O Sol está atingindo um pico fenomenal de 11 anos e os efeitos podem ser enormes: WebCuriosos

Muito mais pessoas em todo o mundo do que o normal puderam recentemente ver o luzes do norte e do sul acima a olho nu. Este evento incomum foi desencadeado por uma tempestade solar muito forte, que afetou o movimento do campo magnético da Terra.

O Sol está atingindo o ponto máximo de atividade em um ciclo de 11 anos. Isto significa que podemos esperar derramamentos mais explosivos de partículas.

Nas circunstâncias certas, são elas que acabam por gerar as belas auroras no céu, bem como as tempestades geomagnéticas que podem danificar infra-estruturas, como redes eléctricas e satélites em órbita.

Então, o que realmente está acontecendo para causar esses fenômenos? As luzes do norte e do sul geralmente estão confinadas a latitudes muito altas e muito baixas. Partículas de alta energia do Sol fluem em direção à Terra, guiadas pelo campo magnético solar. Eles são transferidos para o campo magnético da Terra em um processo conhecido como reconexão.

Estas partículas realmente rápidas e quentes percorrem as linhas do campo magnético da Terra – a direção da força de um íman – até atingirem uma partícula atmosférica neutra e fria, como oxigénio, hidrogénio ou nitrogénio. Neste ponto, parte dessa energia é perdida – e isto aquece o ambiente local.

No entanto, as partículas atmosféricas não gostam de ser energéticas, por isso libertam parte desta energia na faixa da luz visível. Agora, dependendo de qual elemento está muito quente, você verá um conjunto diferente de comprimentos de onda – e, portanto, cores – emitidos na faixa de luz visível do espectro eletromagnético.

Esta é a fonte das auroras que podemos ver em altas latitudes e, durante fortes eventos solares, também em latitudes mais baixas.

Os azuis e roxos da aurora vêm de nitrogênio, enquanto os verdes e vermelhos são de oxigênio. Este processo específico acontece o tempo todo, mas como o campo magnético da Terra tem forma semelhante a um barra magnéticaa área que é energizada pelas partículas que chegam está em latitudes muito altas e baixas (Círculo Polar Ártico ou Antártica em geral).

Então, o que aconteceu para nos permitir ver a aurora muito mais ao sul, no hemisfério norte?

Você pode se lembrar na escola aspersão de limalha de ferro em um papel em cima de um ímã para ver como eles se alinham com o campo magnético. Você pode repetir o experimento várias vezes e ver a mesma forma todas as vezes.

O Campo magnético da Terra também é constante, mas pode ser comprimido e liberado dependendo da força do Sol. Uma maneira fácil de pensar sobre isso é imaginar dois balões meio inflados pressionados um contra o outro.

Se você inflar um balão, adicionando mais gás a ele, a pressão aumentará e empurrará o balão menor para trás. À medida que você libera o gás extra, o balão menor relaxa e empurra para fora.

Para nós, quanto mais forte for esta pressão, mais perto do equador as linhas relevantes do campo magnético são empurradas, o que significa que as auroras podem ser vistas.

Tempestades excepcionais

É também aqui que surgem os problemas potenciais: um campo magnético em movimento pode gerar uma corrente em qualquer coisa que conduza eletricidade.

Nas infra-estruturas modernas, as maiores correntes são geradas em linhas eléctricas, vias férreas e condutas subterrâneas. A velocidade desse movimento também é importante e é monitorada medindo o quão perturbado o campo magnético está em relação ao “normal”. Uma dessas medidas usadas pelos pesquisadores é chamada de índice de tempo de tempestade perturbada.

Por esta medida, as tempestades geomagnéticas de 10 e 11 de maio foram excepcionalmente fortes. Com uma tempestade tão forte, existe um perigo potencial de indução de correntes elétricas.

As linhas eléctricas estão em maior risco, mas beneficiaram das protecções incorporadas nas centrais eléctricas. Estas estão em foco desde o tempestade geomagnética de 1989 que derreteu um transformador de energia em Quebec, Canadá – causando horas de queda de energia.

Mais em risco estão os dutos metálicos que corroer quando uma corrente elétrica passa através deles. Este não é um efeito instantâneo, mas há uma lenta acumulação de material em erosão. Isto pode ter um efeito muito forte na infra-estrutura, mas é muito difícil de detectar.

Embora as correntes no solo sejam um problema, elas são ainda mais desafio no espaço. Os satélites têm uma quantidade limitada de aterramento e uma oscilação elétrica pode destruir instrumentos e comunicações.

Quando um satélite perde comunicações desta forma, é referido como satélite zombie e muitas vezes perde-se completamente – causando uma perda de investimento muito elevada.

As mudanças no campo magnético da Terra também podem afetar a passagem da luz.

Não podemos ver essa mudança, mas a precisão do sistema de localização do estilo GPS pode ser fortemente afetada, pois a leitura da localização depende do tempo gasto entre o seu dispositivo e um satélite. O aumento na densidade eletrônica (o número de partículas no caminho do sinal) faz com que a onda se dobre, o que significa que leva mais tempo para chegar ao seu dispositivo.

As mesmas alterações também podem afetar o velocidade de largura de banda da internet via satélite e os cinturões de radiação do planeta. Trata-se de um toro de partículas carregadas altamente energéticas, principalmente elétrons, a cerca de 13.000 km de distância da superfície.

Uma tempestade geomagnética pode empurre essas partículas para a baixa atmosfera. Aqui, as partículas podem interferir rádio de alta frequência (HF) usado por aeronaves e afetam as concentrações de ozônio.

As Auroras não estão confinadas à Terra – muitos planetas as possuem e elas podem nos dizer muito sobre os campos magnéticos que existem nesses objetos celestes. Um aparelho específico usado para simular auroras é uma “planeterella”, desenvolvida pela primeira vez no início de 1900 por um cientista norueguês. Christian Birkeland.

Uma esfera magnética (representando a Terra) é colocada em uma câmara de vácuo e o vento solar é simulado disparando elétrons contra a esfera. Temos dois destes instrumentos no Reino Unido nas universidades e aqui na Nottingham Trent University ajudei recentemente um estudante a construir uma versão de orçamento como um projeto de mestrado.

Ao alterar a intensidade do campo magnético e a distância entre os objetos, você pode observar como as auroras mudam. A emissão é principalmente roxa, como seria de esperar em uma atmosfera com 72% de nitrogênio.

Um forte anel de emissão aparece ao redor do topo, onde a aurora seria vista na Terra, e esse anel se move para cima e para baixo na latitude dependendo da intensidade do campo magnético.

Como evento natural, as auroras são uma maravilha. Mas o melhor de tudo é que, com cada tempestade geomagnética forte, fazemos melhorias que ajudam a proteger contra danos potenciais de eventos futuros.

Ian Whittakerprofessor sênior de física, Universidade Nottingham Trent

Este artigo foi republicado de A conversa sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.