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    O clima espacial ameaça a vida de alta tecnologia

    Uma ejeção de massa coronal irrompe do sol em 2012. Crédito:NASA

    Pouco depois das 4 da manhã em uma batata frita, manhã sem nuvens de setembro de 1859, o céu acima do que atualmente é o Colorado entrou em erupção em cores vermelhas e verdes brilhantes. Enganado pelo brilho ao pensar que era um amanhecer, os mineiros da corrida do ouro na região montanhosa do então chamado Território do Kansas acordaram e começaram a preparar o café da manhã. O que aconteceu nas regiões mais desenvolvidas foi ainda mais desorientador, e traz um aviso para o mundo da alta tecnologia com fio do século 21.

    À medida que o céu se iluminava no lado noturno da Terra, sistemas telegráficos em todo o mundo enlouqueceram, clacking códigos absurdos e emitindo grandes faíscas que acenderam incêndios em pilhas próximas de fita de papel. Operadores de telégrafo sofreram queimaduras elétricas. Mesmo desconectar as unidades telegráficas de suas fontes de energia não impediu o frenesi, porque os próprios fios de transmissão carregavam enormes correntes elétricas. A tecnologia moderna tinha acabado de ser humilhada por uma violenta tempestade climática espacial que chegou do sol, a maior já registrada - e mais de duas vezes mais poderosa do que uma tempestade nove anos antes, que tinha sido a maior da história conhecida.

    Meus sete anos de pesquisa sobre a previsão de tempestades solares, combinado com minhas décadas usando sinais de satélite GPS sob várias condições de tempestade solar, indicam que a eletrônica e os satélites ainda mais sensíveis de hoje seriam devastados caso um evento dessa magnitude ocorresse novamente. Em 2008, um painel de especialistas comissionado pela National Academy of Sciences emitiu um relatório detalhado com uma conclusão preocupante:o mundo seria jogado de volta à vida do início do século XIX, e levaria anos - ou mesmo uma década - para se recuperar de um evento tão grande.

    Uma explosão solar

    Tempestades do clima espacial acontecem desde o nascimento do sistema solar, e atingiram a Terra muitas vezes, antes e depois daquele grande evento em 1859, que foi chamado de evento Carrington em homenagem a um astrônomo britânico que registrou suas observações do sol na época. Eles são causados ​​por grandes explosões eletromagnéticas na superfície do sol, chamadas de ejeções de massa coronal. Cada explosão envia bilhões de prótons e elétrons, em uma bola superaquecida de plasma, para o sistema solar.

    Cerca de 1 em cada 20 ejeções de massa coronal dirige-se em uma direção que cruza a órbita da Terra. Cerca de três dias depois, nosso planeta experimenta o que é chamado de tempestade de clima espacial ou tempestade geomagnética.

    Embora esses eventos sejam descritos usando termos como "clima" e "tempestade, "eles não afetam se está chuvoso ou ensolarado, quente ou frio, ou outros aspectos de como é ao ar livre em um determinado dia. Seus efeitos não são meteorológicos, mas apenas eletromagnético.

    Aurorae são sinais de uma tempestade geomagnética. Crédito:NASA / Terry Zaperach

    Atingindo a Terra

    Quando a ejeção de massa coronal chega à Terra, as partículas carregadas colidem com as moléculas de ar na atmosfera superior, gerando calor e luz chamada aurora.

    Também, como acontece sempre que cargas elétricas em movimento encontram um campo magnético, a interação cria uma corrente elétrica espontânea em qualquer condutor que esteja disponível. Se a bola de plasma for grande o suficiente, sua interação com o campo magnético da Terra pode induzir grandes correntes em longos fios no solo, como aquele que sobrecarregou os circuitos telegráficos em 1859.

    Em 13 de março, 1989, uma tempestade com apenas um quinto da força do evento Carrington que atingiu a Terra. Isso induziu um grande surto de corrente nas longas linhas de energia da rede elétrica da Hydro-Quebec, causando danos físicos ao equipamento de transmissão e deixando 6 milhões de pessoas sem energia por nove horas. Outra onda de energia induzida por tempestade destruiu um grande transformador em uma usina nuclear de Nova Jersey. Mesmo que um transformador sobressalente estivesse por perto, ainda demorou seis meses para remover e substituir a unidade derretida. Algumas pessoas temeram que as luzes aurorais brilhantes significassem que uma guerra nuclear estourou.

    E em outubro de 2003, uma rápida série de tempestades solares afetou a Terra. Coletivamente chamada de tempestade solar de Halloween, esta série causou surtos que ameaçaram a rede elétrica norte-americana. Seus efeitos sobre os satélites tornaram a navegação GPS errática e interromperam as conexões de comunicação durante o pico da tempestade.

    Tempestades maiores terão efeitos mais amplos, causar mais danos e demorar mais para se recuperar.

    Crédito:A conversa

    Efeitos de amplo alcance

    Tempestades geomagnéticas atacam a força vital da tecnologia moderna:a eletricidade. Uma tempestade de clima espacial normalmente dura dois ou três dias, durante o qual todo o planeta está sujeito a poderosas forças eletromagnéticas. O estudo da Academia Nacional de Ciências concluiu que uma tempestade especialmente grande danificaria e fecharia as redes de energia e comunicações em todo o mundo.

    Depois que a tempestade passou, não haveria uma maneira simples de restaurar a energia. As fábricas que constroem substitutos para linhas queimadas ou transformadores de energia não teriam eletricidade. Os caminhões necessários para entregar matérias-primas e equipamentos acabados não seriam capazes de abastecer, ou:As bombas de gasolina funcionam com eletricidade. E as bombas que estavam funcionando logo secariam, porque a eletricidade também aciona o maquinário que extrai o petróleo do solo e o refina em combustível utilizável.

    Com o transporte parado, a comida não chegava das fazendas às lojas. Mesmo sistemas que parecem não tecnológicos, como abastecimento público de água, iria desligar:suas bombas e sistemas de purificação precisam de eletricidade. Pessoas em países desenvolvidos ficariam sem água corrente, sem sistemas de esgoto, sem comida refrigerada, e nenhuma maneira de obter comida ou outras necessidades transportadas de longe. Pessoas em lugares com economias mais básicas também ficariam sem os suprimentos necessários de longe.

    Pode demorar entre quatro e 10 anos para reparar todos os danos. Enquanto isso, as pessoas precisariam cultivar seus próprios alimentos, encontrar, transportar e purificar a água, e cozinhar refeições sobre o fogo.

    Alguns sistemas continuariam a operar, claro:bicicletas, carruagens puxadas por cavalos e navios à vela. Mas outro tipo de equipamento que continuaria funcionando fornece uma pista para evitar esse tipo de desastre:os carros elétricos continuariam a funcionar, mas apenas em locais onde havia painéis solares e turbinas eólicas para recarregá-los.

    Eletricidade, mostrado no canto superior direito, está integrado em todos os aspectos da vida moderna. Crédito:Federal Communications Commission

    Preparando e protegendo

    Tempestades geomagnéticas afetariam essas instalações de pequena escala muito menos do que sistemas em escala de grade. É um princípio básico de eletricidade e magnetismo que quanto mais longo for o fio exposto a um campo magnético em movimento, quanto maior a corrente induzida naquele fio.

    Em 1859, the telegraph system was so profoundly affected because it had wires stretching from city to city across the U.S. Those very long wires had to handle enormous amounts of energy all at once, and failed. Hoje, there are long runs of wires connecting power generators to consumers – such as from Niagara Falls to New York City – that would be similarly susceptible to large induced currents.

    The only way to reduce vulnerability to geomagnetic storms is to substantially revamp the power grid. Agora, it is a vast web of wires that effectively spans continents. Governos, businesses and communities need to work together to split it into much smaller components, each serving a town or perhaps even a neighborhood – or an individual house. These "microgrids" can be connected to each other, but should have protections built in to allow them to be disconnected quickly when a storm approaches. That way, the length of wires affected by the storm will be shorter, reducing the potential for damage.

    A family using solar panels and batteries for storage and an electric car to get around would likely find its water supply, natural gas or internet service disrupted. But their freedom to travel, and to use electric lights to work after dark, would provide a much better chance at survival.

    When will the next storm hit?

    People should start preparing today. It's impossible to know when a major storm will hit next:The most we'll get is a three-day warning when something happens on the surface of the sun. It's really only a matter of time before there is another one like the Carrington event.

    Solar astrophysicists are also studying the sun to identify any events or conditions that might herald a coronal mass ejection. They're collecting enormous amounts of data about the sun and using computer analysis to try to connect that information to geomagnetic storms on Earth. This work is underway and will become more refined over time. The research has not yet yielded a reliable prediction of a coming solar storm before an ejection occurs, but it improves each year.

    Na minha opinião, the safest course of action involves developing microgrids based on renewable energy. That would not only improve people's quality of life around the planet right now, but also provide the best opportunity to maintain that lifestyle when adverse events happen.

    Este artigo foi publicado originalmente em The Conversation. Leia o artigo original.




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