A NOAA define tempestades geomagnéticas como “uma grande perturbação da magnetosfera da Terra que ocorre quando há uma troca muito eficiente de energia do vento solar para o ambiente espacial ao redor da Terra”. Os ventos solares, compostos de plasma e partículas de alta energia, são ejetados das camadas coronais mais externas do Sol e carregam a mesma carga que o campo magnético do sol, orientado para o norte ou para o sul.
Quando esse vento solar carregado atinge a magnetosfera da Terra – mais ainda se for especialmente energético ou carregar uma polarização sul – pode causar a reconexão magnética da magnetopausa diurna . Isso, por sua vez, acelera o plasma nessa região pelas linhas do campo magnético da atmosfera em direção aos pólos do planeta, onde a energia adicionada excita os átomos de nitrogênio e oxigênio para gerar o efeito aurora da aurora boreal . Essa energia extra também faz com que a própria magnetosfera oscile, criando correntes elétricas que perturbam ainda mais os campos magnéticos da região – todos os quais formam tempestades magnéticas.
“As tempestades também resultam em correntes intensas na magnetosfera, mudanças nos cinturões de radiação e mudanças na ionosfera, incluindo o aquecimento da ionosfera e da região da atmosfera superior chamada termosfera”, observa a NOAA . “No espaço, um anel de corrente para oeste ao redor da Terra produz distúrbios magnéticos no solo.”
Basicamente, quando o Sol libera uma enorme rajada de vento solar, ele viaja pelo espaço e atinge a casca magnética da Terra, onde toda essa energia se infunde no campo magnético do planeta, causando caos elétrico enquanto faz um monte de átomos nas partes superiores do planeta. a atmosfera balança da maneira certa para criar um show de luzes. Contemple a majestade do nosso cosmos, o equivalente celestial de afastar um arroto molhado do pateta ao seu lado no bar.
As erupções solares ocorrem com frequência variável, dependendo de onde o Sol está em seu ciclo solar de 11 anos, com menos de uma ocorrendo a cada semana durante os mínimos solares a várias erupções diariamente durante o período máximo. Suas intensidades oscilam de forma semelhante, embora se a tempestade eletromagnética de 1859 – o maior evento desse tipo já registrado, apelidado de Evento Carrington – ocorresse hoje, seus danos aos sistemas de satélite e telecomunicações da Terra são estimados em trilhões de dólares americanos ., exigindo meses, se não anos, de reparos para desfazer. O evento empurrou a aurora boreal do norte até o sul do Caribe e energizou as linhas de telégrafo ao ponto de combustão. Uma tempestade semelhante em março de 1989 foi apenas a terceira tão poderosa quanto Carrington, mas ainda conseguiu derreter um transformador elétrico em Nova Jersey , bem como derrubar a rede elétrica de Quebec em questão de segundos, deixando 6 milhões de clientes no escuro. por nove horas até que o equipamento do sistema pudesse ser verificado e reiniciado sequencialmente.
Mesmo quando não estão eletrocutando operadores de telégrafo ou demolindo redes elétricas, tempestades geomagnéticas podem causar todo tipo de estrago em nossos sistemas elétricos. As correntes induzidas geomagneticamente podem saturar os núcleos magnéticos dentro dos transformadores de potência , fazendo com que a tensão e as correntes que viajam dentro de suas bobinas aumentem, levando a sobrecargas. Mudanças na estrutura e densidade da ionosfera da Terra devido a tempestades solares podem interromper e bloquear completamente as transmissões de rádio de alta frequência e satélite de frequência ultra-alta . Os sistemas de navegação GPS são igualmente suscetíveis a interrupções durante esses eventos.
“A pior tempestade solar pode ter um impacto econômico semelhante a um furacão de categoria 5 ou um tsunami”, disse o Dr. Sten Odenwald, do Goddard Space Flight Center da NASA, em 2017 . “Existem mais de 900 satélites em funcionamento com um valor de substituição estimado de US$ 170 bilhões a US$ 230 bilhões, apoiando uma indústria de US$ 90 bilhões por ano. Um cenário mostrou uma ‘supertempestade’ custando até US$ 70 bilhões devido a uma combinação de satélites perdidos , perda de serviço e perda de lucro.”
Mais importante para a SpaceX, as tempestades solares podem aumentar a quantidade de arrasto que as bordas superiores da atmosfera exercem sobre a passagem da espaçonave. Não há muita atmosfera na órbita baixa da Terra, onde a ISS e a maioria dos satélites residem, mas há o suficiente para causar uma quantidade notável de arrasto nos objetos que passam. Esse arrasto aumenta durante o dia, à medida que a energia do Sol excita os átomos nas regiões mais baixas da atmosfera, empurrando-os mais para o LEO e criando uma camada de maior densidade que os satélites precisam atravessar. Tempestades geomagnéticas podem exacerbar esse efeito produzindo grandes aumentos de curto prazo na temperatura e densidade da atmosfera superior.
“Existem apenas dois desastres naturais que podem afetar todo o país”, disse o pesquisador da Universidade de Michigan, Gabor Toth, em um comunicado à imprensa em agosto passado . “Uma é uma pandemia. E o outro é um evento climático espacial extremo.”
“Temos todos esses ativos tecnológicos que estão em risco”, continuou. “Se um evento extremo como o de 1859 acontecesse novamente, destruiria completamente a rede elétrica e os sistemas de satélite e comunicações – os riscos são muito maiores”.
A fim de estender o tempo entre uma erupção solar e seus ventos resultantes batendo em nossa magnetosfera, Toth e sua equipe trabalharam para desenvolver o Modelo Geoespacial versão 2.0 (que é o que a NOAA emprega atualmente) usando computador de última geração sistemas de aprendizagem e esquemas de análise estatística. Com ele, astrônomos e operadores de redes elétricas recebem apenas 30 minutos de aviso prévio antes que os ventos solares atinjam o planeta – tempo suficiente para colocar sistemas elétricos vitais em modo de espera ou mitigar o impacto da tempestade.
A equipe de Toth conta com dados de raios-X e UV “de um satélite que mede parâmetros de plasma a um milhão de milhas de distância da Terra”, explicou ele, para detectar ejeções de massa coronal à medida que acontecem. “A partir desse ponto, podemos executar um modelo e prever a hora de chegada e o impacto de eventos magnéticos”, disse Toth.
A NASA desenvolveu e lançou várias missões nos últimos anos para prever melhor o comportamento tumultuado de nossa estrela local. Em 2006, por exemplo, a agência espacial lançou a missão STEREO (Solar TERrestrial RElations Observatory) na qual um par de observatórios mediu o “ fluxo de energia e matéria ” do Sol para a Terra. Atualmente, a NASA está trabalhando em mais duas missões – Multi-slit Solar Explorer (MUSE) e HelioSwarm – para entender melhor a conexão Sol-Terra.
“O MUSE e o HelioSwarm fornecerão uma visão nova e mais profunda da atmosfera solar e do clima espacial”, disse Thomas Zurbuchen, administrador associado de ciência da NASA, em um comunicado à imprensa em fevereiro . “Essas missões não apenas estendem a ciência de nossas outras missões heliofísicas – elas também fornecem uma perspectiva única e uma nova abordagem para entender os mistérios de nossa estrela.”
O MUSE visa estudar as forças que aquecem a coroa e provocam erupções nessa camada solar. “O MUSE nos ajudará a preencher lacunas cruciais no conhecimento sobre a conexão Sol-Terra”, acrescentou Nicola Fox, diretor da Divisão de Heliofísica da NASA. “Ele fornecerá mais informações sobre o clima espacial e complementará uma série de outras missões dentro da frota de missões heliofísicas.”
O HelioSwarm, por outro lado, é na verdade uma coleção de nove naves espaciais encarregadas de fazer “as primeiras medições multiescala no espaço de flutuações no campo magnético e movimentos do vento solar”.
“A inovação técnica dos pequenos satélites do HelioSwarm operando juntos como uma constelação fornece a capacidade única de investigar a turbulência e sua evolução no vento solar”, disse Peg Luce, vice-diretor da Divisão de Heliofísica.
Esses esforços de pesquisa em andamento para compreender melhor nosso lugar no sistema solar e como ser vizinho do enorme reator de fusão nuclear no bloco celeste certamente se mostrarão vitais à medida que as tecnologias de telecomunicações da humanidade continuam a amadurecer. Porque, não importa o quão endurecidos sejam nossos sistemas, simplesmente não podemos permitir uma repetição de 1859.
