De qualquer forma que o vento solar sopre, seus efeitos podem ser sentidos em todo o sistema solar

O vento solar é continuamente liberado da atmosfera mais externa do sol. A ilustração deste artista mostra o vento solar saindo do sol. Crédito da imagem: NASA

O vento solar é um fluxo contínuo de prótons e elétrons da atmosfera mais externa do sol; a coroa. 

Essas partículas carregadas atravessam o sistema solar a velocidades que variam de cerca de 400 a 800 quilômetros por segundo, em estado de plasma, de acordo com o Centro Nacional de Previsão de Clima Espacial Oceânico e Administrativo. (SWPC). 

Quando o vento solar atinge a Terra, envia uma enxurrada de partículas carregadas para a magnetosfera e ao longo das linhas do campo magnético da Terra, em direção aos polos. A interação dessas partículas com a atmosfera da Terra pode produzir auroras brilhantes acima das regiões polares. 

A existência do vento solar foi proposta pela primeira vez pelo astrofísico pioneiro Eugene Parker, cujo nome agracia a missão Parker Solar Probe da NASA.

Em 1957, Parker estava trabalhando como professor assistente na Universidade de Chicago quando percebeu que a coroa superaquecida do Sol deveria, em teoria, emitir partículas carregadas em alta velocidade, de acordo com a Universidade de Chicago. (Esse superaquecimento é um dos aspectos mais misteriosos do comportamento do sol e os físicos solares ainda não entendem completamente por que a atmosfera do sol é mais quente que sua superfície.)

A teoria de Parker descreveu que na coroa do sol, o plasma é continuamente aquecido com temperaturas nesta região atingindo 2 milhões de graus Celsius (3,5 milhões de graus Fahrenheit). Eventualmente, o plasma se torna tão quente que a gravidade do sol não pode mais segurá-lo, então é lançado no espaço como vento solar, arrastando o campo magnético do sol junto com ele, de acordo com o JPL da NASA.

Então, em 1962, a espaçonave Mariner 2 da NASA detectou a presença de partículas de vento solar durante sua viagem a Vênus. 

Além dos constantes fluxos de vento solar, o sol às vezes expele grandes quantidades dessas partículas carregadas de uma só vez. Esses eventos, conhecidos como ejeções de massa coronal (CMEs), podem desencadear tempestades geomagnéticas no ambiente ao redor da Terra, associadas às belas auroras, mas também podem causar estragos em redes elétricas, redes de telecomunicações e satélites que orbitam o planeta.

A QUE DISTÂNCIA É SOPRADO O VENTO SOLAR?

O vento solar consistindo de partículas carregadas e o campo magnético do sol bombardeiam a magnetosfera da Terra. Crédito da imagem: NASA Goddard Space Flight Center

O vento solar varre o sistema solar muito além da órbita de Plutão, formando uma grande "bolha" chamada heliosfera. Segundo a NASA, a heliosfera tem a forma de uma longa meia de vento à medida que se move com o sol. 

O limite mais próximo da heliosfera fica a cerca de 100 UA do Sol, de acordo com uma declaração da ESA. (1 UA, ou unidade astronômica, é a distância média da Terra ao Sol, é equivalente a cerca de 150 milhões de quilômetros). 

A heliosfera atua como um escudo protetor, defendendo-nos contra os raios cósmicos constituídos por partículas energéticas que podem danificar as células vivas. Os raios cómicos são gerados fora do nosso sistema solar e resplandecem quase à velocidade da luz. Sem nossa bolha protetora, esses fragmentos de átomos de alta energia bombardeiam constantemente a Terra. "Sem a heliosfera, a vida certamente teria evoluído de forma diferente; e talvez não", diz o heliofísico Richard Marsden no comunicado da ESA. 

VELOCIDADE DO VENTO SOLAR

O Observatório de Relações Terrestres Solares da NASA, ou STEREO estuda o vento solar. Este gif representa visualmente os dados processados por computador do vento solar. Crédito da imagem: NASA, dados de Craig DeForest, SwRI

Embora o vento solar flua constantemente do sol, suas propriedades, como densidade e velocidade, variam ao longo do ciclo de atividade de 11 anos do sol. Durante este ciclo, os números de manchas solares, os níveis de radiação e o material ejetado diminuem e fluem de um máximo solar para um mínimo solar. Essas alterações afetam as propriedades do vento solar, incluindo a força de seu campo magnético, a velocidade com que viaja, a temperatura e a densidade. 

A origem do fluxo rápido do vento solar foi identificada em 1973 usando imagens de raios-X tiradas da coroa do Sol pelo Skylab. O culpado por ventos solares rápidos são os buracos coronais, regiões mais frias do sol com uma estrutura de linha de campo magnético aberta que permite que o vento solar escape com relativa facilidade. 

Ventos solares anormalmente rápidos podem ser gerados durante eventos de ejeção de massa coronal (CME). Durante as CMEs, a velocidade do vento pode saltar para mais de 1.000 km por segundo, de acordo com SpaceWeatherLive.com.

Uma ejeção de massa coronal (CME) capturada pela NASA e pelo Solar and Heliospheric Observatory (SOHO) da ESA. Crédito da imagem: NASA/GSFC/SOHO/ESA

Apesar das impressionantes velocidades vertiginosas alcançadas por alguns fluxos de vento solar, foi o vento solar mais lento que deixou os cientistas coçando a cabeça. 

“O vento solar lento é, em muitos aspectos, um mistério maior”, disse Jim Klimchuk, físico solar do Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland, em um comunicado da NASA.

A missão Ulysses da NASA, lançada em 1990, já revelou algumas pistas sobre a origem do fluxo de vento lento quando ele sobrevoava em torno dos polos do sol. Descobriu-se que durante os períodos de atividade solar mínimo, o vento solar se origina principalmente do equador do sol. 

“À medida que o ciclo solar progride em direção ao seu máximo, a estrutura do vento solar muda em dois regimes distintos, rápido nos polos e lento no equador, para um fluxo misto e não homogêneo.” De acordo com uma declaração da NASA sobre a Parker Solar Probe e o nascimento do vento solar. 

A Parker Solar Probe investigará esse mistério durante sua missão de sete anos para observar o sol. "Ela oferece uma grande promessa para revelar uma nova compreensão fundamental", disse Klimchuk. 

EFEITOS DO VENTO SOLAR

Os efeitos da nossa estrela ventosa são sentidos em todo o sistema solar.

"Meu sentimento é, se o sol espirrar, a Terra pega um resfriado, porque sempre sentimos o impacto do que acontece no sol graças ao vento solar", disse Nicky Fox, diretor da divisão de heliofísica na sede da NASA em um artigo da NASA Science.

Na Terra, o vento solar é responsável por deslumbrantes espetáculos de auroras em torno das regiões polares. No Hemisfério Norte, o fenômeno é chamado de luzes do Norte (aurora borealis/aurora boreal), enquanto no Hemisfério Sul, é chamado de aurora boreal (aurora australis/aurora austral). Se as velocidades do vento solar forem altas o suficiente, tempestades geomagnéticas podem ser desencadeadas, o que pode levar a auroras se expandindo mais perto do equador do que é possível durante condições climáticas mais calmas do espaço.

As CMEs podem desencadear grandes tempestades geomagnéticas que resultam em auroras impressionantes como esta retratada no Alasca. Crédito da imagem: Noppawat Tom Charoensinphon via Getty Images

Tempestades geomagnéticas também podem causar estragos em satélites e redes elétricas e ameaçar astronautas no espaço. Durante essas tempestades, os astronautas da Estação Espacial Internacional precisam procurar abrigo e todas as caminhadas espaciais são pausadas e os satélites sensíveis são desligados até que a tempestade de radiação passe. 

A SpaceX já testemunhou em primeira mão os danos que o clima espacial pode causar, quando uma tempestade geomagnética destruiu 40 satélites Starlink no valor de mais de US$ 50 milhões, em fevereiro de 2022. Como os satélites Starlink são lançados em órbitas de altitude muito baixa entre 100 a 200km (entre 60 e 120 milhas), eles contam com motores de bordo para superar a força de arrasto, elevando-se a uma altitude final de cerca de 550 km (350 milhas). 

Durante uma tempestade geomagnética, a atmosfera da Terra absorve energia das tempestades, aquece e se expande para cima, levando a uma termosfera significativamente mais densa que se estende de cerca de 80 km (50 milhas) a aproximadamente 1.000 km (600 milhas) acima da superfície da Terra. Uma termosfera mais densa significa mais arrasto, o que pode ser um problema para os satélites. Em fevereiro de 2022, o lote de satélites Starlink lançados recentemente não conseguiu superar o arrasto significativamente aumentado da tempestade geomagnética e começou a cair de volta à Terra, eventualmente queimando na atmosfera. 

O clima solar pode ter consequências drasticamente caras, portanto, é importante aumentar nossa compreensão, monitoramento e previsões de tais eventos. Os cientistas estudam o vento solar em uma tentativa de esclarecer o ambiente do clima espacial e melhorar as previsões do clima espacial. 

“Não podemos ignorar o clima espacial, mas podemos tomar as medidas apropriadas para nos proteger”, diz a NASA.

COMO OS CIENTISTAS ESTUDAM O VENTO SOLAR?

O Observatório do Sistema Heliofísico contém uma frota de naves espaciais projetadas para estudar nosso sistema solar dinâmico. Crédito da imagem: NASA

As missões de heliofísica estudam o sol e sua influência no sistema solar, incluindo os efeitos do vento solar. 

Segundo a NASA, o objetivo dessas missões é "entender tudo, desde como as atmosferas planetárias se formaram, como o clima espacial pode afetar os astronautas e a tecnologia perto da Terra, até a física que define nossa vizinhança no espaço".

Entender o ambiente solar não é tarefa fácil, por isso existe toda uma frota de missões espaciais dedicadas a entender nosso sol e seu comportamento. Essas missões podem ser coletivamente consideradas como um único observatório, o Observatório do Sistema Heliofísico (HSO). 

O HSO consiste em várias naves espaciais solares, heliosféricas, geoespaciais e planetárias, incluindo a Parker Solar Probe, em uma ousada missão de "tocar" o sol, o Observatório Solar e Heliosférico (SOHO); um esforço conjunto entre a NASA e a Agência Espacial Europeia (ESA), o Solar Terrestrial Relations Observatory (STEREO) que consiste em dois observatórios quase idênticos, um localizado à frente da órbita da Terra e o outro atrás e o Solar Orbiter da ESA que está observando pela primeira vez as regiões polares desconhecidas do Sol. 

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RECURSOS ADICIONAIS

• Se você quiser ver como o vento solar interage com outros objetos do sistema solar, confira este infográfico da NASA. 
• Explore as inúmeras missões heliosféricas da NASA em mais detalhes com a NASA. 
• Explore o vento solar com mais detalhes com este artigo explicativo da Universidade de Chicago. 
• Veja a velocidade e densidade do vento solar em tempo real com o Space Weather Prediction Center da NOAA.

BIBLIOGRAFIA

• Richardson, JD, Wang, C., & Paularena, KI (2001). O vento solar: Do mínimo solar ao máximo solar. Advances in Space Research, 27(3), 471-479. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0273117701000746
• Buracos coronais. Centro de Previsão do Clima Espacial NOAA/NWS. Acesso em 15 de junho de 2022, de https://www.swpc.noaa.gov/phenomena/coronal-holes
• Fox, K. Impactos de fortes erupções solares. NASA, 13 de maio de 2013. Acesso em 15 de junho de 2022, de https://www.nasa.gov/mission_pages/sunearth/news/flare-impacts.html
• Frazier, S. Vento solar rápido causa shows de luzes da aurora. NASA. NASA, 9 de outubro de 2015. Acesso em 15 de junho de 2022, de https://www.nasa.gov/image-feature/goddard/fast-solar-wind-causes-aurora-light-shows
• A heliosfera. ESA Science & Technology, 1º de setembro de 2019. Acesso em 15 de junho de 2022, de https://sci.esa.int/web/ulysses/-/2576-the-heliosphere
• Lerner, L. Eugene Parker, 'figura lendária' na ciência solar e homônimo de Parker Solar Probe, 1927-2022. University of Chicago News, 16 de março de 2022. Acesso em 15 de junho de 2022, de https://news.uchicago.edu/story/eugene-parker-legendary-figure-solar-science-and-namesake-parker-solar-probe -1927-2022
• NASA. Efeitos do vento solar. NASA. Acesso em 15 de junho de 2022, de https://science.nasa.gov/science-news/news-articles/effects-of-the-solar-wind
• NASA. Ciência do vento solar. NASA Space Technology 5. Acesso em 15 de junho de 2022, de https://www.jpl.nasa.gov/nmp/st5/SCIENCE/solarwind.html
• NASA. O Vento Solar. Física Solar. Centro de Voo Espacial Marshall. Acesso em 15 de junho de 2022, de https://solarscience.msfc.nasa.gov/SolarWind.shtml
• O vento solar. SpaceWeatherLive. com. Acesso em 15 de junho de 2022, de https://www.spaceweatherlive.com/en/help/the-solar-wind.html
• Vento solar. Previsão Aurora. Acesso em 15 de junho de 2022, de https://auroraforecast.is/solar-wind/
• Vento solar. Vento Solar | Centro de Previsão do Clima Espacial NOAA/NWS. Acesso em 15 de junho de 2022, de https://www.swpc.noaa.gov/phenomena/solar-wind
• Zell, H. (2021, 19 de março). Missões Heliofísicas: Estudando o Sol e seus efeitos no espaço interplanetário. NASA. Acesso em 15 de junho de 2022, de https://www.nasa.gov/mission_pages/sunearth/missions/index.html

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Referência:

DOBRIJEVIC, Daisy. Solar wind: What is it and how does it affect Earth? Space, Nova York, 21, jun. 2022. References. Disponível em: <https://www.space.com/22215-solar-wind.html>. Acesso em: 28, jun. 2022.

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.