O Espetroheliógrafo

Deem-me o céu azul e o sol visível” é um verso do poema “O dia deu em chuvoso”, de Fernando Pessoa. Sem dúvida, um céu azul logo pela manhã é uma enorme satisfação para quem observa o sol. Mas as nuvens, muitas vezes, testam a nossa paciência. É preciso ter tudo preparado, subir os olhos ao céu com óculos apropriados, não deixar passar aquela oportunidade, que pode ser única nesse dia. Se o dia deu em chuvoso, ou simplesmente deu todo em encoberto, resta luminosa a esperança para o dia seguinte. Em 2012, conseguimos 327 dias de observações; em 2013, 321 dias. As faltas são devidas, unicamente, a condições atmosféricas adversas. Sem chuva, abre-se a cúpula que protege o celóstato. Este é constituído por dois espelhos, que posicionados nas posições corretas para cada dia, ref letem a luz solar para o interior de uma sala, através de uma objetiva de projeção. Seguem-se a primeira fenda, os filtros, a lente colimadora, a rede de difração, a câmara CCD, o computador. Todas estas peças óticas constituem o espetroheliógrafo digital que funciona desde 2007. Com a colaboração do Observatório de Ondrejov, transformou- -se em digital o espetroheliógrafo analógico, em funcionamento desde 1926. Durante 80 segundos, obtêm-se três mil imagens do espetro solar. Com o flat field removem-se as não homogeneidades espetrais, provocadas por poeiras e defeitos do caminho ótico até à câmara e na própria câmara, e com programas adequados, constroem-se os espetroheliogramas – imagens monocromáticas do sol sensíveis a diferentes parâmetros termodinâmicos da atmosfera solar. Diariamente - sábados, domingos e feriados incluídos -, fazem-se observações na risca H-alfa do hidrogénio e na risca do cálcio ionizado. Com a observação no hidrogénio obtemos três tipos de imagens, o H-alfa cont (λ= 6558.7 Å), dopplergrama (λ= 6562.8 Å) e H-alfa (λ= 6562.8 Å) e no cálcio ionizado obtemos imagens Call K1v (λ= 3932.3 Å) e Call K3 (λ= 3933.7 Å). Considera-se no Sol um núcleo com temperaturas muito elevadas, segue-se uma zona de radiação, depois uma zona de convecção, a fotosfera e a cromosfera. Com o K1v observamos a fotosfera e as manchas solares que aí ocorrem. Com o K3 e H-alfa observamos a cromosfera em diferentes níveis. No K3 aparecem as fáculas, no H-alfa os filamentos, as erupções, as regiões ativas, as protuberâncias. No dopplergrama observa-se o movimento de rotação do Sol e permite estudar as velocidades das regiões ativas. O Observatório de Paris possui, em Meudon, um espetroheliógrafo idêntico ao de Coimbra. A base de dados BASS2000 de Meudon contém as observações solares dos dois Observatórios, sendo uma das bases de dados sobre o sol mais utilizada em todo o mundo, com cerca de duas mil visitas por dia. Estes dados são utilizados para preparar observações com telescópios de grande resolução (telescópios das Canárias, SOHO, SDO, etc.), para o estudo do ciclo solar, das regiões ativas e sua evolução, e para a deteção automática de fenómenos solares. Como os instrumentos são idênticos, os espetroheliogramas podem ser comparados e, como as condições atmosféricas são diferentes, complementados, conseguindo-se um maior número de observações. Desde um de janeiro até 31 de julho 2014, um semestre com condições atmosféricas adversas, o Observatório de Coimbra conseguiu observações em 179 dias e o Observatório de Meudon, em 132 dias, havendo apenas 13 dias sem observações. Esta colaboração entre os observatórios de Coimbra e de Meudon remonta a 1907: “We can probably say that the col laborat ion between Coimbra and Meudon Observatories is among the first and longest scientif ic programs, long before the birth of the idea of a European Union.” (Z. Mouradian, A. Garcia, The Physics of Chromospheric Plasmas, ASPCS, vol 368, 3-14). Quando, nesse mesmo ano, Costa Lobo, do Observatório de Coimbra, visita o Observatório de Meudon, decide construir em Coimbra um espetroheliógrafo idêntico ao de Meudon, construído em 1892 por H. Deslandres, recebendo deste todo o apoio. O espetroheliógrafo teve a sua origem no estudo de protuberâncias solares durante eclipses solares totais, e na utilização da espectroscopia solar descoberta por J. Fraunhofer em 1814 e na invenção da fotografia por N. Niépce, em 1826. Iniciou-se, então, em 1912, a construção de alguns elementos para o espetroheliógrafo de Coimbra, mas a Primeira Guerra Mundial interrompeu essa colaboração e, por isso, só a 12 de abril de 1925 foi obtido o primeiro espetroheliograma em Coimbra. No dia um de janeiro de 1926, deu-se início a um programa de rotina de observações da cromosfera solar usando a risca Call K3, seguindo-se depois uma rotina em Call K1v e, em 1989, observações em H-alfa. Entre 1988 e 1992 deu-se uma grande remodelação na ótica e na mecânica do espetroheliógrafo com novos espelhos no celóstato, novas lentes, filtros e uma rede de difração a substituir os prismas. Porém, a dificuldade em obter reveladores e fixadores, o preço elevado das películas sensíveis ao vermelho feitas especificamente para este trabalho, a necessidade de fazer a posteriori a digitalização das observações, o processo lento da sua colocação na BASS2000, e as condições de trabalho pouco favoráveis à saúde dos observadores, levaram à necessidade de aplicar, em 2007, a técnica digital. A partir da base de observações solares com início em 1926, realizamos trabalhos sobre a posição, área e morfologia das manchas, fáculas, protuberâncias, filamentos e rede cromosférica, evolução de regiões ativas e sua distribuição espacial durante os ciclos solares, e assimetria norte-sul nestes vários fenómenos. Com o projeto Coimbra Observatory Solar Information System (COSIS) faz-se o processamento automático de imagens e o reconhecimento de manchas e fáculas. Através do programa educacional, Sun for All, o Sol chega a todas as escolas secundárias. Para além disso, temos visitas de estudo de alunos de todos os níveis de ensino. Pergunto-lhes: Porque é tão importante estudar o Sol? Porque é tão importante estudar a sua evolução?

* Adriana Garcia, Técnica Superior do Observatório Geofísico e Astronómico da Universidade de Coimbra