Atividade solar e

Atividade solar e
suas implicações na Terra
Pelo Dr. Enos Picazzio
Dentre as estrelas, o Sol é considerado uma estrela anã de temperatura
moderada (5.500ºC). Mas, se comparado ao nosso planeta, ele é enorme: seu
diâmetro é aproximadamente 109 vezes
maior e sua massa equivale a de quase
333 mil Terras. Sozinho, ele concentra
99,9% de toda a matéria do Sistema Solar.
Como as demais estrelas, o Sol produz energia transformando hidrogênio
em hélio. A cada segundo, ele converte
600 milhões de toneladas de hidrogênio
em 596 milhões de toneladas de hélio e
libera energia equivalente a 40 bilhões
de milhões de toneladas de TNT.
A produção dessa energia ocorre
no núcleo do Sol e ela pode gastar cerca
de 1 milhão de anos para chegar até a
parte externa visível do Sol, que denominamos fotosfera (palavra de origem
grega que significa esfera de luz). Olhar
para o Sol sem a proteção adequada de
um filtro solar pode causar danos irreversíveis aos olhos.
Um dos fenômenos característicos
da fotosfera é a mancha solar. Ela é mais
escura porque sua temperatura é menor
que a da fotosfera. As manchas estão
associadas a campos magnéticos bem
mais intensos que o campo magnético
terrestre nos polos.
Fotosfera solar com algumas manchas. Coroa solar no eclipse de 01/08/2008. (http://xjubier.free.fr/si(Marshall Space Flight Center)
te_stickers/solar_corona_shape/2008_08_01_Druckmuller.jpg)
Durante um eclipse solar total, o
disco lunar encobre a fotosfera e expõe a atmosfera solar. Ela é composta
de duas partes. A baixa atmosfera é de
cor avermelhada, por isso é denominada cromosfera (esfera colorida). Sua
temperatura pode chegar a 25.000°C. A
alta atmosfera, denominada coroa solar,
é muito mais quente. Sua temperatura ultrapassa 1.000.000°C. Durante um
eclipse solar, a coroa é vista sem auxílio
de instrumento e sua cor é branca. Não
há perigo em se observar a coroa solar
durante a totalidade.
Aparentemente o Sol é um astro
calmo. As diferenças nas condições climáticas durante as estações sazonais
não são provocadas pela variação da
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luminosidade do Sol, nem pela variação anual da distância da Terra ao Sol.
As estações sazonais são consequência
da variação na distribuição da insolação
provocada pela inclinação do eixo de
rotação da Terra. No entanto, quando a
análise da variação climática é feita em
longa escala de tempo nota-se uma correlação entre as variações climáticas e o
comportamento do Sol.
Além de luz e calor, o Sol emite elétrons e prótons em quantidades iguais
e, em menor escala, hélio e outros elementos químicos de maior massa. Esse
fluxo de matéria ionizada (portanto portadora de carga elétrica) é denominado
vento solar. O vento solar permeia o espaço e incide sobre a Terra e os demais
planetas. Uma das consequências dessa
interação é vista na Terra como auroras
polares: aurora boreal no hemisfério norte e aurora austral no hemisfério sul.
As auroras variam em intensidade
e ocorrência durante um ciclo de aproximadamente 11 anos. Durante esse ciclo a
quantidade de manchas solares também
varia entre um máximo e um mínimo.
Quando a quantidade de manchas é máxima, as auroras são mais frequentes e
mais intensas. Nessa época o Sol está em
máxima atividade. Na época de atividade
solar mínima há poucas manchas solares,
ou mesmo nenhuma, e as auroras polares
são mais raras e pouco intensas.
A variabilidade cíclica do número
de manchas já é conhecida desde o século XVII, mas foi em 1843 que Samuel
Heinrich Schwabe (1789-1875) comprovou o ciclo após 17 anos de observação.
Em 1849 Rudolf Wolf (1816-1893) propôs
uma fórmula para avaliar a quantidade
de manchas solares, que ficou conhecida
por Número de Wolf. O ciclo entre 1755
e 1766 analisado por Wolf foi definido
como “ciclo 1”. Atualmente estamos no
ciclo 24, que começou em 2008 e terminará em 2019.
O estudo do ciclo solar relativo ao
período anterior ao analisado por Wolf
pode ser feito avaliando a quantidade de
carbono 14 (14C), usado para datação de
fósseis) em troncos de árvores de grande
longevidade. O 14C é produzido quando
raios cósmicos (núcleos de elementos
químicos, principalmente de hidrogênio
e hélio, que se movimentam pelo espaço
cósmico com velocidades próximas a da
luz) colidem com o nitrogênio 14 (14N) na
atmosfera. A quantidade de raios cósmicos que penetram a atmosfera terrestre
é maior quando o Sol está em baixa atividade e diminui à medida que o Sol vai se
tornando mais ativo. Quanto mais intenso for o vento solar, mais ativada ficará a
magnetosfera, dificultando ainda mais a
penetração dos raios cósmicos.
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O ciclo solar influencia significantemente o clima na Terra. Quando o Sol
está no período de atividade mínima as
temperaturas médias são mais baixas.
Temperaturas médias mais elevadas estão correlacionadas com ciclos solares
mais longos.
Entre 1645 e 1715 o número de
manchas ficou bem abaixo do normal.
Essa anomalia ficou conhecida como
Mínimo de Maunder, em homenagem a
Edward W. Maunder, que estudou como
as latitudes das manchas solares mudam
com o tempo. A Pequena Era Glacial pode
estar (pt.wikipedia.org/wiki/Minimo_de_
Maunder) relacionada a essa calmaria solar. Nesse período, a vegetação da Groenlândia passou de verdejante a tundra.
Finlândia e Islândia perderam parte significativa de sua população. Na Inglaterra,
o Tamisa congelou, assim como os canais holandeses. As geleiras nos Alpes
cobriram aldeias inteiras, matando milhares de pessoas. O mar em torno da
Islândia ficou recoberto por gelo.
Em período de alta atividade, as
tempestades solares são mais frequentes e bem mais intensas. Explosões
violentas ejetam grande quantidade de
matéria coronal (gás aquecido e magnetizado, conhecido como plasma) que
permeia o espaço interplanetário. Ao
chocar-se com a magnetosfera terrestre,
esse plasma pode provocar a indução de
correntes elétricas altíssimas que podem
repercutir de forma dramática nas atividades cotidianas como comunicação por
satélites, sistemas de posicionamento
por GPS, rede de transmissão de energia elétrica e outros. Por conta de um
fenômeno desses, em 1989 a província
de Quebec sofreu um apagão que durou
cerca de nove horas. Esses fenômenos
tendem a ocorrer em regiões mais próximas dos pólos terrestres, onde o campo
magnético terrestre é mais intenso.
Ejeção da matéria coronal, vista em 02/12/2002.
(Observatório Espacial SOHO, ESA/NASA)
Visto da superfície terrestre, não
temos consciência da hostilidade do ambiente espacial, mesmo nas proximidades
da Terra. No solo estamos protegidos pela atmosfera e pela magnetosfera.
Apesar de ser uma fina camada
de gás, a atmosfera protege a vida absorvendo a radiação ultravioleta solar,
aquecendo a superfície através da retenção de calor (efeito estufa) e reduzindo
variações bruscas de temperatura entre
o dia e a noite. Embora a magnetosfera
terrestre possa estar ajudando as partículas energizadas do Sol a eliminar uma
fração diminuta da atmosfera, ela atua
como um escudo protetor contra a ação
devastadora do vento solar. Marte já teve atmosfera densa e a perdeu porque
não possuía uma magnetosfera estável e
duradoura.
Essas características terrestres associadas a outras e à distância da Terra
ao Sol é que possibilitaram o surgimento
dos primeiros seres e a diversidade da
biosfera. Mas as condições de habitabilidade não devem durar para sempre. Na
medida em que envelhece, o Sol tornase mais brilhante, mais quente e mais
ativo. Em futuro muito distante as condições ambientais na Terra serão inóspitas
à vida. O Sol está na metade de sua vida.
Quando entrar na fase de declínio final,
daqui a quatro e meio bilhões de anos,
ele expandirá e se tornará uma estrela
gigante e avermelhada. Nesse momento a Terra estará imersa nele, aquecida
a milhares de graus Celsius. Este será o
destino do nosso planeta.
Dr. Enos Picazzio, Instituto de Astronomia,
Geofísica e Ciências Atmosféricas da USP
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