Pesquisadores do INPE e NASA desvendam mínimo solar

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Efeitos do Sol sobre a Terra

Durante o mínimo solar, que acontece aproximadamente a cada 11 anos, são observadas menos manchas escuras na superfície do Sol. Mais manchas significam em geral mais atividade e erupções no Sol e vice-versa.

O número de manchas solares pode mudar de um ciclo para outro e, entre 2008 e 2009, observou-se o mais longo e fraco mínimo solar desde que os cientistas observam o Sol com instrumentação a bordo de sondas espaciais, a partir do início dos anos 1960.

Cientistas do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) e do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA, mantêm estudos em colaboração sobre a ação magnética do Sol sobre a Terra.

Estes efeitos são geralmente inofensivos e o único sinal visível da sua presença são as auroras próximas aos pólos da Terra.

Porém, em casos extremos, eles podem danificar ou até derrubar satélites, causar falhas nas linhas de transmissão ou induzir correntes perigosas em oleodutos, daí a importância de saber como estes efeitos geomagnéticos variam com o Sol.

Mínimo solar

Assinado por Bruce Tsurutani, da NASA, e Walter D. Gonzalez e Ezequiel Echer, do INPE, o artigo recentemente publicado em "Annales Geophysicae" mostra que a atividade solar chegou aos menores valores das últimas décadas com um atraso de 6 a 12 meses.

Segundo o estudo, fatores na velocidade do vento solar e na intensidade e direção de seus campos magnéticos ajudaram a produzir estes valores anomalamente baixos.

"Em geral o mínimo solar é definido pelo número de manchas solares. Porém, os efeitos geomagnéticos na Terra atingiram o mínimo apenas em 2009. Assim, decidimos observar o que causou mínimo geomagnético", explicam os pesquisadores.

Os efeitos geomagnéticos respondem basicamente a qualquer mudança na Terra devida a variações no Sol. Eles são detectados por magnetômetros (instrumentos que registram variações no campo magnético terrestre) instalados na superfície terrestre.

O conhecimento das situações que causam e suprimem a atividade geomagnética intensa na Terra é um passo para a predição da ocorrência de tais eventos.

Chegada da energia solar à Terra

Três aspectos ajudam a determinar a quantidade de energia que é transferida do vento solar para a magnetosfera terrestre: a velocidade do vento solar, a intensidade do campo magnético fora da magnetosfera terrestre - conhecido como campo magnético interplanetário - e a direção deste campo magnético, já que é sabido que a componente sul deste campo é a que produz a conexão com a magnetosfera terrestre dando lugar à transferência de energia. O grupo de pesquisadores examinou uma a uma estas variáveis.

Os pesquisadores notaram que em 2008 e 2009 o campo magnético interplanetário foi o menos intenso de toda a era espacial. Isto foi uma contribuição óbvia ao mínimo geomagnético. Mas, como a atividade geomagnética não foi tão reduzida em 2008, este não poderia ser o único fator.

Para examinar a velocidade do vento solar, eles usaram os dados da sonda da NASA Advanced Composition Explorer (ACE), que orbita próximo à magnetosfera terrestre.

Os dados desta sonda mostraram que a velocidade do vento solar manteve-se alta durante o mínimo das manchas solares. Só mais tarde ela começou a decair em correlação com o declínio nos efeitos geomagnéticos.

Buracos coronais

O passo seguinte foi entender a causa deste decréscimo. A equipe de pesquisadores achou que ela estaria nos chamados "buracos coronais". São regiões mais obscuras e frias da atmosfera externa do sol.

Do centro destas regiões saem jatos rápidos de vento solar, com velocidades acima de 800 km/seg, que desaceleram durante a expansão para o espaço.

Normalmente, durante os mínimos solares, os buracos coronais encontram-se próximos aos pólos do Sol. Como consequência, a Terra recebe vento solar proveniente das bordas destes buracos, que não é tão rápido quanto o vento solar proveniente da região central. Porém, em 2007 e 2008 os buracos coronais não ficaram confinados aos pólos como é normal.

Esses buracos coronais persistiram a baixas latitudes até o fim de 2008. Conseqüentemente, o centro dos mesmos apontou diretamente para a Terra, enviando o vento solar rápido nesta direção. Só quando finalmente os buracos se concentraram próximos aos pólos, em 2009, a velocidade do vento solar em direção à Terra efetivamente decresceu e, como resultado, também diminuíram os efeitos geomagnéticos e a ocorrência de auroras.

Os buracos coronais parecem também serem responsáveis pelo mínimo da componente sul do campo magnético interplanetário. Os campos magnéticos do vento solar oscilam na sua viagem do Sol à Terra.

Estas flutuações são conhecidas como "ondas de Alfvén". O vento saindo dos centros dos buracos coronais tem grandes flutuações, significando que a componente magnética na direção sul, assim como também nas outras direções, é consideravelmente grande. Entretanto, nos feixes do vento solar que provém das bordas dos buracos coronais, as flutuações, e também a componente sul, são menores.

Mais uma vez, os buracos coronais de baixas latitudes teriam uma maior probabilidade de conectar-se com o campo magnético da Terra e causar efeitos geomagnéticos quando comparados aos buracos de médias e altas latitudes.

Mínimo de Maunder

Trabalhando juntos estes três fatores, campos interplanetários fracos, combinados com menor velocidade do vento solar e menores flutuações magnéticas, causados pela localização dos buracos coronais, criam as condições perfeitas para um mínimo na atividade geomagnética.

Entre 1645 e 1715, houve um prolongado decréscimo na observação de manchas solares e ocorrência de auroras. Este período é conhecido como "Mínimo de Maunder".

Para os pesquisadores, naquela época aconteceu uma confluência de efeitos similares aos de 2009.


Bibliografia:
The solar and interplanetary causes of the recent minimum in geomagnetic activity (MGA23)
B. T. Tsurutani, E. Echer, W. D. Gonzalez
Annales Geophysicae
Vol.: 29, 839-849, 2011
DOI: 10.5194/angeo-29-839-2011
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