O IV painel da superfície solar não se destacava por nada de especial. No entanto, Jung não ofereceu uma interpretação correta desse fenômeno. Três anos depois, o pesquisador holandês P. Zeeman demonstrou que as linhas espectrais, sob a influência de um campo magnético, sofrem um desdobramento, ou seja, em vez de uma única linha espectral, surgem duas. Essa descoberta, prevista por Faraday, foi feita por Zeeman ao estudar o espectro de uma chama de sódio colocada em um forte campo magnético. Em vez de uma única linha amarela do sódio, aparecem duas ou três, dependendo de observarmos o espectro da chama ao longo do campo magnético ou perpendicularmente a ele. H. Lorentz explicou o fenômeno de Zeeman pela intensificação do campo magnético; em vez de oscilar em linha reta, o elétron descreve uma trajetória em forma de estrela, alterando, assim, a linha espectral de maneira correspondente. As consequências deduzidas por Lorentz de sua teoria foram brilhantemente confirmadas pelos experimentos de Zeeman.
Em 1903, Hale demonstrou que a causa do desdobramento das linhas espectrais nas manchas solares é o magnetismo. Descobriu-se que as manchas são imensos ímãs. Quando um dos polos, seja o sul ou o norte, desse ímã está voltado para nós, o outro se encontra nas profundezas do Sol. Hale chamou essas manchas de unipolares. Em seguida, vêm as manchas bipolares, cujos dois polos podemos observar, e, por fim, as manchas multipolares, compostas por um grupo de polos voltados para nós. Cerca de 60% de todas as manchas solares apresentam, na superfície do Sol, dois polos — norte e sul. Das 970 manchas registradas entre 1915 e 1917, mais da metade revelou polaridade oposta; em seguida, vêm as manchas de polaridade homogênea (32-35%) e, por último, as manchas multipolares (1-2%).
As manchas bipolares devem estar conectadas entre si — seus condutos, que penetram no interior do Sol, devem se encontrar em algum ponto, formando, por assim dizer, um enorme tubo curvo. Por fim, há outro tipo de manchas. São as “manchas solares invisíveis” (invisible sun-spots). Elas também despertam grande interesse, pois, ao que parece, têm a capacidade de exercer certa influência sobre a Terra ao passarem pelo plano dos vórtices das tempestades solares no meridiano central do Sol.
Segundo a explicação de Hale, as “manchas invisíveis” devem ser entendidas como regiões do Sol onde ainda não há manchas, mas onde elas logo surgirão. Trata-se de um local de formação ou de um novo surgimento de uma mancha solar, ainda não visível a olho nu, mas que pode ser detectada por meio de uma série de fenômenos associados a ela na superfície solar, obtidos em determinadas formas nos espectrogramas.
Quais fenômenos na substância da mancha solar provocam o surgimento do campo magnético? O mais provável é que o principal papel aqui seja desempenhado pelo movimento vorticial da matéria gasosa e pelos fluxos de partículas elétricas — elétrons. O rápido movimento vorticial de partículas carregadas eletricamente dá origem à formação de correntes elétricas de convecção. Uma corrente elétrica de convecção sempre surge quando a eletricidade, estando em repouso em relação ao condutor, move-se juntamente com esse condutor em relação a outros corpos. A corrente de convecção é acompanhada por correntes de condução em condutores vizinhos; estas últimas podem surgir mesmo no caso de a corrente de convecção ser constante em magnitude e direção. Ao mesmo tempo, sabemos que, em uma corrente galvânica constante, não há correntes em condutores vizinhos. Apesar dessa diferença entre a corrente de convecção e a corrente galvânica, ambas formam ao seu redor um campo magnético cuja magnitude e direção da tensão são determinadas pela mesma lei de Biot e Savart. Os primeiros efeitos magnéticos da eletricidade de convecção foram descobertos por Rowland em 1879.
No entanto, segundo a opinião de C. Abbot, a eletrificação do vórtice da mancha pode surgir devido ao atrito entre partículas de substâncias heterogêneas que são carregadas no vórtice. Essa conclusão de Abbot decorre do pressuposto de que, na parte central do vórtice, devido à temperatura relativamente baixa (até 350°C), deve-se esperar a formação de partículas líquidas e, aparentemente, até mesmo sólidas. Entre os trabalhos subsequentes voltados para a explicação da natureza das manchas solares, destaca-se a teoria de W. Bjerknes.
Resta mencionar outro fenômeno notável na distribuição da polaridade das manchas ao longo do tempo. As pesquisas de Hale sobre a distribuição das forças magnéticas nas manchas solares mostraram que, em grupos de duas manchas, os polos magnéticos se distribuem da seguinte forma: durante um mesmo ciclo de 11 anos, que começa com um novo mínimo, no mesmo hemisfério solar, um mesmo polo (por exemplo, o norte) sempre se localiza na mancha que vai à frente em todos os grupos, enquanto o outro polo está em outro lugar. Ao mesmo tempo, no outro hemisfério, a mancha que vai à frente tem o polo oposto, ou seja, o sul. O grupo, assim, se assemelha a dois ímãs subcutâneos localizados nas partes internas do Sol, com extremidades que emergem para fora. Nas manchas isoladas, o outro polo, segundo as investigações de Hale, não é visível; esses locais são chamados por Hale de “manchas invisíveis”. No período de mínimo, ocorre a inversão da polaridade dos grupos. Se, antes do mínimo, o polo norte estava à frente nas manchas, após o mínimo, no novo ciclo, será o polo sul. Portanto, quanto a esse aspecto, seria correto considerar o período da atividade solar não como 11, mas como 22 anos. Essa mudança ocorre de forma abrupta, e a atividade solar na época do mínimo passa por uma ruptura brusca. Diferentemente do período quantitativo de 11 anos das manchas solares, esse período de 22 anos poderia ser chamado de “período magnético das manchas solares”.
Os efeitos periódicos do Sol sobre a Terra costumavam ser atribuídos, geralmente, às manchas, mas eles também podem originar-se da atmosfera solar, cujo estado está sujeito aos mesmos períodos. Por isso, o estudo de todas as camadas dessa atmosfera é de grande interesse. Devido à falta de espaço, não poderemos nos deter na descrição de outros fenômenos solares, como protuberâncias, flóculos (flocculus), filamentos, alinhamentos, grânulos e coroa solar. Mencionaremos apenas que, nos fenômenos terrestres, as protuberâncias podem exercer uma influência tão poderosa quanto as manchas, uma vez que estão associadas a enormes erupções de matéria solar, quando fluxos de partículas elétricas são lançados no espaço sideral. As protuberâncias apresentam periodicidade coincidente com a das manchas.
Surge a questão: quais são as causas dessa periodicidade geral da atividade solar? Atualmente, uma série de astrônomos adota o ponto de vista de que, embora a causa do surgimento de todos os fenômenos solares deva ser buscada no interior do Sol, a distribuição deles no tempo e na superfície do astro pode ser atribuída à influência dos planetas. De fato, uma série de pesquisadores (E. Fränkel, Maunder) encontrou na atividade solar períodos coincidentes com os de revolução de alguns planetas. Pode-se considerar que o Sol é um instrumento sensível que responde a todas as mudanças no campo gravitacional decorrentes do deslocamento dos planetas no espaço.
Como, então, esse pulso solar, esses períodos periódicos
As oscilações na intensidade da atividade do astro-rei afetam a Terra, bem como por meio de quais intermediários se realizam todos esses influxos — eis as questões que agora temos o direito de formular. Detenhamo-nos, no entanto, antes de tudo, na consideração dos fatores energéticos que o Sol produz no espaço cósmico, no qual a esfera terrestre executa seus giros.
6-105 Capítulo V
ESPASMOS DA TERRA NO SEIO DO SOL
Enraizou-se profundamente em nós o costume de considerar o Sol extremamente afastado de nós. Cento e quarenta e nove milhões e meio de quilômetros nos separam do Sol, e todas as dimensões e distâncias terrestres nos parecem insignificantes comparadas a essa distância verdadeiramente colossal. No entanto, esse ponto de vista é radicalmente falso. Sua falsidade decorre do fato de não levaremos em conta um fator importantíssimo: as dimensões do próprio astro e as grandezas a elas vinculadas — a massa do corpo e a extensão de sua superfície irradiadora, ou seja, a força gravitacional do Sol e a potência de sua radiação. Se o Sol tivesse o mesmo tamanho da Terra, a distância que nos separa desse minúsculo Sol, embora fosse a mesma de hoje, seria, ao mesmo tempo, muito maior!
Esse paradoxo, contudo, se tornará compreensível a partir da evidência de que, nesse caso, a distância é uma função do influxo e se encontra em relação inversa a este. Portanto, para representarmos de modo concreto a distância que nos separa do Sol, é necessário medi-la não em unidades absolutas de medida linear, mas em grandeza relativa, em medidas do próprio Sol. Tal medida pode ser o diâmetro do astro. Dividindo, então, o número de quilômetros que separam o Sol da Terra pelo número de quilômetros do diâmetro solar, obtemos o número 107. Assim, a Terra dista do Sol apenas cento e sete diâmetros solares. Não é à toa que A. Eddington, ao falar do Sol, observa: “Ele está ao alcance de nossas mãos”.
Considerando o diâmetro solar, que é de 1.390.891 km, bem como o poderio imenso dos processos físico-químicos que nele ocorrem, devemos reconhecer, assim, que o globo terrestre se encontra no campo de uma intensidade colossal de seus influxos. Nosso Sol é o centro de um sistema planetário extremamente harmonioso e ordenado. O Sol é a “lâmpada do mundo”, que reina no centro, segundo a expressão do grande Copérnico.
Quando os pitagóricos criaram sua teoria da “harmonia das esferas”, baseando-se em concepções elementares sobre o movimento dos planetas, mal podiam imaginar quão regulares são, na realidade, os movimentos planetários e quão sensível e, ao mesmo tempo, firme é o vínculo dos planetas em todas as manifestações de sua vida física. Assim como os fisiologistas encontram nos organismos vivos a conexão entre suas partes — o consensus partium —, que consiste na regulação e coordenação de diferentes órgãos por meio dos sistemas nervoso e circulatório, os astrônomos, ao estudarem os fenômenos do sistema solar, descobrem nele fenômenos análogos às funções de um organismo vivo.
Foram necessárias muitas décadas de brilhante desenvolvimento científico para que pudéssemos apenas nos aproximar do entendimento dos maravilhosos processos físico-químicos que ocorrem na esfera de influência do Sol e dos astros por ele liderados. Todos esses processos físicos e químicos são, em sua maioria, condicionados pelo estado real do Sol e são seus derivados.
A analogia entre os mecanismos fisiológicos do ser vivo e os mecanismos físico-químicos do sistema solar parecerá ainda mais convincente se recordarmos os vínculos que existem no primeiro e no segundo caso. Na verdade, não se poderia dizer que o grande consensus partium interplanetário é realizado por forças eletromagnéticas — esses “nervos” por onde fluem as correntes reguladoras do Sol — e por radiações corpusculares — o “sangue” que leva às planetas também uma parcela de substância para sua atividade vital?
Não é à toa que Teon de Esmirna, como que pressagiando futuras descobertas científicas, chamou o Sol de “coração do mundo”. As forças gravitacionais, desconhecidas em sua natureza, mas dadas a nós pela experiência, irradiam-se do Sol em todas as direções, obedecendo a uma lei simples e clara: a gravitação é diretamente proporcional às massas dos corpos atuantes e inversamente proporcional ao quadrado de sua distância mútua.
A massa do Sol é setecentas e cinquenta vezes maior que a massa de todos os planetas de nosso sistema, tomados em conjunto. E o grande Netuno, que se move na órbita periférica do sistema e é afastado do Sol trinta vezes mais do que a Terra, é retido com a facilidade de uma pluma pelo Sol, que domina seus ímpetos em cada ponto de sua trajetória, impedindo-o de voar tangencialmente para as trevas do universo.
De toda a rica irradiação solar, nosso planeta recebe apenas a bilionésima parte da energia que o Sol dissipa. No entanto, essa quantidade de energia é suficiente para preencher a Terra com toda sorte de manifestações de atividade vital.
Não ilustraremos aqui, com dados numéricos, a energia que nos chega do Sol — diremos apenas que eles atestam
Fig. 12. Curvas das temperaturas médias anuais das cidades da URSS e do período de atividade solar. Curva inferior — período de 11 anos de atividade solar. Curvas: 1 — temperatura anual de Arkhangelsk (1826–1915). 2 — temperatura anual de Petrogrado (1826–1915). 3 — temperatura anual de Moscou (1826–1915). 4 — temperatura anual de Kazan (1828–1915). 5 — temperatura anual de Astrakhan (1837–1915). 6 — temperatura anual de Zolotoust (1837–1915). 7 — temperatura anual de Kiev (1826–1915). 8 — temperatura anual de Nikolaev (1826–1915). Um dos máximos anuais de temperatura ocorre um ano antes do máximo de manchas solares. No 3º e 4º anos após o máximo de manchas solares, cai um máximo secundário de temperatura, e o terceiro máximo de temperatura coincide com os anos de mínimo de manchas solares (segundo A. P. Moiseev).
