Os estudos das "condições reinantes no Sol e no vento solar, na magnetosfera, na ionosfera e na termosfera que podem influenciar o desempenho e a segurança dos sistemas tecnológicos no espaço e na superfície terrestre, podendo colocar em risco a saúde e a vida humanas" constituem um dos principais objetivos da meteorologia espacial.
Meteorologia espacial é uma expressão cunhada nos últimos anos para designar uma série de processos físicos oriundos do Sol e que podem afetar as atividades humanas na Terra e no espaço. O Sol emite energia sob a forma de erupções de radiações eletromagnéticas, ondas de rádio, infravermelho, luz, ultravioleta, raios-X, de partículas eletrizadas, de matéria coronal e de correntes de plasma. Ao se afastarem do Sol, essas partículas produzem o vento solar, arrastando com elas parte do campo magnético solar. As radiações eletromagnéticas viajam com a velocidade da luz e gastam aproximadamente 8 minutos para percorrer a distância entre o Sol e a Terra, enquanto as partículas eletrizadas viajam mais lentamente, podendo levar algumas horas ou vários dias para percorrer a mesma distância. As radiações e as partículas de origem solar interagem com o campo magnético da Terra e a exosfera (magnetosfera e ionosfera) de maneira muito complexa, causando o acúmulo de partículas carregadas energeticamente, assim como produzem a circulação de correntes elétricas nas diferentes regiões da exosfera. Essa ocorrência pode provocar variações geomagnéticas, auroras polares e afetar os mais diferentes equipamentos tecnológicos.
Além das perturbações no campo geomagnético e na ionosfera, os fenômenos meteorológicos espaciais podem incidir de diferentes modos sobre a tecnologia. As partículas energéticas ejetadas pelo Sol interagem com o campo magnético terrestre ocasionando perturbações magnéticas e o aumento da ionização da ionosfera, de 100 a 1.000 km acima da superfície terrestre. As partículas de alta energia de origem solar podem provocar, em geral, sérias repercussões nos sistemas eletrônicos ultra-sensíveis dos satélites, causando anomalias no seu funcionamento, chegando até mesmo a deteriorar os seus equipamentos, o que pode desativar o satélite. As ondas radioelétricas utilizadas nas telecomunicações por satélites ou na navegação por GPS podem ser afetadas pelo aumento de ionização, que provoca as interrupções das comunicações ou dos sistemas de navegação.
As perturbações magnéticas afetam diretamente as atividades que utilizam o campo magnético, como os níveis magnéticos e as bússolas, assim como podem induzir correntes elétricas nos condutores ao longo das linhas de transmissão de eletricidade e nos oleodutos (pipelines) provocando panes no fornecimento elétrico e a corrosão dos oleodutos.
Ronaldo Rogério de Freitas Mourão é pesquisador-titutar do Museu de Astronomia e Ciências Afins, do qual foi fundador e primeiro diretor, membro titular do Instituto Histórico e Geográfico Brasileiro, autor de mais de 70 livros, entre outros do Anuário de Astronomia 2005.Consulte a homepage: www.ronaldomourao.com
Variações geomagnéticas, o principal componente
O principal componente do campo geomagnético, que varia muito lentamente, tem a sua origem no núcleo da Terra. Os fenômenos se produzem sobre a Terra, gerando variações mais rápidas, com períodos que duram de alguns segundos até algumas horas, são oriundos das variações da atividade solar. Nas altas camadas da atmosfera, a radiação solar cria uma região ionizada denominada ionosfera.
A magnetosfera, que se encontra situada abaixo desta última, além de conter o campo magnético terrestre, age como um escudo, protegendo a Terra dos ventos solares, dos fluxos das partículas carregadas provenientes do Sol. As correntes elétricas no interior da ionosfera e da magnetosfera produzem o campo magnético, cujos efeitos se observam na superfície da Terra ao longo do campo magnético terrestre.
As sucessões dos fenômenos devido às perturbações geomagnéticas têm a sua origem na atividade solar. Os fenômenos mais simples são desencadeados pela radiação eletromagnética do Sol. Além de iluminar e aquecer o lado diurno (hemisfério iluminado) da Terra, essa radiação age igualmente sobre a ionosfera, provocando as correntes de convecção. Essas correntes transportam as partículas carregadas por intermédio do campo magnético da Terra, produzindo o campo magnético que, visto do espaço, parece estar fixado sobre o lado diurno (iluminado) da Terra. Em conseqüência da sua rotação, a Terra transporta uma parte da sua superfície no campo magnético e outra externa a esse campo, criando assim uma variação de 12 horas. (RRFM)
Tempestades magnéticas
O Sol lança igualmente partículas no espaço. O vento solar comprime a magnetosfera do lado iluminado pelo Sol, deixando que uma cauda em forma de um cometa se estenda no lado noturno (não iluminado). As erupções na superfície solar produzem fluxos de partículas de alta velocidade no vento solar. Essas partículas de alta velocidade comprimem a magnetosfera provocando uma súbita descarga no campo magnético observada na superfície da Terra. Essa descarga é freqüentemente um sinal anunciador de que uma tempestade magnética chamada início súbito de uma tempestade.
A interação permanente entre o vento solar e a magnetosfera aumenta o número de partículas carregadas presas nessas regiões da magnetosfera, chamada cinturão de van Allen, cujos limites se encontram situados entre 25.000 e 40.000 quilômetros acima da superfície terrestre. Essas partículas se deslocam ao redor da Terra, criando uma corrente anular que produz uma depressão no campo magnético horizontal, visível nas baixas latitudes ao redor do globo terrestre, sob a forma de uma fase principal, de uma tempestade magnética. Essa fase é seguida pela fase de restabelecimento que dura um dia ou mais, durante a qual a corrente anular se enfraquece e o campo magnético volta ao normal.
Subtempestades
Ao longo dos períodos de perturbação, as partículas carregadas são dirigidas para as linhas de força do campo magnético, situado nas altas atmosferas, onde se formam as auroras boreais (luzes boreais ou do norte), no hemisfério norte, e as auroras austrais (luzes austrais ou do sul), no hemisfério sul. Poderosas correntes elétricas são igualmente geradas e precipitadas na ionosfera nas zonas das auroras-região de ocorrência, em geral, das auroras -, onde se produzem as correntes leste-oeste muito intensas, denominadas eletrojatos aurorais. As perturbações magnéticas observadas nas altas latitudes são desencadeadas pelos campos magnéticos gerados por esses eletrojatos.
Pulsações
Às vezes, a sucessão de ondas senoidais, cuja duração varia de algumas frações de segundos até alguns minutos, se propagam sobre os traços magnéticos, dando origem às pulsações magnéticas. Para simplificar, pode-se imaginá-las como sendo vibrações das linhas de forças do campo terrestre que ressoam como as vibrações de uma corda de um violão. (RRFM)
O astro e as telecomunicações
A maior parte dos sistemas de comunicação utiliza a ionosfera para refletir os sinais de rádio e, desse modo, transmiti-los às distâncias mais afastadas possíveis. As tempestades ionosféricas podem afetar a comunicação que se faz através do rádio, em todas as latitudes. Algumas freqüências de rádio absorvem e outras refletem, produzindo rapidamente alterações inesperadas nos sinais e nas trajetórias de propagação. As estações de rádio comercial e de televisão são pouco afetadas pela atividade solar, mas as transmissões entre o solo e as aeronaves, os navios e os portos, e entre os radio amadores são freqüentemente interrompidas. Operadores de rádio, que empregam as freqüências altas, confiam nos alertas solares e geomagnéticos para manterem seus circuitos de comunicação em funcionamento.
Alguns sistemas de detecção militar e de advertência antecipada são também afetados pela atividade solar. O radar, usado com objetivo de monitorar o lançamento das aeronaves e mísseis a longa distância, é muito afetado: durante as perturbações esse sistema é severamente dificultado por ruídos confusos de rádio.
Alguns sistemas de detecção submarina utilizam as assinaturas magnéticas dos submarinos como meio para localizá-los. As tempestades geomagnéticas podem mascarar e distorcer esses sinais.
A Administração Federal da Aviação recebe rotineiramente alertas de perturbações solares de modo que possa reconhecer os problemas de comunicação e abandonar uma manutenção desnecessária. Quando uma aeronave e uma estação terrestre estão alinhadas com o Sol, pode ocorrer uma obstrução nas freqüências de rádio do sistema de controle aéreo. Esses podem também ocorrer quando uma estação da Terra, um satélite e o Sol estão alinhados.
Os sistemas de navegação, como o Loran e o Omega, são muito afetados quando a atividade solar interrompe a transmissão dos seus comprimentos de onda. O sistema Omega consiste em oito transmissores localizados ao longo do globo. Os aviões e os navios usam os sinais de muito baixa freqüência desses transmissores para determinar suas posições. Durante um evento solar e uma tempestade geomagnética, o sistema pode dar aos navegantes informações que são imprecisas em diversos quilômetros. Se os navegantes são alertados que eventos de prótons ou tempestades geomagnéticas estão ocorrendo, eles podem acionar um sistema de reserva (backup). Os sinais do GPS – Global Positionning System (Sistema Global de Posicionamento) são afetados quando a atividade solar produz variações súbitas na densidade da ionosfera. (RRFM)
Monitoramento por satélite
O monitoramento do Sol é atualmente realizado por intermédio de sete satélites lançados nos últimos anos. Aliás, desde o lançamento em dezembro de 1995, pela Agência Espacial Européia e a NASA, do Soho – Solar and Heliospheric Observatory -, mais exatamente desde janeiro de 1997, o Sol vem sendo observado contínua e ininterruptamente durante 24 horas. Com esses recursos, os cientistas esperam determinar os efeitos da atividade solar na vida e na economia, em nosso planeta, e também sobre os satélites artificiais, com grande antecedência, como ocorre atualmente nas previsões de tempo. Esta atividade constitui uma nova ciência: a meteorologia espacial (space weather).
Para complementar esta atividade, um novo satélite foi lançado em 1.º de abril de 1998 pela NASA – o TRACE -Transition Region and Coronal Explorer (Explorador da Coroa e da Região de Transição).
Com o máximo da atividade solar prevista para os anos de 2011 e 2013, o engenheiro Louis Lanzarotti, dos Laboratórios Bell, onde, desde o lançamento do Telstar, em 1965, vem se ocupando dos distúrbios magnéticos nas telecomunicações convencionais e por satélites, prevê que as ameaças às telecomunicações e às redes elétricas serão muito mais intensas com riscos de interrupção das transmissões de rádio, de telefonia celular bem como ocorrências de blackout.
De um a quatro dias depois da ocorrência de uma erupção, na superfície solar, os seus efeitos alcançam a Terra. Essas tempestades produzem alterações extraordinárias no campo magnético da Terra, com conseqüências nocivas às telecomunicações, aos satélites artificiais e às redes de transmissão de eletricidade. (RRFM)