sexta-feira, 29 de abril de 2011

Sol, nossa fonte de energia.

   Autor: Leonardo Sioufi Fagundes dos Santos



Texto publicado originalmente na revista Vox Scientiae, edição de novembro-dezembro de 2007



   Os antigos cultuavam o Sol como um deus doador de vida. A ciência não vê no Sol uma divindade, mas também considera o astro-rei como a fonte de quase toda a energia que usamos na Terra, inclusive aquela que nos mantêm vivos.




   No interior do Sol ocorre uma reação denominada "fusão nuclear". Esta reação, que ocorre em inúmeras etapas, consiste na transformação de 4 átomos de hidrogênio em um átomo de hélio, com a liberação de uma quantidade imensa de energia. Essa energia mantêm o Sol aquecido em um milhão de graus Celcius no núcleo, 5000 graus na superfície e ainda é suficiente para liberar uma grande quantidade de ondas eletromagnéticas (entre elas a luz visível) e de partículas, o vento solar**. Estas ondas e partículas se irradiam para todo o sistema solar, inclusive para nosso planeta, a Terra.


   A Terra está a aproximadamente 150.000.000 km do Sol e é o terceiro planeta mais distante dele, perdendo apenas para Mercúrio e Vênus. A maior parte das partículas do vento solar que chegam à Terra ficam presas nas altas camadas da atmosfera pelo campo magnético terrestre. Já as ondas eletromagnéticas não são afetadas por esse campo e são espalhadas pela atmosfera. Elas são reponsáveis pela iluminação e aquecimento de nosso globo. Como a Terra é esférica, o aquecimento que ela sofre não é uniforme. Quanto mais distante da linha do Equador, mais inclinada é a incidência de luz solar e o calor transmitido fica menor. Desta forma, partes da atmosfera e dos oceanos ficam mais quentes do que outras. Esta diferença de temperatura faz com que as massas de ar e de água se movam para uniformizar o calor. Assim a energia que move o ar e água no globo provêm do Sol. Parte da água aquecida pelo calor do Sol se evapora, formando nuvens. Estas nuvens precipitam na forma de chuva ou neve. A chuva e a neve formam rios e lagos. Os rios se movem em direção ao mar, aos lagos ou a outros rios. Então os ventos, as chuvas, as tempestades, os ciclones, os furacões, o fluxo dos rios, a cheia dos lagos, as ondas do mar e as correntes oceânicas são movimentos mantidos ou originados pela energia solar.


   O único movimento oceânico que não é causado pelo aquecimento solar é a maré. Mas a maré é causada pelos campos gravitacionais do Sol e da Lua. A contribuição solar é metade da lunar. Nas fases cheia ou nova da Lua, os efeitos gravitacionais lunar e solar se reforçam, e as marés são mais intensas. Já quando a Lua está nas fases crescente ou minguante, os efeitos gravitacionais dos dois astros são atenuados e a maré é menor do que no caso anterior. Assim o Sol tem um papel importante nas marés.


   Existe um processo pelo qual alguns seres vivos absorvem a energia da luz solar e a usam para transformar água, sais minerais e gás carbônico em oxigênio e materiais orgânicos como carboidratos (açucares), lipídios (gorduras), proteínas, celulose (que compõem a madeira), etc. Este processo é denominado fotossíntese. Os seres vivos que realizam a fotossíntese incluem os vegetais superiores em geral e seres microscópicos como os fitoplânctons. Todo ser vivo que realiza fotossíntese é classificado como autótrofo. O termo autótrofo tem origem grega, onde auto=próprio e trofo=alimento, ou seja, estes seres produzem a própria energia e alimento. A maioria esmagadora dos autótrofos conseguem sua energia através da fotossíntese. Mas há uma pequeno número de bactérias autótrofas que usam energia liberada por reações químicas no lugar da luz solar. Este outro processo é conhecido como quimiossíntese. Assim, salvo raríssimas exceções, as substâncias produzidas pelos autótrofos foram obtidas através da energia solar.


   Parte da energia que os autótrofos acumulam é gasta para sua própria sobrevivência e desenvolvimento, mas há um excedente. Este excedente é aproveitado por outro tipo de seres vivos que se alimentam dos autótrofos, os heterótrofos. O termo heterótrofo também vem do grego, onde hetero=diferente e trofos=alimento, ou seja, estes alimentam-se de seres diferentes deles mesmos. Eles utilizam os materiais orgânicos sintetizados pelos autótrofos para constituir seu próprio corpo. Para obter energia, os heterótrofos transformam matéria orgânica (geralmente carboidratos e lipídios) em água, gás carbônico e outras substâncias. Os heterótrofos incluem todos os animais superiores (como o ser humano), os fungos e a maioria das bactérias e dos protozoários. Quase todos os heterótrofos utilizam o oxigênio do ar para processar estas reações e por isso são chamados de seres aeróbios. Assim os autótrofos transformam água, gás carbônico e sais minerais em oxigênio e materiais orgânicos, acumulando energia solar, e os heterótrofos fazem a reação inversa. Então é a energia solar que mantêm quase toda a vida na Terra, inclusive a humana.


   E quanto à energia que usamos em nossos artefatos tecnológicos? A energia das usinas hidrelétricas tem origem solar porque foi o calor solar que evaporou a água, que por sua vez foi parar em um lugar alto e formou uma queda d'água. O carvão e o petróleo que o mundo inteiro usa é derivado de matéria orgânica fossilizada. Como a matéria orgânica foi em geral sintetizada por processos fotossintéticos, ela tem energia solar. O álcool, que usamos como fonte secundária de energia, também tem energia solar porque é feito a partir da fermentação de matéria orgânica. E quanto às fontes alternativas de energia propostas atualmente? As células fotovoltaicas são movidas à energia luminosa. Se forem usadas para abastecer a sociedade, captarão a luz solar. As energias eólica (dos ventos), pluvial (da chuva) e fluvial (do movimento dos rios) têm origem solar assim como todo o movimento de massas de ar e água (com exceção das marés). A única energia usada atualmente e que não provêm do nosso Sol é a energia da "fissão nuclear" (que é diferente da "fusão nuclear"). Porém os elementos radioativos usados nesta reação são provenientes da mesma estrela supernova que originou a nebulosa que deu origem ao sistema solar. Assim a energia nuclear de nossos reatores não tem origem solar, mas também tem origem estrelar.


   Será que a energia solar é inesgotável? Segundo o que se conhece hoje em dia, daqui a aproximadamente 8 bilhões de anos a quantidade de hidrogênio presente no Sol será insuficiente para continuar a reação de fusão nuclear. O Sol passará por diversas transformações que o farão expandir-se, destruindo nosso planeta e avermelhando-se, tornando-se um tipo de estrela denominada "gigante vermelha". Posteriormente a gigante vermelha encolherá e esfriará, entrando para uma nova categoria, a "anã branca". Passados mais bilhões de anos a anã branca encolherá ainda mais, seu brilho diminuirá e ela se tornará uma "anã escura". Esse será o fim do Sol! Mas outras estrelas continuarão brilhando até que o universo acabe e se transforme em uma sopa de radiação. Mas este é um tema que não cabe neste pequeno texto. Voltemos à Terra.


   Você que está acabando de ler este texto é um ser humano, portanto um heterótrofo aeróbio. Já paraste para pensar que a energia que te move, o pulsar do teu coração, enfim, a energia que te mantem vivo vem do Sol? O calor do teu corpo é um minúsculo resquício do calor do Sol. Mas um dia tua respiração cessará, você deixará de obter energia dos alimentos, tornando-se frio e imóvel. As bactérias e fungos se alimentarão do material de teu corpo aproveitando a energia solar que sobrou. O que restará no fim do processo é gás carbônico e alguns sais minerais. Estes poderão ser absorvidos por vegetais que o utilizarão na fotossíntese e a energia solar vai continuar entrando em ação.
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Texto publicado originalmente na revista Vox Scientiae, edição de novembro-dezembro de 2007
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