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Pesquisa Com Participação de Brasileiro Mostra Novas Ideias De Como O Mínimo de Atividade do Sol Afeta a Terra

Desde 1611, o ser humano registra as idas e vindas das manchas escuras no Sol. O número dessas manchas aumenta e diminui num ciclo de 11 anos – quanto mais manchas solares presentes significa geralmente mais atividade e mais erupções no Sol e vice e versa. O número de manchas solares pode mudar de um ciclo para o outro e 2008 observou o mais longo e mais fraco mínimo solar desde que os cientistas monitoram a atividade do Sol com instrumentos baseados no espaço.

As observações têm mostrado, contudo, que o efeito magnético na Terra devido à atividade do Sol, efeitos esses que causam o aparecimento das auroras, não diminuiu em sincronia com o ciclo de baixo magnetismo no Sol. Agora, um artigo na revista Annales Geophisicae do dia 16 de Maio de 2011 relata que esses efeitos na Terra de fato alcançaram um mínimo, na verdade eles alcançaram os níveis mais baixos do século, mas só apareceram oito meses depois. Os cientistas acreditam que os fatores na velocidade do vento solar e na intensidade e direção dos campos magnéticos inseridos nele ajudaram a produzir esse valor anomalamente baixo.

“Historicamente o mínimo solar é definido pelo número de manchas solares”, disse o cientista do clima espacial Bruce Tsurutani do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA em Pasadena na Califórnia, que é o primeiro autor no artigo. “Com base nisso, 2008 foi identificado como o período do mínimo solar. Mas os efeitos geomagnéticos na Terra alcançaram o mínimo algum tempo depois em 2009. Assim nós decidimos procurar o que causou esse mínimo geomagnético”.

Efeitos geomagnéticos basicamente se referem a qualquer mudança magnética na Terra devido ao Sol, e essas mudanças são medidas por meio de um magnetômetro na superfície da Terra. Esses efeitos são normalmente sutis, com os sinais óbvios de sua presença sendo a aparição das auroras nos polos da Terra. Contudo, em casos extremos, eles podem causar falhas na malha de energia da Terra ou induzir perigosas correntes ao longo das linhas de transmissão, por esses perigos é que é valioso saber como os efeitos geomagnéticos variam com o Sol.

Três coisas ajudam a determinar quanta energia do Sol é transferida para magnetosfera da Terra por meio do vento solar: a velocidade do vento solar, a intensidade do campo magnético fora do domínio da Terra (conhecido como campo magnético interplanetário) e para qual direção ele está apontando, desde que uma grande componente em direção ao sul é necessária para conectar com sucesso a magnetosfera da Terra e a  transferência de energia. A equipe que inclui também Walter Gonzalez e Ezequiel Echer do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais em São José dos Campos, examinaram cada componente de uma vez.

Primeiro, os pesquisadores notaram que em 2008 e 2009, o campo magnético interplanetário foi o mais baixo da história da era espacial. Essa foi uma contribuição óbvia para o mínimo geomagnético. Mas como os efeitos geomagnéticos não caíram em 2008, esse poderia não ser o único fator.

Para examinar a velocidade do vento solar, eles usaram o Advanced Composistion Explorer (ACE), que se encontra no espaço interplanetário fora da magnetosfera da Terra a aproximadamente 1 milhão de milhas do Sol. Os dados do ACE mostraram que a velocidade do vento solar manteve-se alta durante o mínimo de atividade solar. Somente um tempo depois é que ela começou a cair, correlacionando-se com a época de declínio dos efeitos geomagnéticos.

O próximo passo foi entender o que causou esse declínio. A equipe encontrou um culpado nos chamados buracos coronais. Os buracos coronais são áreas mais escuras e mais frias dentro da atmosfera externa do Sol . Ventos solares rápidos jogam para fora o centro dos buracos coronais a uma velocidade de 500 milhas por segundo, mas o fluxo do vento reduz de velocidade à medida que se expande no espaço.

“Normalmente no mínimo solar, os buracos coronais estão nos polos do Sol”, disse Giuliana de Toma, uma cientista solar no National Center for Atmospheric Research que teve sua pesquisa nesse tópico usada como ideia para o trabalho. “Assim sendo, a Terra recebeu vento de somente uma borda desses buracos, e não muito rápidos. Mas em 2007 e 2008 os buracos coronais não ficaram confinados nos polos como de costume”.

Esses buracos coronais apareceram nas baixas latitudes no final de 2008. Consequentemente, o centro dos buracos se mantiveram firmes apontando na direção da Terra, enviando rápidos ventos solares na direção da Terra. À medida que eles apareceram mais próximos dos polos em 2009 a velocidade do vento solar em direção à Terra começou a diminuir. E, claro, os efeitos geomagnéticos e as auroras seguiram essa variação.

Buracos coronais parecem ser os responsáveis por minimizar a direção sul do campo magnético interplanetário. Os campos magnéticos do vento solar oscilam na sua jornada entre o Sol e a Terra. Essas flutuações são conhecidas como ondas Alfvén. O vento vindo do centro dos buracos coronais têm grandes flutuações, significando que a componente magnética na direção sul é um pouco maior. O vento que vem das bordas, contudo, possui menores flutuações e dessa forma componentes magnéticas menores na direção sul. Assim, mais uma vez, os buracos coronais nas latitudes menores teriam melhor chance de conectar com a magnetosfera da Terra causando assim os efeitos geomagnéticos enquanto que buracos nas latitudes intermediárias seriam menos efetivos.

Trabalhando de maneira conjunta, esses três fatores –baixa intensidade do campo magnético interplanetário, combinado com a menor velocidade do vento solar e com menores flutuações magnéticas devido à localização dos buracos coronais – cria o ambiente perfeito para o mínimo geomagnético.

Conhecer quais as situações que aumentam e diminuem a intensa atividade geomagnética na Terra é um passo na direção de melhor prever quando esses eventos podem acontecer. Para conhecer bem isso, aponta Tsurutani, é necessário focar na justa conexão entre esses efeitos e a complexa física do Sol. “É necessário entender melhor todas essas feições”, disse ele. “Para entender o que gerou os baixos campos magnéticos interplanetários e o que gera os buracos coronais de maneira geral. Tudo isso faz parte do ciclo solar. E tudo isso causa algum efeito na Terra”.

Fonte:

http://www.jpl.nasa.gov/news/news.cfm?release=2011-181

Sérgio Sacani

Formado em geofísica pelo IAG da USP, mestre em engenharia do petróleo pela UNICAMP e doutor em geociências pela UNICAMP. Sérgio está à frente do Space Today, o maior canal de notícias sobre astronomia do Brasil.

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