Tempestades Solares: evitando surpresas desagradáveis

[ Livremente traduzido de: Taking the “Surprise” out of Surprise Solar Storms ]

Os cientistas estão aprendendo a prever tempestades solares gigantescas que poderiam, a qualquer momento, atingir a Terra e produzir catástrofes em cascata

Image from a simulated interplanetary disturbance caused by an
solar magnetic eruption (SME)

Imagem de uma simulação de perturbação interplanetária causada por uma Erupção Magnética Solar.
Crédito e imagem ampliada

18 de março de 2010

De 1 a 2 de setembro de 1859, O Sol lançou uma enorme e recordista ejeção de massa coronal (EMC) – uma gigantesca erupção de gases e plasma ionizados que podem ter atingido a massa de um bilhão de toneladas. Se espalhando pelo sistema solar a uma velocidade de muitos milhares de quilômetros por hora, a EMC eventualmente colidiu com a magnetosfera da Terra – uma casca invisível que envolve o planeta, preenchida por partículas carregadas, controladas pelo campo magnético da Terra.

Atingida pela EMC, a magnetosfera da Terra ficou temporariamente em um estado de pandemônio conhecido como tempestade geomagnética. Como resultado, os céus ficaram iluminados por auroras em technicolor, vistas tão ao Sul como em Cuba e El Salvador, e literalmente varreram os sistemas mundiais de telegrafia, os dispositivos de comunicação mais avançados da época.

A tempestade geomagnética de 1859, chamada de Tempestade Carrington [em homenagem ao astrônomo inglês Richard Carrington que registrou a maior protuberância solar associada à EMC], foi a maior tempestade geomagnética jamais registrada. “Porém não existe qualquer motivo para que a Terra não possa ser atingida por uma tempestade geomagnética tão grande ou maior hoje, amanhã, ou depois de amanhã”, afirma Sarah Gibson do Centro Nacional de Pesquisas Atmosféricas (National Center for Atmospheric Research = NCAR) em Boulder, Colorado.

Como a tempestade Carrington aconteceu em uma época de tecnologia relativamente baixa, a confusão que ela provocou foi uma amostra muito pequena do que poderia acontecer atualmente se uma tempestade tipo Carrington aingisse nossa sociedade altamenter dependesnte de tecnologias eletrônicas. Na verdade, de acordo com um relatório da Academia Nacional de Ciências [dos EUA], uma tempestade tipo Carrington poderia disparar uma catástrofe em cascata que incluiria o derretimento de transformadores que poderiam derrubar redes de transmissão de energia, resultando em “apagões” que afetariam até 130 milhões de pessoas, e afetar sistemas de abastecimento de água e serviços de esgotos, a paralização dos transportes movidos ou gerenciados por energia elétrica, assim como os sistemas de distribuição de água potável, alimentos, medicamentos e combustíveis.

No entanto uma tempestade geomagnética não teria nem que ter a intensidade recorde da Carrington para causar sérios danos. Nos últimos anos, tempestades geomagnéticas mais fracas danificaram sistemas tecnológicos tais como satélites, aumentaram os riscos de exposição à radiação de astronautas, interromperam as comunicações e sistemas de navegação e causaram grandes “apagões”.

As EMC estão associadas aos picos de atividade das manchas solares que são “nós-magnéticos” na superfície do Sol gerados por movimentos de material solar abaixo da superfície
(as manchas solares parecem escuras porque são mais frias e portanto menos brilhantes do que seu entorno mais quente). A atividade das manchas solares atinge um pico em ciclos de cerca de 11 anos que é, por sua vez, relacionado com um ciclo de 22 anos de reversões no campo magnético do Sol.

Durante um ciclo típico de 11 anos, o Sol ejeta cerca de 100 grandes EMC e cerca de quatro enormes EMC no sistema solar – das quais apenas uma fração usualmente atinge a Terra. Essas EMC tem maior probabilidade de ocorrer durantes os picos de atividade das manchas solares e são menos frequentes durante os períodos de baixa atividade das manchas solares.

“Entretanto”, alerta Gibson, “as EMC ainda ocorrem durante os períodos de baixa atiividade das manchas solares, mas elas são apenas menos numerosas e mais espaçadas entre si do que nos períodos de atividade das manchas solares. Portanto, ainda é muito possível que uma intensa tempestade geomagnética aconteça durante um pedíodo de mínimo solar”.

Uma vez que os cientistas vigiam constantemente as EMC através de sofisticados telescópios e porque usualmente leva de dois a três dias para o impacto de uma EMC chegar à Terra, os cientistas podem antecipar a ocorrência de tempestades geomagnéticas quando uma EMC direcionada para a Terra começa. Não obstante, os cientistas ainda não podem prever quando vai ocorrer uma EMC.

Com financiamento da Fundação Nacional de Ciências, os cientistas do NCAR estão empregando vários processos para melhorar sua compreensão das EMC e sua capacidade de prevê-las. Entre esses processos estão simulações em computador das EMC que descrevem suas propriedades físicas, com base nas condições existentes no Sol e na Terra, assim como as leis do magnetismo, eletricidade, gravidade e termodinâmica – como mostrado na imagem acima e em uma simulação animada  de uma EMC.

Algumas simulações se baseiam em dados hipotéticos que são projetados para refletir eventos solares típicos. Porém outras simulações são baseadas em dados específicos coletados em um dado dia e projetados para recriar verdadeiras EMC. Os dados incorporados em tais simulações podem incluir, por exemplo, a posição da Terra com relação ao Sol durante a EMC; a massa, composição, tamanho e carga da EMC; e as consições no entorno imediato da Terra quando da chegada da EMC. Comparando suas simulações com as observações diretas de EMC reais cujo comportamento foram criadas para simular, os cientistas podem avaliar a precisão de suas simulações e melhorá-las.


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