Tempestades solares são importantes para a formação da aurora boreal, também chamada de Luzes do Norte, um dos fenómenos naturais mais incríveis. Este belo evento de radiação aparece quando partículas do vento solar aceleradas por tempestades solares interagem com o campo magnético e a atmosfera da Terra.
É assim que funciona:
Interação com o campo magnético
À medida que as partículas solares (principalmente prótons e eletrões) chegam à Terra, seguem as linhas do seu campo magnético em direção aos pólos, onde há menos magnetismo e, portanto, podem penetrar na atmosfera.
Colisões com partículas atmosféricas
Nas regiões polares, os iões solares colidem com moléculas de oxigénio ou azoto que fazem parte dos gases atmosféricos da Terra. Essas colisões resultam em um estado excitado para as moléculas de gás, o que significa que alguns eletrões nessas moléculas podem mudar brevemente para níveis de energia mais elevados.
Emissão de luz
Após um curto período, os eletrões excitados nas moléculas atmosféricas retornam ao seu nível de energia original, observando a emissão de luz. Dependendo dos diferentes tipos de gases e da altitude em que a colisão ocorreu; esta luz pode ser verde, vermelha, azul ou violeta. Em particular, o oxigénio emite principalmente luzes verde-vermelhas, enquanto o azoto emite luzes azuladas-violetas.
Apresentação visual
É por causa dessas interações que há um magnífico espetáculo de luz referido como Aurora Borealis que ocorre nos céus noturnos. Acontece principalmente nas regiões polares devido à sua proximidade com os pólos magnéticos, mas às vezes, durante tempestades solares intensas, pode ainda ser observado em latitudes mais baixas.
Assim, uma tempestade solar não só inicia as auroras, mas também influencia a sua intensidade, bem como a região em que aparecem. Ao observar tempestades solares, é possível prever quando e onde exatamente as auroras se tornarão visíveis.
Tempestades solares são ocorrências intensas de clima espacial resultantes da complexa interação entre a superfície do Sol e o ambiente plasma circundante (campos magnéticos). Elas manifestam-se de diferentes formas, como erupções conhecidas como ejeções de massa coronal (CMEs) e vento solar rápido.
O que se segue revela como cada um desses fenómenos contribui para uma tempestade solar:
Erupções solares
As erupções solares são explosões súbitas e intensas na superfície do Sol que emitem grandes quantidades de radiação eletromagnética, incluindo luz, ondas de rádio e raios-x. Isso ocorre quando a energia magnética armazenada na atmosfera do sol é repentinamente liberada. Às vezes, essas erupções podem levar apenas minutos a horas antes de alcançar a Terra, interferindo assim nos sistemas de comunicação por rádio ou até mesmo causando danos diretos ao equipamento de satélite.
Erupções solares (CMEs)
As CMEs são nuvens massivas preenchidas com partículas eletricamente carregadas, impulsionadas para o espaço pelo sol. Elas são capazes de transportar cerca de mil milhões de toneladas de material coronal enquanto viajam a várias centenas de quilómetros por segundo até várias milhar de quilómetros por segundo. Ao chegarem à Terra, podem levar a tempestades geomagnéticas que criam correntes elétricas na atmosfera da Terra e na sua superfície, resultando em colapsos nas linhas de energia, bem como interrupções nas comunicações e sistemas de navegação.
Aumento do vento solar e fluxos de partículas
O sol liberta continuamente partículas eletricamente carregadas, referidas como vento solar, para o espaço. Com alterações regulares na sua densidade numérica ou velocidade, especialmente associadas às CMEs, os efeitos no campo magnético da Terra podem ser amplificados, causando assim mais atividade geomagnética.
Efeitos do clima espacial
Todos esses processos juntos podem afetar a ionosfera e o campo magnético da Terra, produzindo, por sua vez, vários impactos do clima espacial, como auroras, distorções de ondas de rádio, perigos para astronautas no espaço e potenciais problemas para as redes elétricas terrestres. É importante monitorizar e prever tempestades solares para que possam ter um impacto mínimo.
Perigos das tempestades solares
As tempestades solares resultam em diferentes consequências na Terra, algumas das quais são perigosas especificamente para a tecnologia moderna e a infraestrutura. Portanto, veremos como as tempestades solares podem influenciar-nos.
Sistemas de comunicação ou navegação
Os fortes ventos solares podem interromper as comunicações por rádio, bem como os sinais de GPS. Isto é especialmente crucial para o transporte aéreo e marítimo, onde comunicações e navegação precisas são vitais para a segurança.
Satélites
A atividade solar pode aumentar o volume da atmosfera em torno da Terra, aumentando a resistência nos satélites em Órbita Baixa da Terra, fazendo com que mudem a sua órbita ou até queimem ao reentrar na atmosfera. Além disso, os ventos solares danificam a eletrónica e as células solares nos satélites.
Redes elétricas
A consequência mais severa possível de uma tempestade solar é o seu impacto nas redes elétricas. Uma combinação do campo magnético da Terra com partículas solares, chamada de tempestades geomagnéticas, pode induzir corrente em redes elétricas de grande escala, resultando em sobrecargas de transformadores e apagões prolongados.
Radiação
Em latitudes altas, onde os astronautas permanecem durante os voos de avião, há um aumento da radiação devido à atividade solar, aumentando ainda mais o risco de exposição à radiação, exigindo medidas especiais para proteger aqueles que estão sujeitos a tais condições.
Danos causados pelo clima espacial
Embora visualmente impressionantes, as auroras também podem indicar um evento geofísico sólido causado por tempestades solares.
Embora tempestades solares extremas não ocorram com frequência suficiente, cientistas e engenheiros continuam a monitorizar as atividades do nosso vizinho solar para que possam prever riscos antecipadamente, reduzindo-os se ocorrerem.
Por exemplo, o Serviço de Meteorologia Espacial da NOAA tem sistemas de alerta precoce destinados a preparar as pessoas para tempestades solares iminentes.
Já houve alguns incidentes significativos associados às consequências de fenómenos de clima espacial que afetaram a Terra, incluindo infraestruturas e tecnologias danificadas. Aqui estão alguns:
Quebec, Canadá em 1989
A instância mais famosa de danos causados por tempestades solares ocorreu a 13 de março de 1989, quando uma poderosa tempestade solar causou uma tempestade geomagnética na Terra. Como resultado, gerou correntes tremendas na central hidroelétrica da Hydro-Québec no Canadá, que levaram a severas falhas de energia. Durante nove horas, mais de seis milhões de pessoas ficaram sem eletricidade.
Suécia em 2003
Durante uma das maiores tempestades solares já registradas – as tempestades de Halloween, devido à sua ocorrência em outubro de 2003 – as redes elétricas suecas enfrentaram sérios problemas com transformadores, levando a cortes de energia e problemas de transmissão na rede.
Danos a satélites
Alguns satélites foram destruídos ou falharam devido ao aumento da atividade solar ao longo do tempo. Esses danos incluem falhas de comunicação, bem como curtos-circuitos e danos eletrónicos causados por partículas carregadas no espaço.
Influência no transporte aéreo
Esses eventos podem afetar os processos de aviação, especialmente para voos polares, que enfrentam níveis mais altos de radiação cósmica, tornando-os mais vulneráveis a falhas de comunicação e navegação.
Embora raros, tais eventos destacam a necessidade de monitorizar as atividades do sol, bem como de tomar as precauções necessárias para as nossas infraestruturas críticas, como visto por partes interessadas responsáveis em várias nações que visam reduzir possíveis impactos futuros, tornando assim as suas redes elétricas e sistemas técnicos mais resilientes.
Em 1859, ocorreu a maior tempestade solar já registrada, conhecida como o Evento Carrington. Esta tempestade magnética muito forte foi reportada e nomeada pelo astrónomo britânico Richard Carrington, que viu enormes erupções solares.