Esta foto da NASA captura uma erupção solar em ação. Veja mais fotos de manchas solares. NASA Glenn Research Center (NASA-GRC) Uma música escrita por Hy Zaret e Lou Singer, mais tarde popularizada pela banda They Might Be Giants, afirma que "o sol é uma massa de gás incandescente, uma gigantesca fornalha nuclear. "Após um exame mais detalhado, parece que esta classificação inicial do sol é um pouco estreita. Acontece que o sol é um corpo complexo que ainda não entendemos totalmente.
Mas aqui está o que sabemos:o sol é um objeto maciço composto de intensamente quente, gases ionizados. Chamamos esse tipo de gás plasma e é o estado da matéria mais comum no universo. Os átomos que constituem os gases solares são tão quentes que não conseguem reter seus elétrons. Os gases fluem em correntes através do sol, carregando elétrons com eles.
Se você está familiarizado com eletroímãs, você sabe que uma corrente elétrica pode criar um campo magnético. Esse é o caso do sol. O sol tem um enorme campo magnético ao seu redor. A rotação do sol perpetua esse campo magnético.
Para tornar as coisas mais complicadas, objetos quentes tendem a se expandir. O sol é um objeto extremamente quente. Mas o sol também é grande e denso, o que significa que tem uma forte atração gravitacional. A gravidade do Sol equilibra sua tendência de expansão.
A combinação dessas forças pode fazer com que a superfície do Sol mude de forma dramática e às vezes violenta. As correntes de gás causam a torção das linhas do campo magnético. Isso pode evitar que gases mais quentes do núcleo do Sol subam à superfície, criando manchas solares . As manchas solares parecem mais escuras do que o resto da superfície do sol. Eles também são mais frios do que as áreas mais brilhantes que os rodeiam.
O gás quente preso sob as manchas solares exerce pressão sobre as linhas do campo magnético que impede o gás de atingir a superfície. Isso enrola as linhas do campo magnético em bobinas mais estreitas. As vezes, ainda mais linhas de campo ficam emaranhadas. De vez em quando, as linhas do campo magnético se desenrolam sem muitos incidentes e as manchas solares desaparecem à medida que os gases quentes sobem à superfície. Mas às vezes a pressão continua a aumentar até que as linhas do campo magnético saiam repentinamente, causando uma explosão solar.
Skylab tirou esta imagem de uma erupção solar em erupção do sol em 1973. NASA Johnson Space Center (NASA-JSC) Uma explosão solar não é apenas uma explosão de gases quentes. Ele emite ondas de luz por todo o espectro. Isso inclui a luz que não podemos ver - incluindo a radiação na forma de raios X e raios gama. Esses raios podem ser perigosos para os humanos. Felizmente, a atmosfera da Terra absorve a maioria desses raios de alta energia.
Isso não quer dizer que todo mundo está limpo após uma explosão solar. Humanos no espaço ou em grandes altitudes - a bordo de um avião, por exemplo - pode haver risco de exposição a radiação intensa. Os danos de curto prazo podem incluir irritação da pele. As consequências de longo prazo podem incluir um risco aumentado de desenvolver câncer de pele. Mas é provável que qualquer ser humano afetado eventualmente se recupere da exposição.
Os eletrônicos também são vulneráveis a esses raios. Se raios de alta energia atingissem um satélite, eles poderiam retirar elétrons dos componentes de metal, ionizando-os. À medida que os elétrons se libertam, eles poderiam causar curto-circuito nos componentes eletrônicos de um satélite. Eles também poderiam criar um campo magnético que danificaria os sistemas do satélite. Alguns satélites têm blindagem para protegê-los desses raios, mas muitos ainda estão vulneráveis.
Porque nossa atmosfera absorve a maioria desses raios perigosos, os sistemas terrestres estão bastante protegidos das explosões solares. Mas outro evento solar chamado de ejeção de massa coronal (CME) pode causar sérios problemas para os sistemas elétricos aqui na Terra. Durante um CME, as flutuações dos campos magnéticos do sol fazem com que uma grande parte da superfície do sol se expanda rapidamente, ejetando bilhões de toneladas de partículas para o espaço. Às vezes CMEs acompanham erupções solares - mas nem todas as erupções solares produzem CMEs e nem todos os CMEs acompanham erupções solares.
Ao contrário de uma explosão solar, um CME não produz luz intensa. Mas produz uma onda de choque magnética que se estende por bilhões de milhas no espaço. Se a Terra está no caminho dessa onda de choque, o campo magnético do nosso planeta reagirá ao evento. É semelhante ao que acontece se você colocar um ímã fraco ao lado de um forte. O campo do ímã fraco se alinhará ao campo do ímã forte. Uma onda de choque magnética do sol pode fazer com que o alinhamento do campo magnético da Terra mude de forma imprevisível.
Luzes bonitas não são a única consequência de um CME. As flutuações magnéticas podem causar falhas na bússola. E uma vez que os campos magnéticos podem induzir eletricidade, qualquer condutor pode se tornar um indutor. Um poderoso CME poderia induzir eletricidade em grandes, condutores poderosos. Isso pode sobrecarregar os sistemas elétricos e causar danos massivos.
Próximo, veremos exatamente o quão mal poderíamos estar depois de um grande evento CME.
Show de luzesAs luzes do norte e do sul são exemplos observáveis de como um CME pode afetar a Terra. As luzes coloridas resultam de partículas subatômicas que se movem a uma velocidade incrível, que faz com que gases como oxigênio e nitrogênio se ionizem. À medida que os átomos dos gases se recombinam com os elétrons, eles emitem luz. Isso acontece principalmente onde as linhas do campo magnético da Terra convergem nos pólos magnéticos do planeta.
Uma poderosa tempestade solar pode causar o rompimento de linhas de energia em um continente inteiro. © iStockphoto.com/prluka Embora uma explosão solar por si só possa não ser suficiente para causar problemas na superfície da Terra, um CME poderoso é outra história. Na verdade, CMEs massivos afetaram a Terra no passado. Mas não éramos tão avançados em eletrônica, nem dependemos tanto deles da última vez que um CME realmente nos surpreendeu.
Em 1859, um enorme CME causou grandes flutuações magnéticas na Terra magnetosfera - o campo magnético ao redor do planeta. Pessoas que vivem no sul como Cuba testemunharam o fenômeno da aurora boreal. Os sistemas de bússola e telégrafo falharam. Cientistas e acadêmicos debateram a causa de toda a comoção. Agora sabemos que foi devido a um CME. O CME era tão grande que causou o que chamamos de supertempestade solar.
Hoje, dependemos muito mais da eletrônica e da eletricidade do que em 1859. Se uma supertempestade solar semelhante nos atingisse agora, estaríamos em apuros. As forças magnéticas induziriam eletricidade em qualquer grande condutor. Isso inclui transformadores de energia e a própria rede elétrica.
Isso não é o fim das más notícias. A rede elétrica na América do Norte opera perto de sua capacidade. Não seria capaz de lidar com o aumento da carga elétrica de uma supertempestade solar. As linhas de energia podem ceder e até quebrar como resultado. Falhas de energia massivas podem afetar grande parte do continente. As flutuações magnéticas interfeririam com os sinais de rádio, e os sistemas de comunicação e satélite também entrariam em colapso.
Pode levar semanas ou meses para reparar o dano. Durante esse tempo, as pessoas não teriam como descobrir o que estava acontecendo. Os serviços de emergência enfrentariam sérios desafios. Embora os campos magnéticos provavelmente não causem curto-circuito em dispositivos eletrônicos individuais, como telefones celulares ou computadores, sistemas de comunicação podem falhar regionalmente. Em outras palavras, dispositivos pequenos ainda funcionariam, mas não teriam os serviços de que precisam para serem úteis.
É possível que um CME possa até mesmo afetar seu computador e causar falhas. Na maioria dos casos, uma simples reinicialização resolveria o problema. Mas com a perda da rede elétrica, você ficaria limitado pela carga da bateria. Uma vez que acabou, você ficaria preso.
Não há como prevenir uma supertempestade solar, mas existem etapas que podemos tomar para limitar o impacto de uma CME. Uma é reformar o sistema da rede elétrica. Precisamos de uma rede inteligente que não esteja operando tão perto da capacidade como nossa rede atual. Também precisamos desenvolver blindagem para proteger nossa infraestrutura elétrica de flutuações magnéticas, tanto quanto possível.
Mesmo nesses cenários de pior caso, as supertempestades não eliminam todos os sistemas elétricos do planeta. Algumas regiões permaneceriam relativamente inalteradas. Seria necessário um evento solar de magnitude sem precedentes para eliminar os sistemas elétricos de todo o planeta. Mas mesmo um modesto CME poderia demonstrar como somos vulneráveis aos acessos de raiva magnéticos do sol.
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