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    Pesquisadores desenvolvem modelo in-silico de tempestades solares para sistema de alerta precoce

    Os ventos solares fornecem efeitos surpreendentes com a aurora boreal. Em caso de tempestades solares, as consequências podem ser dramáticas. Crédito:Carsten / CC BY 2.0

    Um grupo de pesquisa de Graz investigou como as tempestades solares podem ser simuladas para permitir uma previsão mais precisa de seus efeitos na Terra. Seu trabalho forneceu um modelo mais preciso para simular tempestades solares em tempo real.

    O sol é uma estrela extremamente ativa que tem um impacto nos planetas do sistema solar de muitas maneiras diferentes. Um dos efeitos mais visíveis é a aurora boreal. Essas luzes do norte são causadas pelo vento solar, ou seja, um fluxo constante de prótons e elétrons emitidos pelo sol, que interage com o campo magnético da Terra e causa os efeitos de luz colorida. Sob circunstâncias normais, o campo magnético da Terra protege amplamente o planeta do vento solar, mas às vezes, grandes chamas explodem no sol, lançando uma grande quantidade de material quente no espaço em um tempo relativamente curto. Este material atinge a Terra alguns dias depois como uma tempestade solar, que pode danificar satélites, interromper a navegação GPS ou até mesmo causar cortes de energia. O que, exatamente, está envolvida nesses eventos ainda é amplamente desconhecida, razão pela qual várias sondas espaciais carregam instrumentos a bordo para registrar tempestades solares do espaço sideral.

    Um grupo de pesquisa liderado pelo astrofísico Christian Möstl do Instituto de Pesquisa Espacial com sede em Graz da Academia Austríaca de Ciências está trabalhando em uma série de projetos financiados pelo Fundo de Ciência Austríaco FWF para modelar tempestades solares e seus efeitos na Terra em tempo real. tornando assim possível prever tais eventos extremos com maior precisão. Em um projeto concluído em 2019, uma equipe liderada por Möstl desenvolveu um modelo particularmente detalhado para a propagação de tempestades solares.

    Forma elíptica

    "O objetivo é inequívoco - queremos prever tempestades solares, "diz Christian Möstl." Existem várias sondas espaciais que podem rastrear tempestades solares a alguma distância da Terra. Na década de 1990, a sonda SOHO foi a primeira a fazer essas gravações, hoje há também a Sonda Solar Parker e duas outras sondas com o nome de ESTÉREO. "Todas essas sondas se movem dentro ou perto da eclíptica - o plano em que os planetas orbitam ao redor do Sol. Como são as tempestades de fora deste plano não pode ser determinado com as sondas atuais. Os modelos precisam funcionar com base em suposições que são tão realistas quanto possível. "Os modelos mais antigos assumiam uma estrutura em forma de ponto ou circular, mas isso não é realista, "observa Möstl." Em um projeto anterior, substituímos os círculos por arcos circulares. No projeto recente, agora demos o próximo passo e usamos uma forma elíptica. "

    Para aumentar ainda mais a precisão, A equipe de Möstl adicionou uma série de efeitos ao modelo. O vento solar geralmente tem uma velocidade menor do que as tempestades solares e as retarda. "Tempestades solares reagem fortemente ao vento solar, "Möstl explica." Nosso novo modelo é o primeiro a combinar as observações de grande angular da STEREO com o efeito de arrasto criado pelo vento solar. "

    Simulação de uma tempestade solar. O modelo permite que as previsões sejam feitas em tempo real. Crédito:Christian Möstl / IWF

    Simulação em tempo real

    O modelo tem a característica especial de ser capaz de produzir previsões em tempo real assim que os dados adequados estiverem disponíveis. Esses dados podem ser fornecidos em meados da década de 2020 por uma missão programada de satélite da ESA, como Tanja Amerstorfer, um membro da equipe do projeto, aponta:"Não se trata de reproduzir os efeitos retrospectivamente, mas sobre ter uma ferramenta que possamos usar em tempo real. "Via de regra, as tempestades solares levam quatro ou cinco dias para chegar à Terra. "A velocidade recorde é de 14 horas, "diz Amerstorfer - tempo suficiente para um sistema de alerta precoce. No momento, há, Contudo, nenhum órgão oficial para prever quando as tempestades solares atingirão a Terra. “Existe um site onde grupos de pesquisa como nós podem apostar na hora de chegada, "diz Möstl. Em 2011 eles participaram e venceram, mas ele deixa bem claro que este não é um sistema de alerta sério.

    Consequentemente, ainda falta um sistema de alerta rápido em funcionamento. "Houve várias tempestades solares na história que causariam grandes danos hoje, "diz Amerstorfer. O último grande evento deste tipo foi em 1989 em Quebec, onde envolveu cortes de energia. Em 1859 e 1921, tempestades solares ainda maiores atingiram a Terra. Naquela hora, luzes polares eram ainda visíveis em latitudes médias, por exemplo, em Roma. As linhas telegráficas foram danificadas por aquele evento. Na infraestrutura de hoje, tais eventos teriam efeitos devastadores. "Os EUA e a Grã-Bretanha incluíram este cenário em seus planos nacionais de desastres, "relata Amerstorfer. Em 2012, uma tempestade solar da ordem de magnitude do evento de 1859 por pouco não atingiu a Terra, aliás.

    O campo magnético como um problema

    Möstl e Amerstorfer enfatizam que ainda há muito a ser feito antes que um sistema de alerta confiável possa ser estabelecido. O erro na estimativa da hora de chegada é atualmente, no máximo, de dez horas. De acordo com Möstl, o maior problema não resolvido é o campo magnético nas tempestades solares. "Sabemos que esses campos assumem a forma de grandes, chamados "tubos de fluxo" curvos. Mas podemos apenas fazer uma hipótese sobre como exatamente o campo está configurado nesses tubos. Será importante conhecer a natureza do campo magnético em uma tempestade solar. "

    De acordo com Möstl, isso é tão importante quanto o tamanho da tempestade:"A direção do campo magnético funciona como um interruptor. Se o campo magnético da tempestade tiver a orientação oposta ao da Terra, ele vai transferir muito mais energia para o campo magnético da Terra do que se tivesse a mesma orientação. "A velocidade também desempenha um papel importante:um curto, uma tempestade rápida tem um efeito mais forte do que uma mais lenta, mais um. Além disso, tempestades solares muitas vezes não ocorrem como um único evento, mas podem se seguir imediatamente e interagir uns com os outros.

    Simule toda a cadeia de efeitos

    Em projetos FWF subsequentes, o grupo de pesquisa de Graz está agora trabalhando em diferentes aspectos do problema a fim de construir toda uma cadeia de simulações. “Queremos combinar tudo em um modelo, desde a erupção da tempestade solar até os efeitos na Terra, as auroras e as correntes no solo. Esse é o objetivo, "diz Möstl.


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