o Gran Sasso na Itália, detectou pela primeira vez os neutrinos do ciclo CNO, com uma significância estatística superior a 5 sigma. O sinal é tênue: cerca de 7 eventos por dia para 100 toneladas de alvo.

Medir a metalicidade e a rotação do núcleo

O fluxo de neutrinos CNO depende da abundância de elementos pesados no núcleo. Abre, portanto, o caminho para uma medição direta da metalicidade solar, ainda discutida. Em julho de 2025, uma equipe francesa também previu, por simulação hidrodinâmica e teoria topológica das ondas, uma oscilação com período de cerca de uma hora, sensível à rotação do núcleo profundo. Sua detecção ofereceria uma nova janela para o coração da estrela.

O aumento de sua potência térmica

O aumento da luminosidade solar

Desde seu nascimento há 4,57 bilhões de anos, a potência irradiada pelo Sol não permaneceu constante. Os modelos de evolução estelar indicam que uma estrela do tipo anã amarela, como o Sol, vê sua luminosidade crescer lenta mas continuamente. A transformação progressiva do hidrogênio em hélio no núcleo aumenta a temperatura central e a taxa de reações de fusão.

A luminosidade solar aumenta em média cerca de 10 % por bilhão de anos. Assim, em sua formação, o Sol irradiava apenas cerca de 70 % de sua potência atual, ou seja:

• Ao nascer: cerca de \(2{,}7 \times 10^{26}\ \text{W}\)
• Atualmente: cerca de \(3{,}83 \times 10^{26}\ \text{W}\)
• Em 2 bilhões de anos: cerca de \(4{,}6 \times 10^{26}\ \text{W}\)

O paradoxo do jovem Sol fraco

Com apenas 70 % de sua potência atual, o jovem Sol deveria ter deixado a Terra congelada. No entanto, vestígios geológicos indicam a presença de água líquida já no Arqueano. A explicação geralmente apresentada é uma atmosfera mais rica em gases de efeito estufa. Esse aumento gradual da luminosidade modificou assim o balanço radiativo da Terra ao longo do tempo geológico, influenciando a evolução da atmosfera e da biosfera.

As consequências para o clima terrestre

A longo prazo, esse aquecimento progressivo tornará a superfície terrestre inabitável muito antes do fim da vida do Sol. Segundo uma modelagem publicada em 2021 na Nature Geoscience, a atmosfera rica em oxigênio da Terra deveria persistir apenas cerca de 1,08 ± 0,14 bilhão de anos. Seria seguida por uma desoxigenação brutal, antes mesmo do aparecimento de um efeito estufa úmido e da perda massiva dos oceanos.

Esse prazo é uma estimativa proveniente de um modelo. Permanece sensível às hipóteses sobre os ciclos geoquímicos da Terra.

A matéria solar e o vento solar

A composição do plasma solar

O Sol é uma esfera de plasma cuja composição mássica é dominada pelo hidrogênio (cerca de 74 %) e pelo hélio (24 a 25 %). O restante, cerca de 1,4 a 1,6 %, é constituído de metais no sentido astrofísico: oxigênio, carbono, ferro, neônio, etc. O valor exato dessa metalicidade ainda é objeto de debate segundo os métodos de análise espectroscópica.

As condições no núcleo

O núcleo se estende até cerca de um quarto do raio solar. A temperatura ali atinge 15 milhões de kelvins e a densidade cerca de 150 g/cm³, ou seja, 150 vezes a da água. A agitação térmica é tal que os elétrons são arrancados dos núcleos atômicos, formando um plasma perfeitamente ionizado.

O vento solar

Uma parte da matéria coronal escapa continuamente sob a forma de partículas carregadas – elétrons e prótons – constituindo o vento solar, que se propaga a velocidades de 300 a 800 km/s. A coroa, elevada a um ou dois milhões de graus enquanto a superfície conta apenas com cerca de 5.800, permanece um dos grandes enigmas da física solar.

As consequências do vento solar

As auroras polares

Ao interagir com a magnetosfera terrestre, o vento solar induz correntes de partículas energéticas que penetram nas camadas atmosféricas polares. Essas interações excitam as moléculas de nitrogênio e oxigênio, produzindo as auroras boreais e austrais, principalmente em comprimentos de onda verde (557,7 nm), vermelho (630,0 nm) e azul.

As caudas cometárias

Os cometas, por sua vez, revelam a direção do vento solar através da formação de uma cauda iônica, sempre orientada em sentido oposto ao Sol.

O Sol sob vigilância: ciclo 25 e sondas espaciais

O ciclo solar 25 em fase declinante

Em 15 de outubro de 2024, a NASA, a NOAA e o painel internacional de previsão anunciaram que o Sol havia atingido o máximo de seu 25.º ciclo de atividade de 11 anos. Esse ciclo superou as previsões iniciais de 2019, que anunciavam um pico modesto de cerca de 115 (número de manchas suavizado) por volta de julho de 2025. Desde então, a atividade entrou em sua fase declinante. Erupções poderosas ainda são possíveis, mas o próximo mínimo é esperado por volta de 2030-2031.

Parker Solar Probe, o mais perto da coroa

Em 24 de dezembro de 2024, a sonda Parker Solar Probe da NASA passou a 6,1 milhões de quilômetros da superfície do Sol, a cerca de 692.000 km/h. É a passagem mais próxima e o objeto mais rápido já realizados pela humanidade. Essa distância e essa velocidade foram igualadas em sete sobrevoos desde então, o último dos quais ocorreu em 4 de setembro de 2026, 29.º passo da missão. A missão foi prorrogada até 2029 e observará o Sol durante a fase declinante do ciclo.

Solar Orbiter, primeiras imagens dos polos

Lançada em 2020, a sonda Solar Orbiter (ESA-NASA) inclinou sua órbita a 17° em 2025. Obteve assim as primeiras imagens dos polos do Sol, fora do plano da eclíptica. Observou ali um campo magnético «desordenado» no polo sul, com polaridades norte e sul misturadas, fenômeno típico do máximo solar, quando o campo magnético se inverte. Antes dela, apenas a sonda Ulysses havia sobrevoado os polos (1990-2009), sem instrumento de imagem. A inclinação da órbita passará a 24° em 24 de dezembro de 2026, e depois a 33° a partir de junho de 2029.

Um futuro ainda luminoso

A fase de gigante vermelha

Atualmente em fase de sequência principal, o Sol produz sua energia por fusão do hidrogênio em hélio em seu núcleo. Já consumiu cerca de metade desse combustível, e essa fase estável durará ainda cerca de 5 bilhões de anos. Em seguida, o núcleo colapsará sobre si mesmo, provocando uma expansão das camadas externas: o Sol se tornará uma gigante vermelha, englobando Mercúrio, Vênus e provavelmente a Terra.

O destino da Terra depende dos modelos: a perda de massa do Sol afastará as órbitas, enquanto os efeitos de maré poderiam aproximar o planeta da estrela inchada.

A anã branca

Massa insuficiente para explodir em supernova, o Sol terminará sua vida como anã branca, resíduo denso do tamanho da Terra, deixando atrás de si uma nebulosa planetária. Até então, continuará alimentando a biosfera terrestre com energia.