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Gráfico demonstrando alguns possíveis efeitos da intensa atividade solar. Crédito da imagem: Goddard Space Flight Center da NASA / Mary Pat Hrybyk-Keith

É provável que o relatório afete seu comportamento durante o dia: se você calçar sandálias ou botas de neve, se fizer exercícios dentro de casa ou correr ao redor do quarteirão, se for a pé para o trabalho ou de ônibus.

Da mesma forma, o espaço está cheio de padrões climáticos dinâmicos que podem ter efeitos reais para a vida na Terra. O clima espacial se refere às condições do sistema solar produzidas pela atividade solar.

Assim como o clima está sempre ocorrendo na Terra, o clima espacial está em andamento. Mesmo sem grande atividade solar, os satélites e sistemas de comunicação podem ser afetados pela variabilidade na densidade e composição do ambiente próximo à Terra.

“O espaço não está vazio como costumamos pensar”, disse Alexa Halford, pesquisadora de física espacial do Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland. “O estudo do clima espacial é, na verdade, apenas tentar entender o ambiente espacial ao nosso redor, como tentamos entender o clima terrestre”

Em seu extremo, o clima espacial pode interromper as comunicações de rádio e colocar os astronautas em perigo. No passado, a atividade no Sol causava até mesmo temporariamente grandes apagões elétricos. Mas, com previsão e preparação adequada, esses efeitos perturbadores podem ser amplamente evitados. É por isso que a NASA estuda as condições meteorológicas espaciais.

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1. Que tipo de eventos climáticos ocorrem no espaço e quando é provável que ocorram?

Muito diferente de sua chuva ou neve terrestre média, o clima espacial em nosso sistema solar é composto de radiação e partículas do sol.

O Sol é feito de plasma superaquecido eletricamente carregado, o quarto estado da matéria. O plasma flui constantemente em direção aos planetas como o vento solar, despejando energia no espaço próximo à Terra.

Isso não é tudo que o Sol é capaz de fazer. Às vezes, ele hospeda eventos muito mais dramáticos. As erupções solares são explosões tremendas na superfície do Sol, liberando energia que viaja à velocidade da luz. Seus efeitos na Terra são aparentes em oito minutos. As ejeções de massa coronal (CMEs) são erupções de grandes nuvens de plasma solar e campos magnéticos do sol. As tempestades geomagnéticas resultantes desses eventos podem ocorrer em um ou vários dias depois. CMEs e erupções solares também podem ocorrer ao mesmo tempo.

Ejeções de massa coronal e erupções solares. Crédito da imagem: Goddard Space Flight Center da NASA / Mary Pat Hrybyk-Keith

O Sol opera em um ciclo solar de onze anos, e CMEs e erupções são mais comuns durante a parte intermediária do ciclo solar, chamada de máximo solar. Durante o máximo solar, o Sol pode produzir várias CMEs por dia e algumas explosões verdadeiramente massivas por ano, disse Antti Pulkkinen, diretor da Divisão de Ciência Heliofísica da NASA Goddard. Em comparação, durante o mínimo solar, o Sol pode ficar relativamente quieto por longos períodos de tempo. No ciclo solar 25, o Sol deverá atingir o máximo solar por volta de 2025.

2. Então... por que o clima espacial não nos incendeia?

A Terra tem um campo magnético grande e forte, produzido por ferro fundido carregado que se agita em seu núcleo. Esse campo mantém longe a maior parte do vento solar carregado em direção à Terra, assim como um guarda-chuva funciona em uma tempestade. A área de segurança dentro do campo magnético da Terra é chamada de magnetosfera.

Uma ilustração do Sol interagindo com a magnetosfera da Terra. Crédito da imagem: Goddard Space Flight Center da NASA / Mary Pat Hrybyk-Keith

A magnetosfera da Terra é muito grande e forte. Do lado oposto ao Sol, ela se estende centenas de vezes o comprimento de um raio de aproximadamente 4.000 milhas (6.437 Km) da Terra. A magnetosfera enfrenta muito mais pressão no lado voltado para o Sol, onde se estende de 6 a 10 vezes o raio da Terra, entre cerca de 25.000 milhas a 40.000 milhas (40.233 Km a 64.373Km).

“A magnetosfera é um escudo protetor muito bom”, disse Halford. “Ele bloqueia a maior parte da radiação e do mau tempo obtido no espaço, mas não tudo”

Outra barreira é a espessa atmosfera da Terra, que bloqueia a radiação de luz prejudicial do Sol de atingir a superfície da Terra.

3. Quais são os efeitos do clima espacial na Terra?

Como explica Halford, a proteção oferecida pela magnetosfera não é perfeita. Existem três maneiras principais de uma explosão na superfície do Sol afetar a Terra.

Tempestade de blecaute de rádio: esse tipo de tempestade, gerada por energia eletromagnética, luz, principalmente em comprimentos de onda invisíveis aos olhos humanos é mais provável de ocorrer após uma explosão solar. A luz do Sol leva apenas oito minutos para chegar à Terra, então os efeitos desse tipo de evento são quase imediatos. A energia eletromagnética liberada em flares perturba a alta atmosfera da Terra, a região por onde os sinais de comunicação viajam e podem causar blecautes de sinal. Um risco de um apagão de rádio é porque os rádios são frequentemente usados para comunicações de emergência, por exemplo, para direcionar as pessoas durante um terremoto ou furacão. Imagine que uma tempestade solar coincida com um desastre natural, quando as comunicações de rádio são essenciais para manter as pessoas seguras. Isso aconteceu durante o furacão Irma em setembro de 2017. Se as operadoras forem notificadas rapidamente, Halford diz, elas podem mudar as frequências de rádio e evitar interrupções.

Tempestade de radiação solar: Uma tempestade de radiação solar emite um mar de partículas carregadas muito pequenas e que se movem rapidamente. Em sua velocidade acelerada, essas partículas carregam muita energia e podem permear a magnetosfera e colocar em perigo astronautas e espaçonaves na órbita da Terra. Para evitar o impacto da radiação, sistemas sensíveis em satélites podem ser desligados e os astronautas podem ser instruídos a construir um abrigo ou mover-se para seções melhor protegidas dentro de suas espaçonaves. Halford compara isso a se esconder em um porão durante um tornado.

Tempestade geomagnética: dentro de um a três dias de uma erupção solar, nuvens gigantes de plasma, CMEs, podem atingir a órbita da Terra, comprimindo a magnetosfera. O influxo de partículas carregadas e campos eletromagnéticos ondulando através da magnetosfera da Terra podem induzir correntes em muitos sistemas elétricos importantes na superfície da Terra, incluindo redes de energia. Grandes apagões causados por tempestades geomagnéticas ocorreram em 1989 e 2003. Halford e Pulkkinen disseram que em muitos países, incluindo os Estados Unidos, existem salvaguardas para diminuir a probabilidade disso acontecer novamente.

4. Como os cientistas monitoram o clima espacial?

Uma variedade de agências vigia de perto o clima espacial. O Centro de Previsão do Clima Espacial da NOAA é a fonte oficial do governo dos Estados Unidos para previsões do tempo espacial. A NASA Heliophysics coordena os esforços de pesquisa com a NOAA, a National Science Foundation, o US Geological Survey e o US Air Force Research Laboratory sobre a Estratégia e Plano de Ação do Clima Espacial Nacional. A Heliofísica da NASA também mantém uma frota de observatórios científicos para observar erupções solares e o clima espacial dirigido para a Terra.

5. Podemos nos preparar individualmente para eventos climáticos espaciais?

Aurora sobre Ny-Ålesund, Svalbard. Um feixe LIDAR verde dispara para o céu em primeiro plano. Crédito da imagem: NASA / Joy Ng

Cientistas e organizações do governo federal monitoram e se preparam para eventos climáticos espaciais. Os engenheiros trabalham para construir satélites “rad-hard” ou resistentes à radiação. Os astronautas podem precisar se abrigar durante certos eventos climáticos espaciais. Os operadores da rede elétrica podem implementar salvaguardas contra os efeitos das tempestades geomagnéticas. O governo dos Estados Unidos mantém uma página na Web com informações sobre o que fazer se o clima espacial causar queda de energia ou outros danos.

No entanto, para a maioria dos indivíduos, Halford diz que há apenas uma coisa que eles podem desejar fazer no caso de um evento de clima espacial: preparar-se para a aurora. Aqueles que estão perto dos polos podem ver belas exibições de luz no céu, pois a perda de partículas da magnetosfera durante uma tempestade geomagnética excita as partículas da atmosfera terrestre. Viajar para um local com uma boa vista pode exigir um voo, uma reserva de hotel, um chocolate quente e um cobertor quente.

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Referência:

GOLD, Alison. Five Questions About Space Weather and Its Effects on Earth, Answered. NASA - Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Md., 10, dez. 2021. Disponível em: <https://www.nasa.gov/feature/goddard/2021/five-questions-about-space-weather-and-its-effects-on-earth-answered>. Acesso em: 14, dez. 2021.

Marcello Franciolle F T I P E
Founder - Gaia Ciência

Marcello é fundador da Gaia Ciência, que é um periódico científico que foi pensado para ser uma ferramenta para entender o universo e o mundo em que vivemos, com temas candentes e fascinantes sobre o Universo e Ciências da Terra para inspirar e encantar as pessoas. Ele é graduando em Administração pelo Centro Universitário N. Sra. do Patrocínio (CEUNSP) – frequentou a Universidade de Sorocaba (UNISO); graduação em Análise de Sistemas e onde participou do Encontro de Pesquisadores e Iniciação Científica (EPIC). Suas paixões são literatura, filosofia, poesia e claro ciência.