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O efeito das tempestades solares: das "luzes do norte" aos problemas com os satélites

As auroras boreais (a norte) ou austrais (a sul) são a manifestação mais bonita das tempestades solares, mas do Sol não vêm só bons ventos e pode haver estragos na rede elétrica, comunicações e GPS.

10 fotos

Uma poderosa tempestade solar atingiu a Terra nos passados dias 18 e 19 de setembro, presenteando os observadores das latitudes mais a norte com um espetáculo de luz criado pelas “luzes do norte”. As redes sociais encheram-se de imagens com as ondas verdes e arroxeadas no céu e pedidos de casamento à luz da aurora boreal. Mas que outros impactos podem ter estas tempestades solares?

Imagens da aurora boreal registadas entre as 22 horas de 18 de setembro e 00h30 de 19 de setembro (hora local) condensadas num vídeo de 27 segundos. As imagens foram registadas em Georgian Bluffs, no Ontário (Canadá), e o vídeo partilhado na plataforma Flickr por Northern Lights Graffiti.
2023 September 18 10pm - 12:30am

Como se formam as auroras?

Uma grande ejeção de material da coroa solar foi projetado em direção à Terra no dia 16 de setembro e causou a extensa aurora boreal que se observou nos dias 18 e 19 de setembro — à semelhança do que já tinha acontecido no dia 12. O espetáculo de “luzes do norte” foi observado numa grande parte dos Estados Unidos, até em estados que não têm tanta oportunidade de observar este fenómeno, e no norte da Europa, do Reino Unido à Estónia.

Quando as tempestades solares fazem com que as partículas ejetadas pelo Sol atinjam a parte superior da atmosfera terrestre, estas interagem com as partículas aí presentes e iluminam os céus noturnos: o verde deve-se à colisão com moléculas de oxigénio (O2) e os tons avermelhados resultam das colisões das partículas solares com moléculas de azoto (N2).

Quais os riscos associados a uma tempestade solar?

A influência do campo magnético do Sol estende-se para lá da órbita de Plutão, o que permite ter uma ideia do impacto que têm no sistema solar (e, em particular, na Terra) as variações na atividade solar. Regra geral, quanto maior o número de manchas solares, maior a atividade solar (mas nem sempre é assim). A atividade dos campos magnéticos solares provoca erupções com libertação de radiação e de plasma.

Este plasma, ou gás ionizado a altas temperaturas, é libertado a partir da coroa solar e faz parte dos ventos solares. Quando os iões do plasma e a radiação chegam à Terra, interferem no campo magnético terrestre e podem causar tempestades geomagnéticas, comprometendo as comunicações de rádio de alta frequência, os satélites do sistema de posicionamento global (GPS) ou até a rede elétrica.

De facto, as tempestades solares podem danificar ou afetar o funcionamento de satélites e naves espaciais, assim como colocar em perigo os astronautas que se encontrem no exterior da Estação Espacial Internacional, porque ficam expostos a uma radiação intensa. Se os cientistas conseguirem fazer uma boa previsão da atividade solar, os satélites podem ser colocados em modo de segurança e os astronautas podem adiar as atividades que tenham para fazer no exterior, refere uma página educativa da agência espacial norte-americana (NASA, National Aeronautics and Space Administration).

Quanto tempo dura um ciclo solar?

Tal como o magma não pára de borbulhar no interior da Terra, a atividade do Sol causada pelo seu campo magnético também não tem interrupções. Mas tem ciclos: oscila entre momentos com mais atividade e momentos com menos.

Cada um desses ciclos inicia-se depois de se atingir o ponto mais baixo da atividade, a partir do momento em que a atividade começa a aumentar, chega a um pico de atividade máxima e depois volta a diminuir. Os ciclos são descritos como períodos aproximados de 11 anos, mas podem ser tão curtos como oito anos ou chegar até aos 14. Além disso, a intensidade do ciclo e o momento em que atinge o pico são muito variáveis.

O que causa a entrada num novo ciclo é a mudança dos campos magnéticos do Sol: o norte passa a ser o sul e o sul passa a ser o norte. “Os campos magnéticos polares do Sol enfraquecem, chegam a zero e depois emergem novamente com a polaridade oposta”, disse Phil Scherrer, investigador na Universidade de Stanford, citado pela NASA em 2013. Os campos magnéticos da Terra também trocam o norte com o sul, mas isso acontece, em média, a cada 300 mil anos — embora a última vez já tenha acontecido há 780 mil anos.

Imagens do Sol, primeiro com luz visível, depois com luz ultravioleta e, por fim, um modelo do campo magnético. Veem-se as manchas solares, as explosões e as mudanças constantes campo magnético ao longo de quatro anos (as linhas brancas, verdes e púrpura, no modelo) — NASA’s Scientific Visualization Studio

O que se espera para o ciclo solar 25?

A observação das manchas solares entre 1826 e 1843 permitiu ao astrónomo amador Heinrich Schwabe descobrir que o Sol tinha ciclos de atividade. A partir de 1755, os cientistas começaram a contar os ciclos solares e a observar a sua grande variabilidade. Estamos, atualmente, no ciclo 25, que teve início em dezembro de 2019.

O ciclo solar 24 foi invulgar, de acordo com a agência meteorológica norte-americana (NOAA, National Oceanic and Atmospheric Administration): foi o quarto menos intenso desde que se iniciaram os registos (em 1755) e o ciclo mais fraco dos últimos 100 anos — no pico, foram registadas 114 manchas solares, muito abaixo da média de 179.

As primeiras previsões para o ciclo solar 25 era de que fosse tão fraco como o ciclo 24 e que atingisse o pico em julho de 2025, com um máximo de 115 manchas solares. Mas o painel de especialistas composto por especialistas da NASA, NOAA e Serviço Internacional de Ambiente Espacial (ISES) também previam que o ciclo 25 quebrasse a tendência de enfraquecimento dos quatro ciclos anteriores (ao longo de mais de 4o anos).

Apesar de não estarmos a prever um ciclo solar 25 particularmente ativo, erupções violentas podem acontecer no Sol a qualquer momento”, disse Doug Biesecker, membro do painel, citado pela NOAA em 2020.

Entretanto, este verão, a atividade solar atingiu 159 manchas solares em julho, de acordo com a revista Science. E já ultrapassou duas vezes a marca das 200 manchas solares este mês de setembro, escreveu o físico Keith Strong na plataforma X (antigo Twitter). “Conseguimos uma previsão absolutamente precisa? Não. Mas considerando o nível de incerteza associado ao que estamos a fazer aqui, temos na verdade uma previsão muito boa”, disse Lisa Upton, coordenadora do painel NASA/NOAA, citada pela Science.

Prever o ciclo solar é assim tão importante?

O painel de especialistas da NASA, NOAA e ISES, apontaram o pico do ciclo solar 25 para julho de 2025, mas desde o início do verão que correm notícias de que o pico chegará vários meses mais cedo, em meados de 2024. A Forbes, no entanto, reportou que ainda não há evidência de que o pico chegará mais cedo e que as divergências se devem a diferentes modelos de previsão: NASA/NOAA (instituições governamentais) versus Centro Nacional de Investigação Atmosférica (NCAR, uma instituição não-governamental).

Para o ciclo solar 25, os dois grupos, que usam modelos de predição diferentes, chegaram a conclusões completamente distintas: a NASA/NOAA aponta para um ciclo fraco e o NCAR para um dos mais violentos de que há registo. Para o NCAR, o ciclo solar atual começou no outono de 2020 (em vez de 2019) e terá um pico de 210 a 260 manchas solares (em vez de 115). Mais, o NCAR considera que os ciclos solares são de 22 anos (em vez de 11). O problema é que flutuações mensais são tão grandes que é difícil dizer qual dos modelos está correto, comentou o físico Ryan French.

Em qualquer dos casos, no entanto, os modelos parecem estar vocacionados para prever o ciclo solar e não para prever tempestades solares extremas. “O papel dos ciclos solares no clima solar pode estar sobrevalorizado”, disse à Forbes Ryan French, físico solar no Observatório Solar Nacional, no Colorado. A melhor forma de prevenir os impactos da atividade solar na Terra é analisar cada mancha solar para avaliar se poderão ter uma erupção (e libertar radiação e plasma).

Vídeo mostra como, em menos de 24 horas, a região da superfície solar mostrada passou de uma pequena mancha solar, para um complexo de manchas com várias vezes o tamanho da Terra. No momento da publicação, ainda não tinham sido registadas erupções solares no local.

As tempestades solares podem causar alterações no clima terrestre?

Não. As tempestades solares e as interações com o campo eletromagnético acontecem apenas ao nível da ionosfera, a parte mais alta da atmosfera entre os 50 e os 965 quilómetros acima da superfície terrestre, que serve, precisamente, para proteger a Terra da radiação vinda do Sol. Assim, as tempestades solares não têm impacto na troposfera, a camada mais baixa da atmosfera (junto à superfície), que determina o clima no planeta, refere a página da NASA dedicada às alterações climáticas.

Mais, ao longo do ciclo solar a quantidade de radiação eletromagnética recebida do Sol por unidade de superfície varia no máximo em 0,15%, o que não é energia suficiente para causar alterações de longo prazo no clima terrestre, destaca também a NASA. “Se o Sol estivesse a provocar o aquecimento da Terra, seria de esperar que a camada mais alta da atmosfera estivesse cada vez mais quente. Pelo contrário, a camada inferior da atmosfera está mais quente, enquanto a camada mais alta está a arrefecer. Isto corresponde muito mais a mudanças provocadas pelo aumento do dióxido de carbono”, lê-se na página.

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