PU1UTC – Radioescuta, DX e Telecomunicações

A atividade na superfície do Sol vem se intensificando e poderá provocar interferências nas redes de comunicação da Terra nos próximos dois anos, segundo adverte um grupo de cientistas em antecipação ao lançamento de um novo observatório solar da Nasa, a agência espacial americana.

Atividade solar intensa pode prejudicar comunicações na Terra

Novas fotos feitas por telescópios espaciais mostram um aumento significativo das chamadas labaredas solares e de regiões de poderosos campos magnéticos conhecidos como pontos solares após um período com a mais baixa atividade solar em quase um século.

A atividade solar intensa pode prejudicar o campo de proteção magnética da Terra, provocando sérios problemas nos sistemas de comunicação e até mesmo nos sistemas de distribuição de energia elétrica.

Segundo os cientistas, o pico da atividade solar poderá ocorrer em meados de 2012, elevando o risco de problemas com transmissões de televisão e redes de internet e o risco de apagões durante os Jogos Olímpicos de Londres.

‘Maluco’

“Nos últimos três anos, a superfície do Sol havia se acalmado bastante por um tempo. A cada 11 anos as labaredas reaparecem, e de repente vemos a retomada dessa atividade”, afirma a astrônoma Heather Couper, ex-presidente da Associação Britânica de Astronomia.

“O Sol é uma grande massa magnética, e se há qualquer interrupção nos campos magnéticos, o Sol fica meio maluco, então temos essas incríveis explosões e labaredas e coisas que provocam fenômenos como as auroras boreais”, explica Couper.

“Quando o Sol tem uma labareda, isso pode realmente afetar as conexões elétricas no nosso planeta. Isso já provocou até mesmo no passado a interrupção dos negócios nas bolsas de valores de Tóquio e no Canadá”, diz a astrônoma.

Sem explicações

Apesar de os cientistas conhecerem bem as consequências do aumento da atividade solar, eles ainda não têm muitas explicações para a origem do fenômeno, muito menos condições de prever sua ocorrência.

Os pesquisadores esperam que o lançamento do Observatório de Dinâmica Solar da Nasa, nesta semana, os ajude a coletar dados que os ajudem a dar avisos antecipados da ocorrência de labaredas solares e de tormentas magnéticas.

Segundo eles, as consequências podem ser minimizadas com o desligamento de circuitos eletrônicos sensíveis antes das tormentas magnéticas, reduzindo o risco de danos a satélites de transmissão.

A sonda da Nasa, que deverá ser lançada no sábado, ficará na órbita da Terra por cinco anos para investigar as causas da atividade solar intensa.

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O sol bombardeia a Terra com rajadas de partículas – o chamado vento solar – mesmo quando sua atividade parece estar em baixa, afirmaram cientistas do Centro Nacional de Pesquisa Atmosférica (NCAR, na sigla em inglês) e da Universidade de Michigan, nos Estados Unidos.

Segundo os cientistas, a conclusão vai de encontro à noção de que a atividade solar pode ser medida apenas pelas manchas em sua superfície – nos ciclos de aproximadamente 11 anos, os períodos em que a atividade solar parece mais “quieta” coincidem com a fase em que há menos manchas na superfície.

Ventos em 1996 (esq) eram mais fracos do que os de 2008 (dir)

Até agora, essas manchas eram usadas para medir as mudanças de impacto do sol sobre a Terra durante esses ciclos de 11 anos.

Nas fases de maior atividade, o número de manchas aumenta. Neste período, o sol lança intensas chamas diariamente e tempestades geomagnéticas atingem a Terra frequentemente, derrubando satélites e interrompendo redes de comunicações.

“O sol continua a nos surpreender”, disse a líder da pesquisa Sarah Gibson, do Observatório de Alta Altitude do NCAR. “O vento solar pode atingir a Terra como uma mangueira de fogo, mesmo quando não há praticamente nenhuma mancha em sua superfície.”

O estudo, financiado pela Nasa e pela Fundação Nacional da Ciência, está sendo publicado nesta sexta-feira no Journal of Geophysical Research.

Manchas

Há séculos os cientistas se baseiam nas manchas solares – áreas de campos magnéticos concentrados que aparecem como manchas escuras na superfície solar – para determinar o ciclo de aproximadamente 11 anos.

Desta vez, Gibson e sua equipe se concentraram em outro processo pelo qual o sol libera energia, analisando rajadas de vento solar de alta velocidade, que carregam turbulentos campos magnéticos para fora do sistema solar.

Quando essas rajadas chegam perto da Terra, elas intensificam a energia no cinturão de radiação em torno do planeta. Isso aumenta a pressão no topo da atmosfera e pode afetar satélites de meteorologia, navegação e comunicação, em órbita nessa região, além de ameaçar os astronautas da Estação Espacial Internacional.

Os cientistas analisaram informações coletadas por instrumentos espaciais e baseados na Terra durante dois projetos, um em 1996 e outro em 2008. O ciclo solar estava em sua fase de atividade mínima durante os dois períodos.

No passado, cientistas acreditavam que essas rajadas de vento praticamente desapareciam nos períodos de quietude do sol, mas quando a equipe comparou o efeito do vento solar de agora com o de 1996, último período de calmaria do astro, concluiu que a Terra continuou sendo intensamente afetada no ano passado.

Apesar de o sol apresentar menos manchas em sua superfície do que em qualquer período de baixa dos últimos 75 anos, o efeito do astro sobre o cinturão de radiação em torno da Terra – medido pelos fluxos de elétrons – foi mais do que três vezes maior no ano passado do que em 1996.

Os cientistas também concluíram que, apesar de o Sol apresentar ainda menos manchas atualmente do que em seu período de calmaria de 1996, os ventos solares eram mais fracos 13 anos atrás.

Impacto

No momento de pico, o impacto acumulado das rajadas de vento durante um ano pode injetar tanta energia na Terra como as erupções maciças da superfície solar durante um ano no período de alta atividade do sol, afirma a co-autora do estudo Janet Kozyra, da Universidade de Michigan.

Segundo Gibson, as observações deste ano mostram que os ventos parecem finalmente ter diminuído, quase dois anos depois de as manchas terem chegado ao mínimo deste último ciclo.

Os cientistas, no entanto, afirmam que são necessários mais estudos para entender os impactos dessas rajadas de vento sobre o planeta. Para Gibson, o fato de que o sol continua afetando intensamente as atividades magnéticas na Terra nestes períodos de calma pode ter implicações para satélites e outros sistemas tecnológicos.

“Isso deve manter os cientistas ocupados tentando juntar todas as peças”, afirma ela.

Ciclo Solar – 2 anos de baixa atividade

Os ciclos solares são os declínios e fluxos da atividade magnética do Sol ao longo de um período de aproximadamente 11 anos, que afeta a formação de características solares como as proeminências e as manchas solares. Estas últimas são áreas mais frias e tênues da superfície do Sol.

Desde 2007 o Sol está anormalmente quieto, com pouca ou quase nenhuma atividade eletromagnética. No entanto, nos últimos meses pequenas manchas, ou proto-manchas, parecem surgir com maior freqüência no disco solar e enormes correntes de plasma na superfície estão ganhando intensidade. Emissões eletromagnéticas, apesar de fracas, também já estão sendo detectadas pelos radiotelescópios.

No entender de alguns pesquisadores esses sinais são uma clara evidência de que o Sol está acordando e dão maior sustentação às previsões, que agora são quase unânimes entre os cientistas.

A tempestade geomagnética mais intensa que se tem registro foi denominada Evento Carrington e ocorreu entre agosto e setembro de 1859. A intensa tormenta foi testemunhada pelo astrônomo britânico Richard Carrington, que observou o fenômeno através da projeção da imagem do sol em uma tela branca. Na ocasião, a atividade geomagnética disparou uma série de explosões nas linhas telegráficas, eletrocutando técnicos e incendiando os papéis das mensagens em código Morse.

Relatos informam que as auroras boreais foram vistas até nas latitudes médias ao sul de Cuba e Havaí. Nas Montanhas Rochosas, no oeste da América do Norte, as auroras eram tão brilhantes que acordavam os camponeses antes da hora, que pensavam estar amanhecendo. As melhores estimativas mostram que o Evento Carrington foi 50% mais intenso que a super tempestade de maio de 1921.

Mínimo de Maunder

O mínimo mais longo da história, o Mínimo de Maunder, ocorreu entre 1645 e 1715 e durou incríveis 70 anos. Manchas solares eram extremamente raras e o ciclo solar de 11 anos parecia ter se rompido. Esse período de silêncio coincidiu com a “pequena Era do Gelo” uma série de invernos implacáveis que atingiu o hemisfério Norte.

O chamado Mínimo de Maunder foi descoberto em 1893 pelo astrônomo britânico Edward W. Maunder entre a pequena quantidade de manchas solares e a ocorrência da pequena idade do gelo, quando houve uma generalizada diminuição da temperatura média no hemisfério norte e talvez de toda a Terra.

Ciclo Solar e Mini Era Glacial

Este esfriamento global, que durou cerca de 70 anos, ocorreu entre 1645 e 1715, foi muito significativo e notado na Europa, quando houve um avanço da capa de gelo ártica e ocorreram invernos muito rigorosos, registrada na literatura e em muitas pinturas, que mostram, por exemplo, o rio Tâmisa congelado nos arredores de Londres.

Por razões ainda não compreendidas, o ciclo de manchas solares se normalizou no século 18, voltando ao período de 11 anos. Como os cientistas ainda não compreendem o que disparou o Mínimo de Maunder e como pode ter influenciado o clima na Terra, a busca por sinais de que possa ocorrer de novo é um trabalho constante nas pesquisas.

A superfície do Sol tem estado relativamente limpa nos últimos dois anos, e isso preocupa vários cientistas que afirmam possa ter entrado noutro Mínimo Maunder, uma abstinência de manchas solares que durou 50 anos e que alguns ligaram à Pequena Idade do Gelo do século XVII.

Nova Mini Era Glacial ?

Pode ser esse fenômeno solar uma indicação de novo período intenso de frio, em particular no hemisfério norte ?

Não é muito provável, diz David Hathaway, físico solar do Centro Aerospacial Marshall da NASA em Huntsville, Alaska, EUA.

A questão foi levantada após uma conferência internacional que ocorreu na Universidade Estatal de Montana, onde cientistas discutiram a escassez de atividade solar no último par de anos.

“Continua morto,” diz Saku Tsuneta do Observatório Nacional Astronômico do Japão e gestor do programa da missão solar Hinode. “É uma pequena preocupação, uma preocupação muito pequena,” porque o período de inatividade parece durar mais tempo que o normal. Alguns cientistas pensam que tais períodos de inatividade, tal como o Mínimo Maunder, são responsáveis por épocas frias no passado, tais como a Pequena Idade do Gelo.

A energia do Sol conduz todo o clima e meteorologia na Terra. E Hathaway concorda que existem boas indicações que as flutuações no rendimento solar relacionadas com os ciclos das manchas solares influenciam o clima da Terra. E o Mínimo Maunder não é a única prova – os cientistas ligaram dois mínimos solares mais pequenos (períodos de tempo com muito poucas manchas solares) no princípio do século XIX a climas frios, bem como a períodos anteriores ao Mínimo Maunder deduzidos de registros anulares de árvores, afirma.

Mas o Sol não é a única coisa que influencia o nosso clima: erupções vulcânicas, fenômenos a larga-escala como o El Niño, e, mais recentemente, a acumulação de gases de estufa na atmosfera também afectam o clima global.

Aquecimento Global e o Ciclo Solar

Antes da revolução industrial, o Sol provavelmente correspondia a entre 10 e 30 por cento da variabilidade climática, disse Hathaway, mas agora que os gases do efeito de estufa começaram a acumular-se, “a contribuição do Sol está ficando cada vez menor,” acrescenta.

O último ciclo solar, que atingiu o seu máximo em 2001, foi particularmente intenso, com um aumento de tempestades solares entre 2000 e 2002. Tal intensa atividade no pico do ciclo solar tende a levar a uma menor atividade no fim do ciclo.

Sinais do atual e novo ciclo solar (que na realidade se sobrepõe ao último ciclo) começaram a aparecer em Novembro de 2006, e as suas primeiras manchas foram observadas em Janeiro deste ano, e outra vez em Abril, disse Hathaway. Este fato só por si já exclui um novo Mínimo Maunder, afirma Hathaway, dado que este ciclo solar já começou a produzir manchas, mesmo que em pouco número.

Este ciclo apenas “começou lentamente,” afirma Hathaway.

Os últimos três ciclos solares foram também o que Hathaway chama de “grandes ciclos,” que significa que tiveram mais que o número médio de manchas solares (a média situa-se entre as 110 e 120 manchas solares num dado dia durante o máximo do ciclo). Não é invulgar que tal enchente de ciclos prolíficos seja seguida por ciclos solares mais “silenciosos” (tal como o ciclo que antecedeu os últimos três grandes ciclos).

Hathaway diz que os físicos solares estão divididos no que respeita às suas previsões do novo ciclo solar – uns dizem que irá ser pequeno, outros dizem que será outro ciclo forte. As previsões variam entre um máximo de 75 e 150 manchas durante o pico. “Existem na realidade dois campos,” disse Hathaway. Qualquer que seja o número, este “não será zero,” acrescenta.

O porquê de o Sol ser tão inconstante na sua produção de manchas solares é ainda incerto. “Ainda não compreendemos totalmente como é que o Sol faz isto,” nota Hathaway.

Os cientistas, mesmo assim, sabem que dois processos no Sol influenciam a atividade das manchas solares. O primeiro é a força da região que situa na base da zona de convecção do Sol, a cerca de 30% do interior do Sol.

Esta zona pode esticar os campos magnéticos do Sol, que depois afetam a força do ciclo solar, e por isso o número de manchas solares. O segundo processo, chamado de circulação meridional, descreve o fluxo de material estelar a partir do equador para os pólos e novamente para o equador, que pode também influenciar a força do ciclo.

Mais para o fim do último ciclo solar, por exemplo, “o fluxo pareceu diminuir bastante,” enfraquecendo o ciclo e reduzindo o número de manchas, afirma Hathaway. “Foi o fluxo mais lento que já observamos,” acrescenta.

Por isso, com base em quase 400 anos de registros de manchas solares que os cientistas têm este começo lento não é invulgar. “Está apenas a levar o seu tempo,” disse Hathaway. A sua previsão pessoal é que a atividade solar começará a acelerar nos próximos meses. “Continuo a observar todos os dias,” diz.

Embora exista um debate sobre como e se o Mínimo Maunder provocou na realidade a Pequena Idade do Gelo, os cientistas propuseram algumas hipóteses de como a poderá ter desencadeado.

Uma idéia deriva do fato do Sol emitir muito mais radiação ultravioleta quando está coberto por manchas solares, o que pode afetar a química da atmosfera da Terra. A outra é que quando o Sol está ativo, produz campos magnéticos entrelaçados que bloqueiam os raios cósmicos. Alguns cientistas propuseram que a falta de manchas solares significa que estes raios cósmicos estão a bombardear a Terra e a criar nuvens, que podem arrefecer a superfície da Terra.

Mas estas idéias não foram ainda provadas, e de qualquer modo, a contribuição do Sol é pequena quando comparada com os vulcões, com o El Niño e o efeito de estufa, salienta Hathaway.

Mesmo que houvesse outro Mínimo Maunder, sofreríamos os efeitos dos gases de estufa e o clima da Terra permaneceria quente. “Não os sobrepõe de modo nenhum,” diz Hathaway.

Ciclo de Milankovich e Era Glacial

O ciclo de Milankovich é denominado em função dos ciclos da órbita terrestre que influenciam a quantidade de radiação solar que atinge diferentes partes da Terra em diferentes épocas do ano. Assim foi chamado depois que um matemático sérvio, de nome Milutin Milankovitch, explicou como esses ciclos orbitais causam o avanço e retração das calotas polares. Embora o ciclo tenha esse nome, ele não foi o primeiro a fazer a conexão entre o ciclo orbital e o clima. Adhemar (1852) e Croll (1875) foram os dois primeiros.

O matemático sérvio Milankovitch estava intrigado com o quebra-cabeça da mudança de clima, e em 1930 apresentou uma teoria de poderia explicar.

Milankovitch estudou os registros de clima, notando diferenças ao longo do tempo. Ele teorizou que a mudança global no clima era trazido a efeito através de mudanças regulares no eixo da Terra, na inclinação, e órbita, que alteraria a relação entre o planeta e o Sol, disparando as eras glaciais.

A Terra não rotaciona perfeitamente que nem uma roda em seu eixo; ela gira que nem um pião.

A cada 22000 anos, Milankovitch calculou que existe uma tênue mudança em seu balançar.

A cada 100000 anos, existe uma mudança na órbita da Terra em relação ao Sol. Sua órbita quase circular se torna mais elíptica, levando a Terra mais longe do Sol.

E finalmente, Milankovitch descobriu que a cada 41000 anos existe uma mudança de inclinação no eixo do planeta, movendo tanto para o hemisfério norte como sul, mais distante do Sol.

Estes ciclos significam que em certos períodos de tempo existe menos brilho do sol atingindo a Terra, assim levando a um menor derretimento do gelo e da neve. Ao invés de derreter, essas expansões frias de água congelada crescem.

A neve e gelo duram mais tempo, e ao longo de muitas estações, começam a se acumular. A neve reflete alguma luz solar de volta ao espaço, o que acaba contribuindo ao esfriamento.

Temperaturas caem, e as geleiras começam a avançar.

Ciclo de Milankovitch

Milankovitch calculou a energia solar recebida durante o verão na posição 65°N para os últimos 600000 anos (também fez o mesmo para a latitude 55° e 60°, mas não são exibidos aqui). As linhas sólidas mostram a insolação relativa ao presente. O valor de 70 por exemplo, mostra que no tempo passado, a insolação no verão em 65° é a mesma que foi recebida em 70° hoje e, entretanto, mais fria que o presente. Um valor menor que 65° representa condições mais quentes que o presente. Na época que Milankovitch fez esse trabalho, geralmente assumia-se que quatro glaciações ocorreram nos Alpes durante o Pleioceno, nomeados de Gunz, Mindel, Riss e Wurn. A linha pontilhada representa Koppen e a estimativa esquematizada por Milankovitch destas glaciações e seus intervalos. Glaciologistas desde então tem determinado que muito mais que quatro eras glaciais ocorreram e que o período Pleioceno é de um a dois milhões de idade, e não 600000.

Conheça mais sobre a teoria de Milankovitch (formato PDF em inglês original, conforme disponível na Internet).

Milutin Milankovitch :

http://earthobservatory.nasa.gov/Features/Milankovitch/

Ainda não é consenso entre os cientistas que estudam os fenômenos solares, a respeito de que posição exata se encontra o ciclo solar. O ciclo solar é definido essencialmente pelo aparecimento de manchas solares, que são fenômenos que geram grande quantidade de radiação eletromagnética na superfície do Sol, e que acontece regularmente, em um ciclo aproximado de 11 anos.

O máximo solar é quando se atinge o número máximo de manchas solares, e o mínimo solar, é o período onde ocorrem o menor número dessas manchas.

Diversos países estudam o Sol, investindo muito em pesquisa, desenvolvimento de tecnologias para avaliar em tempo real diversas métricas, como vento solar, intensidade de suas emissões de rádio, como Raio-X, análise de espectro visível e de infra-vermelho, e uma infinidade de tecnologias e sensores são instalados ao redor da Terra e até no espaço, para monitorar a atividade solar.

Como pode se observar no gráfico abaixo, que representa o atual ciclo solar de número 24, sua transição para o próximo ciclo ainda é tema de controvérsia, pois a definição sobre o minimo solar normalmente é definida em consenso.

Projeção do Máximo Solar para o ano de 2012

Recententemente, a NOAA, instituto de pesquisa da Marinha americana, publicou que se chegou a um consenso em Maio de 2009. A decisão sobre a previsão do próximo solar, foi de que o mínimo solar ocorreu em dezembro de 2008. Este decisão é reportada ainda como previsão, pois o número de manchas solares projetado através dos gráficos, é válido através do mês de setembro de 2008. O painel também decidiu que o próximo ciclo solar deverá de intensidade menor do que a média, com o número máximo de manchas solares de 90. Dado a data prevista do mínimo solar e a previsão da intensidade máxima, o máximo solar agora é esperado que ocorra em Maio de 2013.

Repare que a decisão publicada se refere a um consenso, não se trata de uma decisão unânime. A maioria dos participantes do painel de discussão concordou com esta previsão.

Em função deste consenso, o gráfico a seguir projeta o próximo ciclo solar, e seu máximo ocorrendo em 2013.

Projeção do Máximo Solar para o ano de 2013 conforme último consenso entre cientistas

O fato é que este ciclo solar está muito atípico, tendo sido verificado no ciclo anterior, um comportamento anormal do Sol, no que diz respeito a sua intensa atividade, o oposto do que está acontecendo com o ciclo atual.

Comparação do ciclo solar 23 e o atual – Projetado em dezembro de 2009

Fonte : NOAA

http://www.swpc.noaa.gov/SolarCycle/SC24/index.html