A superfície visível do Sol está a cerca de 5.500 graus Celsius, enquanto a coroa solar costuma alcançar entre 1 e 2 milhões de graus. O aparente contrassenso é real: a camada externa fica centenas de vezes mais quente que a região brilhante abaixo. A explicação envolve campos magnéticos, ondas de Alfvén e reconexão magnética, mas os pesquisadores ainda medem quanto cada mecanismo contribui. A história dessa pergunta remonta a espectros de eclipses registrados desde 1869 e reinterpretados decisivamente em 1939.
Por que a coroa solar é mais quente que a superfície?
A coroa solar é mais quente porque energia magnética transportada pela superfície turbulenta se dissipa acima da fotosfera, aquecendo partículas rarefeitas.
A comparação precisa de uma correção técnica. Temperaturas só podem ser divididas de maneira fisicamente significativa usando kelvin, escala cujo zero corresponde ao zero absoluto. A fotosfera está perto de 5.800 kelvin; uma coroa a 1 milhão de kelvin é aproximadamente 170 vezes mais quente, e uma coroa a 2 milhões supera 300 vezes. Portanto, “200 vezes” é uma aproximação útil, não uma propriedade fixa de toda a atmosfera solar. A coroa inclui regiões tranquilas, buracos coronais e laços ativos, com diferentes densidades, temperaturas e geometrias magnéticas. O Sol não opera com um único termostato externo.
Como os eclipses revelaram o problema do aquecimento?
Espectros de eclipses mostraram linhas luminosas de elementos altamente ionizados, evidência de que a coroa alcança temperaturas de milhões de graus.
Charles Augustus Young e William Harkness registraram independentemente uma linha verde intensa durante o eclipse total de 1869. Como nenhum elemento conhecido parecia produzi-la, os astrônomos imaginaram uma substância chamada coronium. A solução surgiu apenas quando a física atômica avançou. Em 1939, o astrônomo alemão Walter Grotrian associou uma linha vermelha coronal ao ferro privado de muitos elétrons. Depois, o físico sueco Bengt Edlén identificou outras linhas, incluindo a verde, produzida por ferro que perdeu 13 de seus 26 elétrons. O ano de 1939 não marca a primeira observação, mas uma mudança de interpretação: o espectro antigo virou termômetro.
Por que o calor do interior não explica a coroa?
O calor produzido no interior não basta porque, sem uma fonte adicional, a temperatura deveria diminuir continuamente ao se afastar da fotosfera.
Na atmosfera solar, a temperatura primeiro cai até a superfície visível e depois sobe abruptamente numa estreita região de transição. Ali, o plasma passa de dezenas de milhares para centenas de milhares de graus antes de entrar na coroa milionária. Condução térmica isolada não explica esse perfil. Alguma energia atravessa a superfície e é convertida em movimento desordenado de elétrons e íons. A convecção no interior agita, dobra e torce campos magnéticos ancorados perto da fotosfera. Esses campos armazenam e transportam energia; o problema é descobrir como ela se transforma em calor com rapidez suficiente para compensar perdas por radiação e condução.
Ondas de Alfvén conseguem aquecer a atmosfera solar?
Ondas de Alfvén carregam energia magnética para a coroa, onde reflexões e turbulência podem convertê-la em calor absorvido por elétrons e íons.
Essas ondas são perturbações nas quais plasma e campo magnético se deslocam juntos. Existir, porém, não significa aquecer: o movimento organizado precisa virar movimento aleatório. Ondas que viajam em sentidos opostos podem refletir, interagir e criar turbulência, que transfere energia para escalas cada vez menores. Nelas, partículas conseguem absorver o movimento. Em fevereiro de 2022, a Parker Solar Probe e a Solar Orbiter observaram o mesmo fluxo rápido do vento solar em distâncias diferentes. A Parker encontrou, perto do Sol, um fluxo mais lento e repleto de oscilações de Alfvén. Mais longe, a Solar Orbiter mediu um fluxo acelerado e aquecido, com parte da energia ondulatória já dissipada.
O que a reconexão magnética acrescenta à explicação?
A reconexão magnética aquece a coroa ao romper e reorganizar linhas de campo tensionadas, liberando energia em calor, ondas e partículas aceleradas.
Grandes episódios produzem erupções solares; versões minúsculas, chamadas nanoflares, poderiam manter boa parte da coroa aquecida. O desafio é enxergar esses eventos. Estruturas transparentes se sobrepõem na linha de visão dos telescópios, e uma breve intensificação pode indicar reconexão, onda ou simples mudança de densidade. O observatório IRIS registrou nanojatos estreitos durante um evento de chuva coronal; modelos associaram-nos à reconexão e a plasma aquecido a vários milhões de graus. A NASA descreveu o resultado como uma possível observação completa de uma sequência de nanoflare. “Possível” continua sendo uma palavra importante. A Solar Orbiter também encontrou mais de 1.500 pequenos brilhos ultravioletas, apelidados de fogueiras.
O que as sondas Parker Solar Probe e Solar Orbiter já esclareceram?
As duas missões aproximaram as medições das fontes de energia, mas ainda não determinaram a participação exata de cada mecanismo em toda a coroa.
A Parker Solar Probe atravessou em 2021 a superfície crítica de Alfvén, entrando na região em que o campo magnético domina o movimento do plasma. Desde então, mede campos elétricos, campos magnéticos e partículas muito mais perto de sua origem. A Solar Orbiter combina imagens remotas com medições do vento solar mais distante, ajudando a relacionar uma estrutura da superfície ao plasma que depois atravessa o espaço. A sonda não derrete apesar de passar por plasma milionário porque temperatura mede energia das partículas, enquanto o aquecimento de um objeto depende também de densidade e transferência de energia. A coroa é extremamente rarefeita. O enigma agora é quantitativo: quanto cada processo deposita, em qual altura, estrutura magnética e fase do ciclo solar.
Um artigo publicado na Science em 2024 indicou que a energia ondulatória perdida bastava para explicar o aquecimento e a aceleração de um fluxo rápido observado pelas duas missões. É uma evidência forte para a transferência por ondas de Alfvén naquele ambiente, não uma solução universal para laços fechados ou regiões ativas. Ondas e reconexão tampouco precisam disputar o mesmo território: reconexões lançam ondas, enquanto campos turbulentos formam folhas de corrente onde novas reconexões se tornam mais prováveis. A coroa permanece quente porque energia magnética é continuamente transportada e dissipada acima da superfície visível. O que falta é fechar a contabilidade.
