Aurora Boreal e a influência do sol

Imagem: Aurora Boreal vista da ilha da Senja, na Noruega (Fonte: @andregbonotto/Instagram/Reprodução) 

O Sol é uma enorme estrela composta principalmente de hélio e hidrogênio que é essencial para a vida na Terra. Entretanto, alguns eventos naturais desse astro interferem com a vida na Terra gerando fenômenos encantadores, como as auroras polares, ou apresentando certos perigos. Esses eventos geram o que conhecemos como tempestades solares.

As estrelas operam a partir da fusão nuclear e da elevada liberação de prótons e elétrons. Esse processo resulta na formação de poderosíssimos campos magnéticos. Por sua vez, a rotação diferencial do sol faz com que as linhas de campo magnético se “estiquem” até eventualmente se romperem em regiões onde há acúmulo de partículas, liberando mega explosões na superfície solar, as chamadas erupções solares. Esses eventos liberam uma quantidade expressiva de radiação e são geralmente acompanhados por ejeções coronais de massa, em que o sol libera enormes quantidades de partículas de alta energia. É por essa razão que as tempestades solares variam de acordo com a “fase” do sol, pois esses processos são dependentes da rotação diferencial do astro.

Figura 1: erupção solar (Fonte: NASA apud SDO)

Nesse processo são liberadas, em todas as direções, “ventos” carregados de material solar e radiação eletromagnética que eventualmente podem atingir os planetas do sistema solar. Planetas como Marte, por exemplo, que não possui um campo eletromagnético próprio, podem sofrer mais os efeitos dessa erupção solar, e é para estudar essas consequências que a NASA pretende usar duas naves espaciais em Marte esse ano, em busca de respostas sobre o impacto da nossa estrela no planeta vermelho. 

Além disso, por possuírem grande quantidade de radiação gama, esses ventos solares podem ser perigosos ou até nocivos para os equipamentos ou satélites do homem no espaço. Por esse motivo é que são realizadas análises do comportamento do sol com o intuito de prever, com certa precisão, quando e onde uma erupção solar pode ocorrer.

Já na Terra, o campo eletromagnético atua como uma proteção aos ventos solares. Esse fenômeno natural, gerado pelo constante movimento de ferro e níquel em estado de fusão no núcleo do planeta, desempenha um papel crucial na proteção da Terra contra as partículas carregadas provenientes do espaço, impedindo que apresentem uma ameaça significativa aos seres vivos. Sem este escudo magnético, a vida na Terra poderia ser drasticamente diferente, ou até mesmo impossível. 

Entretanto, o campo magnético terrestre não é apenas um escudo protetor, mas também influencia a navegação, afetando desde a orientação das aves migratórias até os sistemas de navegação humana, como a bússola. Logo, a interação da radiação e partículas provenientes de uma erupção solar com a magnetosfera gera as tempestades geomagnéticas, ou tempestade solares, que podem interferir com alguns instrumentos usados pelo homem. Isso porque nem sempre o campo magnético consegue bloquear completamente as partículas carregadas dos ventos solares, fazendo com que estas atinjam zonas mais profundas da atmosfera terrestre (como a ionosfera) e atrapalham meios de comunicação.

Além disso, as erupções solares podem causar danos sérios a equipamentos em órbita ou que estejam viajando o sistema solar, fora da proteção do campo magnético da Terra. Esse é o caso que ocorreu em 4 de fevereiro de 2022, por exemplo, quando o lançamento do foguete Falcon 9 da SpaceX que colocava em órbita 49 satélites foi afetado. Em virtude de uma tempestade solar, apenas um dia após o lançamento da missão, 40 desses satélites foram atingidos por uma grande tempestade solar, fazendo com que saíssem de órbita. 

Mas esse não é o único efeito das tempestades geomagnéticas. As partículas ejetadas pelo sol transportadas pelos ventos solares são geralmente prótons, e, por serem carregadas eletricamente, elas seguem as linhas de força do campo magnético terrestre. Portanto, ao chegar no planeta pelos pólos, essas partículas carregadas interagem com a atmosfera terrestre e formam o fenômeno chamado de Aurora Polar, um evento óptico colorido devido à interação dos ventos solares com os elementos químicos, principalmente oxigênio e nitrogênio, presentes na ionosfera. É interessante notar que esses fenômenos acontecem durante o ano todo, mas é mais fácil de observá-lo durante a noite, principalmente durante o inverno em que ocorre a Noite Polar e o sol quase não chega a nascer. 

No hemisfério norte esse fenômeno é conhecido como Aurora Boreal, nome batizado por Galileu Galilei em 1619, devido à deusa romana do amanhecer, Aurora, e Bóreas, o deus grego que representa os ventos Norte. Já em latitudes do hemisfério sul, ela é conhecida como Aurora Austral, nome batizado por James Cook em uma referência direta ao fato de estar ao sul.

Como mencionado, esse efeito é observado somente próximo aos pólos, sendo a aurora boreal visível em países como Canadá, Rússia, Alasca, Noruega e outros países do norte europeu, e a aurora austral visível na Antártica. Entretanto, em setembro de 1859 foi registrada a maior tempestade geomagnética, que levou ao rompimento de linhas de telégrafos, choques elétricos e faíscas sendo produzidas por alguns postes por causa da descarga gerada. Esse acontecimento, conhecido como Evento Carrington, fez com que as auroras boreais fossem visíveis de mais lugares graças à intensidade dos bombardeamentos solares, ou seja, foi possível observar a aurora boreal em lugares mais ao sul da região polar norte.

Da mesma forma, algo semelhante ocorreu em maio desse ano, em que uma erupção solar intensa gerou comoção ao fazer com que a aurora boreal fosse vista mais ao sul em diversos lugares do mundo, produzindo um brilho um pouco mais avermelhado, ao contrário do seu verde típico. Quanto mais ao norte mais nítidas eram as imagens, já que a curvatura da Terra faz com que a aurora boreal observada mais ao sul esteja acontecendo mais alto na atmosfera, e, portanto, a imagem aparece como mais distorcida. 

Figura 2: registro da aurora boreal no Reino Unido (Fonte: BBC News, 2024)

Referências:

MARTINS, A. A espetacular imagem da maior erupção solar já registrada. BBC News, 2022. Disponível em: https://www.bbc.com/portuguese/geral-60571495. Acesso em: 05/06/2024;

SANTARINE, G., DOMINGOS, R. Tempestade Geomagnéticas e o Evento Carrington. Holos Environment, 2014, v. 14, n. 1, p. 103 - 113. Disponível em: https://doi.org/10.14295/holos.v14i1.8080. Acesso em: 05/06/2024;

What are solar flares? Space Weather Live, 2024. Disponível em: https://www.spaceweatherlive.com/en/help/what-are-solar-flares.html. Acesso em: 05/06/2024;

AZEVEDO, J.Tempestade Geomagnética: o que é e seus impactos. eCycle. Disponível em: https://www.ecycle.com.br/tempestade-geomagnetica/. Acesso em: 05/06/2024;

BATISTA, R. Tempestade Solar e o possível blackout mundial. Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/curiosidades/tempestade-solar-possivel-blackout-mundial.htm. Acesso em: 05/06/2024;

AMARI, T., CANOU, A., ALY, JJ. et al. Magnetic cage and rope as the key for solar eruptions. Nature, v. 554, p. 211–215, 2018. Disponível em: https://doi.org/10.1038/nature24671. Acesso em: 05/06/2024; 

Redação National Geographic Brasil. O que são tempestades solares? National Geographic, 2024. Disponível em: https://www.nationalgeographicbrasil.com/espaco/2024/05/o-que-sao-tempestades-solares. Acesso em: 05/06/2024;

BRANCO, P. Magnetismo Terrestre. Serviço Geológico do Brasil - CPRM, 2015. Disponível em: https://www.sgb.gov.br/publique/SGB-Divulga/Canal-Escola/Magnetismo-Terrestre-2623.html. Acesso em: 05/06/2024;

JÚNIOR, J. Física da aurora polar. Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/fisica-das-auroras-polares.htm. Acesso em: 05/06/2024;

CAMPOS, M. Aurora Boreal. Mundo Educação. Disponível em: https://mundoeducacao.uol.com.br/amp/geografia/aurora-boreal.htm. Acesso em: 05/06/2024;

KING, S., HOWARD, J. O que explica rara aparição da aurora boreal no Reino Unido. BBC News, 2024. Disponível em: https://www.bbc.com/portuguese/articles/c3g8e8r7kmro. Acesso em: 05/06/2024; 

Redação Galileu. Vídeo registra explosão de satélites da Starlink, de Elon Musk. Revista Galileu, 2022. Disponível em: https://revistagalileu.globo.com/Ciencia/Espaco/noticia/2022/02/video-registra-explosao-de-satelites-da-starlink-de-elon-musk-assista.html. Acesso em: 05/06/2024.