Por que as manchas solares parecem escuras?

Manchas solares, como esta, parecem escuras:

Por quê?

As manchas solares típicas têm uma região escura (umbra) cercada por uma região mais clara, a penumbra. Enquanto as manchas solares têm uma temperatura de cerca de 6300 ° F (3482,2 ° C), a superfície do sol ao seu redor tem uma temperatura de 10.000 ° F (5537,8 ° C).

Deste recurso da NASA :

As manchas solares são, na verdade, regiões da superfície solar onde o campo magnético do Sol se concentra mais de 1000 vezes. Os cientistas ainda não sabem como isso acontece. Os campos magnéticos produzem pressão, e essa pressão pode fazer com que o gás dentro da mancha solar esteja em equilíbrio com o gás fora da mancha solar ... mas a uma temperatura mais baixa. As manchas solares são na verdade vários milhares de graus mais frias que a superfície do Sol, com 5.770 K (5496,8 ° C), e contêm gases à temperatura de 3000 a 4000 K (2726,9 - 3726,8 ° C). Eles são escuros apenas por contraste com a superfície solar muito mais quente. Se você colocasse uma mancha solar no céu noturno, ela brilharia mais que a Lua Cheia com uma cor laranja-avermelhada!

Manchas solares são áreas de intensa atividade magêntica, como é evidente nesta imagem:

Você pode ver o tipo de material esticado em fios.

Por esse motivo , é mais frio que o resto da superfície:

Embora os detalhes da geração de manchas solares ainda sejam motivo de pesquisa, parece que as manchas solares são as contrapartes visíveis dos tubos de fluxo magnético na zona convectiva do Sol que são "enroladas" por rotação diferencial . Se a tensão nos tubos atingir um certo limite, eles se enrolam como um elástico e perfuram a superfície do Sol. A convecção é inibida nos pontos de punção; o fluxo de energia do interior do Sol diminui; e com ela temperatura da superfície.

Em suma, as manchas solares parecem escuras porque são mais escuras do que a superfície circundante . Eles são mais escuros porque são mais frios e mais frios por causa dos intensos campos magnéticos neles.

As manchas solares são mais frias porque seus campos magnéticos inibem a reposição de calor dos fluxos convectivos (devido à interação entre o plasma e os campos magnéticos). Isso permite que eles esfriem radiativamente. O restante da superfície solar é constantemente reabastecido por células convectivas que a reaquecem.

O plasma solar na fotosfera irradia aproximadamente como um corpo negro, o que significa que o espectro de energia (e comprimento de onda) da radiação segue a função Plank. A função Plank aumenta e diminui com a temperatura em todas as energias (e comprimentos de onda). O brilho de um corpo negro em uma determinada energia (ou comprimento de onda) é determinado pelo valor da função da prancha nessa energia.

A imagem que você mostrou é tirada no 'continuum fotográfico', que é uma parte dominada pelo corpo negro do espectro de radiação. Portanto, como as manchas solares são frias (em comparação com o ambiente), isso significa que a função Plank é menor que o ambiente e, portanto, o brilho é menor, fazendo com que apareçam escuros na imagem.