Tudo o que usa circuitos elétricos, de carros a computadores, queima no ato. Celulares e satélites pifam, os meios de transporte param, a rede de energia dá curto-circuito e logo começa a faltar água e comida. Esse cenário apocalíptico pode acontecer - e causado pelo Sol. Segundo cientistas da Nasa e de outras instituições, que recentemente se reuniram em Washington para debater a questão, em 2013 o astro vai entrar num ciclo de alta atividade, o que aumenta a probabilidade de erupções solares. Essas erupções liberam muita energia. E, quando essa energia chega à Terra, provoca uma tempestade eletromagnética - que literalmente frita tudo o que tiver um circuito elétrico dentro. Seria um verdadeiro Dia do Juízo Final para os equipamentos eletrônicos. Os cientistas não sabem exatamente quando essa tempestade virá, ou qual sua força. Mas dizem que há motivo para preocupação.
"O Sol está despertando de um sono profundo. E nossa sociedade é muito vulnerável a tempestades solares", diz o físico Richard Fisher, da Nasa. Elas já aconteceram antes. Em 1859, uma tempestade do tipo queimou as linhas de telégrafo na Europa e nos EUA. Hoje, o efeito seria muito pior. Um relatório assinado por cientistas de 17 universidades diz que a humanidade levaria até 10 anos para se recuperar de um grande evento do tipo. A solução é desligar tudo o que for elétrico antes da tempestade. Os EUA têm um satélite capaz de detectar a onda com um dia de antecedência - em tese, tempo suficiente para que as redes de energia do mundo sejam desconectadas.
No princípio era uma imensa nuvem de
gases e
poeira. Ao longo de milhões de anos essa gigantesca
nuvem foi se contraindo e se adensando, até formar o
Sol. Do material que sobrou, formaram-se os
planetas e outros astros do
Sistema Solar.
A energia do
Sol é gerada pela
fusão nuclear no seu
núcleo. Fusão é a colisão de
átomos em alta temperatura e velocidade que os tornam um único átomo e liberam energia. Ou seja, o
Sol é uma
usina nuclear natural a 150 milhões de quilômetros.
O
Sol é uma bola de
plasma (o quarto estado da matéria - sólido, líquido, gasoso e plasma). As condições de pressão extrema e temperaturas inimagináveis transformam o
hidrogênio em
hélio. Calcula-se que a cada segundo 700 milhões de toneladas de
hidrogênio são transformadas em
hélio.
Erupção Solar
Os
gases emergem da
superfície e são lançados na
coroa solar, onde atingem temperaturas de mais de 1,5 milhões de graus centígrados, formando
arcos chamados
anéis coronais, enormes bolhas de gases ionizados com até 10 bilhões de toneladas. Depois, esfriam e voltam a se chocar com o
Sol a uma velocidade próxima a 100 quilômetros por segundo.
As ejeções de massa coronal, que são
partículas de altas energias, lançadas no
espaço interplanetário podem transportar 10 bilhões de toneladas de
gás eletrizado e superam a velocidades de um milhão de quilômetros por hora. Quando atingem a
Terra, a
magnetosferaradiação, mas uma parte pode chegar à
atmosfera superior, causando as tempestades geomagnéticas. As erupções solares são classificadas de acordo com o seu brilho em
raios X no intervalo de comprimento de onda que vai de 1 a 8
Ångstroms.
Existem três categorias de "erupções":
- Erupções classe X: são importantes e grandes erupções que podem desencadear a suspensão de diversas atividades eletromagnéticas, suspender as transmissões das estações de rádio em todo o planeta e produzir tempestades de radiação de longa duração.
- Erupções classe M: são erupções de média intensidade que afetam as regiões dos pólos e rápidos bloqueios nas emissões radiofônicas.
- Erupções classe C: são pequenas erupções e não afetam o planeta.
Em ciclos que duram em média 11 anos, o
Sol passa por períodos de diminuição e aumento de suas atividades. Na superfície do Sol ou
fotosfera, onde a temperatura superficial é de aproximadamente 6.000 graus celsius, é onde são observados os fenômenos. Nos períodos de aumento da atividade, as explosões de
plasma na superfície do
Sol podem levantar uma
nuvem de
partículas treze vezes maior que a
Terra e lançar uma bolha para o
Sistema Solar a mais de 1,6 milhão km/h. O fenômeno conhecido como
vento solar, arrasta
gases evaporados dos
planetas,
poeira meteórica e
raios cósmicos de origem galáctica. Quando interage com o
campo magnético da
Terra, provoca as tempestades geomagnéticas.
Manchas solares
Logo após a invenção do telescópio,
Galileu Galilei fez suas primeiras observações de
manchas solares em
1611. Entre
1645 e
1715 poucas
manchas solares foram observadas na superfície do
Sol e em memória ao astrônomo que as estudou é chamado de
Mínimo de Maunder. No Máximo, podem existir centenas de manchas em qualquer dia.
Por volta de
1843, o astrônomo amador Samuel Heinrich Schwabe descobriu que os números de
manchas solares seguiam um ciclo de aproximadamente 11 anos, alterando entre máximos e mínimos. Descobriu-se então, que havia uma relação entre o número de manchas e erupções solares. Quanto maior o número de manchas, maior o número de erupções no
Sol. Em geral as
manchas solares se desenvolvem em pares e algumas manchas já observadas cobriam uma área maior que a do planeta
Júpiter.
As zonas mais frias do
Sol, denominadas de
manchas solares, são intensos
campos magnéticos que atraem e acumulam uma camada de
plasma que impede a saída de
prótons e
elétrons emitidos, quando a pressão rompe a bolha formada ocorre a erupção solar. Estas regiões escuras na superfície do
Sol, aproximadamente 1500°C mais frias, não surgem aleatoriamente em qualquer ponto. Primeiro aparecem nas latitudes médias do Sol, acima e abaixo do
equador, e vão se expandindo, com o aumento da atividade solar, em direção ao
equador.
Vento solar
A matéria ejetada pelo
Sol e que se desloca pelo espaço interplanetário é chamada de
vento solar. O
vento solar é formado por
partículas de altas energias, atômicas e subatômicas, consistindo de
elétrons,
prótons e núcleos de
Hélio, aceleradas acima da velocidade de escape gravitacional do
Sol. Quando a atividade solar não é significativa, o vento solar é uniforme e com velocidade aproximada de 400 km por segundo. Mas quando há distúrbios solares violentos, o
vento solar pode alcançar velocidades muitas vezes superiores as observadas normalmente.
magnetosfera e vento solar
Nosso escudo protetor
Campo magnético da Terra
Conseqüências
A
radiação solar pode chegar à
Terra em uma ou duas horas após uma grande erupção solar, em seguida as "nuvens de partículas" de alta energia atingem o planeta durante alguns dias. Alguns dias depois são as
partículas de média e baixa energia que conseguem penetrar em maior número a
magnetosfera, provocando uma tempestade geomagnética. Nestas ocasiões as radiações atingem a baixa
atmosfera, criando cargas elétricas isoladas que são descarregadas, causando interferências
eletromagnéticas.
Elétricas
As intensidades das tempestades geomagnéticas, desde fracas até muito fortes, podem causar diferentes danos elétricos, principalmente nas
latitudes altas, onde se concentram seus efeitos. O fluxo magnético vindo do
Sol pode provocar fortes ondas de descarga elétrica nos cabos de transmissão de força, causando: curtos-circuitos, queima de equipamentos, panes em sistemas elétricos e redes de distribuição de energia, prejudicando circuitos integrados,
computadores de bordo,
satélites,
foguetes etc. Em caso extremo podem causar blecautes nos sistemas de transmissão e nos transformadores de energia elétrica das
cidades, com muitos prejuízos para
indústrias,
residências, hospitais e empresas. Em
1989 uma tempestade impediu o funcionamento de
usinas nucleares nos
EUA, isso pode deixar grandes regiões sem energia elétrica por semanas. Também pode haver indução de tensão ao longo de condutores ao nível de aterramento, afetando linhas de dutos de
gás e
petróleo.
Telecomunicações
A
radiação de uma tempestade geomagnética afeta os equipamentos eletrônicos dos
satélites, prejudicando as comunicações. Os sistemas, cada vez mais, miniaturizados se tornam mais vulneráveis e
microchips danificados podem mudar comandos de
softwares nos
computadores de bordo. Em uma tempestade geomagnética as camadas superiores da
atmosfera se aquecem e se expandem, e podem mudar a altura, retardar ou modificar a
órbita dos
satélites que podem ser danificados ou perdidos com o decaimento de suas
órbitas. Esse foi um dos motivos da queda do laboratório de estudos norte-americano
Skylab, em
1979. Os
satélites que passam pela
América do Sul estão mais suscetíveis a problemas pela anomalia magnética do
Atlântico Sul, que permite que as
partículas energéticas emitidas entrem com mais facilidade na região. Os sistemas de comunicação como
TV a cabo e aparelhos
celulares, que operaram por sinais de
satélites, pode sofrer interferências. Nas tempestades geomagnéticas a
ionosfera se altera, devido as correntes e as
partículas de energia, afetando negativamente as comunicações e
rádio navegação. Algumas interferências pelas ondas geradas agem como ruído nas freqüências e pode ser observada na tela da
TV ou nas transmissões de
rádio, isso degrada os sinais utilizados pelo
GPS e outros sistemas de navegação, que perdem o sinal e tem sua precisão comprometida.
As linhas de
telégrafo também já foram afetadas por tempestades geomagnéticas no passado.
A propagação das ondas de
rádio na
ionosfera é afetada por um grande numero de fatores físicos:
raios cósmicos,
partículas atômicas,
radiação solar e outros. Durante períodos de grande atividade solar, a intensidade dos
raios X que ionizam a
atmosfera pode aumentar rapidamente, ionizando uma quantidade anormal de
átomos e criando uma barreira aonde os sinais de rádio vindo de fora não entram e sinais originados na
Terra não saem. Em períodos de máxima atividade solar, várias interrupções nas transmissões das
ondas curtas, que podem ir de vários minutos a mais de uma hora, são observadas. Nesses períodos os radioastrônomos ficam também impossibilitados de receber sinais de
rádio do
espaço exterior, principalmente durante o dia, quando a
ionosfera fica ainda mais densa.
O espectro visível é dominado pela
luz branca e verde produzidas pelas moléculas de
oxigênio excitadas e luz cor de rosa emitida pelo
nitrogênio. Mas as cores também podem ser amarela, vermelha, roxa e, com menos ocorrência, azul. As tempestades geomagnéticas produzem
auroras multicoloridas e quando atingem uma intensidade muito alta as luzes passam a ser avermelhadas decorrentes da excitação dos
átomos de
nitrogênio.
Perigos da radiação
Partículas de alta energia liberadas pelas erupções solares podem ser tão prejudiciais aos seres humanos quanto a
radiação das explosões nucleares. A
atmosfera e a
magnetosfera da
Terra em geral permitem a proteção adequada dentro de seus limites, mas os
astronautas no
espaço estão sujeitos a doses potencialmente letais de
radiação. A penetração de
partículas de alta energia em seres vivos pode causar danos aos
cromossomos, o
câncer, e muitos outros problemas de saúde e doses grandes podem ser fatais imediatamente. Os
prótons solares com energias superiores a 30
Megaeletronvolts (MeV) são particularmente perigosos. Em
outubro 1989, o
Sol emitiu
partículas suficientes para matar um
astronauta desprevenido sobre a superfície da
Lua. Os
astronautas na Estação Espacial
Mir foram expostos a doses diárias de aproximadamente duas vezes a dose que receberiam em um ano em terra, apesar do
campo magnético terrestre se estender a uma distancia suficiente para protegê-los. Durante a tempestade solar no fim de
1989 absorveram a dose de radiação anual em apenas algumas horas. A
ISS possui um compartimento especial, dotado de grossas paredes, onde os
astronautas ficam confinados sempre que se observa alguma atividade mais forte no
Sol.
Os
raios cósmicos e, principalmente, a
radiação do Sol, podem causar sérias doenças aos
astronautas, podendo levá-los à morte, por isso a previsão do tempo espacial é critico para prever com antecedência segura as ondas de
radiação que ameacem os
astronautas e os equipamentos das
espaçonaves. Para que
astronautas viagem à
Lua ou
Marte, em segurança, será necessário que a
espaçonave possua um compartimento totalmente blindado para que possam se proteger das radiações intensas.
Cientistas descobriram, através do observatório
Soho, que nuvem de
íons, grande causadora de danos à
satélites e seres humanos, é emitida pelo
Sol junto com uma nuvem de
elétrons. Felizmente a nuvem de
elétrons viaja com mais velocidade no
espaço do que a nuvem de
íons, chegando primeiro na
Terra. Com a detecção antecipada dos
elétrons é possível prever a carga de
íons que virá. A descoberta foi feita através de um equipamento a bordo do
Soho, chamado
COSTEP (
Comprehensive Suprathermal and Energetic Particle Analyzer), que é capaz de contar as
partículas que vêem do
Sol e medir sua energia.
Até passageiros de
aviões sofrem algum risco. Os eventos solares também podem produzir
radiações elevadas a bordo de
aviões voando em grandes altitudes. Embora estes riscos sejam pequenos, eles podem receber uma dose de radiação equivalente aos
raios-x médico.
A monitoração dos eventos solares permite que a exposição ocasional seja monitorada e avaliada, e eventualmente que a trajetória e a altitude dos vôos sejam ajustadas, a fim de baixar as doses absorvidas pelos passageiros.
Existem evidências de que mudanças no campo geomagnético afetem sistemas biológicos. Estudos indicam que o sistema biológico humano pode ser suscetível às flutuações no campo geomagnético. Outro efeito observado foi a dificuldade de orientação dos
pombos correio durante tempestades geomagnéticas. Os
pombos e outros animais migratórios, tais como
golfinhos e
baleias, possuem
bússolas biológicas internas compostas de
magnetita.
A importância da monitoração
Existem vários equipamentos para medir as variações do campo geomagnético, instalados tanto na
Terra como no
espaço. A monitoração e as transmissões de alertas geofísicos são muito importantes para que providências possam ser tomadas com antecedência contra os efeitos nocivos das tempestades geomagnéticas. Um aviso antecipado de uma eminente tempestade geomagnética permite que as distribuidoras de energia elétrica, por exemplo, evitem danos em suas redes e que
satélites,
naves espaciais e
astronautas possam ser protegidos.
Magnetômetros são práticos e versáteis instrumentos de medidas de
campos magnéticos. Estes aparelhos são aptos em medir
campos magnéticos de intensidade mínima e monitorar suas variações.
Sensores na
Terra e no
espaço observam continuamente porções especificas do espectro de energia do
Sol para monitorar os seus níveis e indicações de eventos significativos. Uma importante ferramenta de monitoração é o satélite
Soho, que atua na posição intermediária entre a
Terra e o
Sol e detecta as explosões na superfície solar, avisando com antecedência a chegada de tempestades radioativas à Terra.