Físicos solares em todo o mundo há muito procuram explicações satisfatórias para as muitas flutuações cíclicas e sobrepostas das atividades do sol.

O sol exibiu cerca de uma dúzia de regiões ativas ao longo de um período de cinco dias em maio de 2015. Os fios brilhantes e finos que se estendem para fora dessas regiões ativas são partículas girando ao longo das linhas do campo magnético que conectam áreas de polaridade oposta. Crédito: Solar Dynamics Observatory, NASA

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Além do mais famoso "ciclo de Schwabe", de aproximadamente 11 anos, o sol também exibe flutuações mais longas, variando de centenas a milhares de anos. Segue-se, por exemplo, o "ciclo de Gleissberg" (cerca de 85 anos), o "ciclo de Suess-de Vries" (cerca de 200 anos) e o quase-ciclo de "eventos Bond" (cerca de 1500 anos), cada um com o nome de seus descobridores. É indiscutível que o campo magnético solar controla essas flutuações de atividade.

As explicações e os modelos nos círculos de especialistas divergem parcialmente quanto ao motivo de o campo magnético mudar. O sol é controlado externamente ou a razão para os muitos ciclos residentes em peculiaridades especiais do próprio dínamo solar? O pesquisador do HZDR, Frank Stefani e seus colegas têm procurado respostas há anos, principalmente para a questão muito controversa de se os planetas desempenham um papel na atividade solar.

O movimento do sol em forma de roseta pode produzir um ciclo de 193 anos

Os pesquisadores examinaram mais recentemente o movimento orbital do Sol. O sol não permanece fixo no centro do sistema solar: ele executa uma espécie de dança no campo gravitacional comum com os planetas maciços Júpiter e Saturno - a uma taxa de 19,86 anos. Sabemos pela Terra que girar em sua órbita desencadeia pequenos movimentos no núcleo líquido da Terra. Algo semelhante também ocorre dentro do Sol, mas isso foi negligenciado até agora no que diz respeito ao seu campo magnético.

Os pesquisadores tiveram a ideia de que parte do momento orbital angular do sol poderia ser transferido para sua rotação e, assim, afetar o processo interno do dínamo que produz o campo magnético solar. Tal acoplamento seria suficiente para alterar a capacidade de armazenamento magnético extremamente sensível do taquoclino, região de transição entre diferentes tipos de transporte de energia no interior do sol. "Os campos magnéticos em espiral poderiam então se encaixar mais facilmente na superfície do sol", diz Stefani.

Os pesquisadores integraram uma dessas perturbações rítmicas do taquoclino em seus cálculos de modelo anteriores de um dínamo solar típico e, assim, foram capazes de reproduzir vários fenômenos cíclicos que eram conhecidos por observações. O mais notável foi que, além do ciclo de Schwabe de 11,07 anos que eles já haviam modelado em trabalhos anteriores, a força do campo magnético agora também mudou a uma taxa de 193 anos - este poderia ser o ciclo de Suess-de Vries do sol, que segundo observações foi relatado como sendo de 180 a 230 anos. Matematicamente, os 193 anos surgem como o que é conhecido como um período de batimento entre o ciclo de 19,86 anos e o ciclo duplo de Schwabe, também chamado de ciclo de Hale. O ciclo de Suess-de Vries seria, portanto, o resultado de uma combinação de dois "relógios" externos: as forças das marés dos planetas e o próprio movimento do sol no campo gravitacional do sistema solar.

Planetas como metrônomo

Para o ciclo de 11,07 anos, Stefani e seus pesquisadores haviam encontrado anteriormente fortes evidências estatísticas de que ele deve seguir um relógio externo. Eles ligaram esse "relógio" às forças das marés dos planetas Vênus, Terra e Júpiter. Seu efeito é maior quando os planetas estão alinhados: uma constelação que ocorre a cada 11,07 anos. Quanto ao ciclo de 193 anos, um efeito físico sensível também foi decisivo aqui, a fim de desencadear um efeito suficiente das fracas forças das marés dos planetas sobre o dínamo solar.

Após o ceticismo inicial em relação à hipótese planetária, Stefani agora assume que essas conexões não são coincidentes. "Se o sol estivesse pregando uma peça em nós aqui, seria com uma perfeição incrível. Ou, de fato, temos uma primeira noção de um quadro completo dos curtos e longos ciclos de atividade solar." Na verdade, os resultados atuais também reafirmam retroativamente que o ciclo de 11 anos deve ser um processo cronometrado. Caso contrário, a ocorrência de um período de batimento seria matematicamente impossível.

Mergulhando no caos: colapsos de 1000-2000 anos não são previsíveis com mais precisão

Além dos ciclos de atividade um tanto mais curtos, o sol também exibe tendências de longo prazo na faixa dos mil anos. Estes são caracterizados por quedas prolongadas de atividade, conhecidas como "mínimos", como o mais recente "Mínimo de Maunder", ocorrido entre 1645 e 1715 durante a "Pequena Idade do Gelo". Ao analisar estatisticamente os mínimos observados, os pesquisadores puderam mostrar que esses não são processos cíclicos, mas que sua ocorrência em intervalos de aproximadamente um a dois mil anos segue um processo matemático aleatório.

Para verificar isso em um modelo, os pesquisadores expandiram suas simulações do dínamo solar para um período mais longo de 30.000 anos. Na verdade, além dos ciclos mais curtos, havia quedas repentinas e irregulares na atividade magnética a cada 1.000 a 2.000 anos. "Vemos em nossas simulações como se forma uma assimetria norte-sul, que eventualmente se torna muito forte e sai de sincronia até que tudo desmorona. O sistema entra em caos e demora um pouco para voltar a sincronizar", diz Stefani. Mas este resultado também significa que as previsões da atividade solar de muito longo prazo, por exemplo, para determinar a influência sobre a evolução do clima, são quase impossíveis.

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Referência:

ROSSENDORF, Helmholtz z. The sun's clock: New calculations support and expand planetary hypothesis. Phys Org, 14, jun. 2021. Disponível em: <https://phys.org/news/2021-06-sun-clock-planetary-hypothesis.html>. Acesso em: 15, jun. 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.