Uma explosão solar. Crédito: Shutterstock / Color4260

O sol é a fonte de energia mais importante para sustentar a vida na Terra, mas nos dá muito mais do que apenas luz e calor. Também nos dá tempestades solares.

Perturbações no sol, como ejeções de massa coronal produzidas por erupções solares que emanam de regiões ativas de manchas solares, podem causar tempestades solares. As erupções solares e as ejeções de massa coronal emitem grandes quantidades de radiação e partículas carregadas para o espaço.

Esses eventos podem danificar as infraestruturas de comunicação e energia da Terra, resultando em quedas de energia e redução da funcionalidade do sistema. Satélites, estações espaciais e astronautas, aviação, GPS, redes de energia e muito mais podem ser afetados.

À medida que nossa civilização se torna mais avançada, nos tornamos mais vulneráveis ??aos efeitos das tempestades solares. Agora, como a atividade do sol está aumentando, precisamos melhorar a previsão do tempo solar.

Muitas pessoas ainda se lembram do colapso da rede elétrica canadense de Quebec em 13 de março de 1989, que durou nove horas e afetou seis milhões de pessoas. Isso causou centenas de milhões de dólares em danos e perda de receita. Este apagão foi causado por tempestades solares.

O evento Carrington, que recebeu esse nome em homenagem ao astrônomo amador que o registrou, foi outra poderosa tempestade solar que aconteceu em setembro de 1859. A tecnologia de ponta em 1859 foi limitada a telégrafos elétricos, e a maioria deles falhou em toda a Europa e América do Norte, em alguns casos dando choques elétricos a seus operadores.

Atualmente, dependemos muito mais da tecnologia, que, por sua vez, está cada vez mais vulnerável aos efeitos do espaço e seus desastres naturais únicos.

Radiação espacial

O espaço é vasto, frio, escuro e inundado de radiação. A radiação no espaço vem principalmente da radiação cósmica galáctica, partículas de alta energia lançadas de outras galáxias e eventos de partículas solares, partículas de alta energia de nosso próprio sol.

Na radiação espacial, os átomos são acelerados no espaço interestelar a velocidades próximas à velocidade da luz. Eventualmente, os elétrons são removidos e apenas o núcleo carregado positivamente permanece.

Os humanos observam e contam as manchas solares há mais de 400 anos, tornando este o experimento mais antigo do mundo. O sol tem um ciclo de manchas solares de 11 anos e, no momento, estamos no meio desse ciclo. Agora está se aproximando do "máximo solar", onde ocorre a maior atividade solar. O próximo máximo solar está previsto para começar em 2025.

As luzes do norte são causadas por explosões solares. Crédito: Shutterstock / Mike-Hubert.com

As pessoas estão familiarizadas com a aurora boreal, que é um efeito visível da radiação solar. O campo magnético da Terra, que nos protege da maioria dos perigos da radiação espacial, direciona as partículas carregadas para os polos, onde entram em nossa atmosfera e causam belas exibições de luz.

Mas a radiação também pode afetar a tecnologia e as pessoas. Durante fortes tempestades de radiação solar, os prótons energéticos podem danificar os circuitos eletrônicos dentro dos satélites e o DNA biológico dos astronautas. Os passageiros e a tripulação voando sobre o polo norte estariam expostos a uma maior radiação.

Essas tempestades de radiação podem criar erros que tornam as operações de navegação extremamente difíceis. Os prótons energéticos também podem ionizar os átomos e moléculas da atmosfera, criando uma camada de elétrons livres. Essa camada pode absorver ondas de rádio de alta frequência, causando um apagão das comunicações de alta frequência, também conhecido como de ondas rádio curtas.

Com nossa crescente dependência da tecnologia, prever o clima no espaço é crucial. No entanto, prever com precisão o clima espacial tem sido um problema desafiador para os especialistas.

Previsão do clima espacial

Compreender a complexidade das manchas solares nos ajudará a prever se podem ocorrer explosões solares significativas. Meus colegas e eu desenvolvemos um sistema de computador automatizado em tempo real que usa tecnologias de processamento de imagem e inteligência artificial para monitorar e analisar dados do satélite solar. Isso ajuda a prever a probabilidade de erupções solares nas próximas 24 horas.

Fomos pioneiros em novas técnicas de processamento automático, detecção e extração de recursos de feições solares, como regiões ativas e manchas solares, capturadas pelo satélite observatório de dinâmica solar da Nasa. Também introduzimos o primeiro sistema automatizado e em tempo real para classificar manchas solares. Antes disso, a classificação das manchas solares era um processo manual executado meticulosamente por especialistas.

As missões espaciais e os astronautas têm muito mais probabilidade de serem afetados pela radiação, porque não são protegidos pelo campo magnético da Terra. Os efeitos em humanos podem incluir enjoos causados ??pela radiação, aumento do risco de câncer, doenças degenerativas e efeitos no sistema nervoso central.

Apesar desses riscos, as atividades humanas e robóticas estão aumentando no espaço e a Nasa está trabalhando para pousar humanos em Marte até 2030. Existem dois rovers - Curiosity e Perseverance - e um módulo de pouso atualmente operacional em Marte, com outro rover planejado para lançamento em 2022.

Nosso sistema de previsão do tempo espacial está disponível publicamente e agora é usado como uma das ferramentas de tomada de decisão para as missões robóticas da Nasa e para gerenciar os efeitos da radiação na órbita do observatório de raios-X Chandra da Nasa.

À medida que continuamos nos aventurando ainda mais no espaço, precisaremos fortalecer nossas capacidades atuais de previsão do tempo espacial para construir uma imagem maior da atividade solar e mitigar seus efeitos no sistema solar.

Esta tarefa é incrivelmente desafiadora, já que a maioria das observações solares são feitas para o campo de visão da Terra. Uma melhor modelagem e investigação da evolução das características solares são necessárias para acomodar as órbitas celestes drasticamente diferentes ao redor do sol.

Este artigo foi republicado em The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.

Fonte: Phys