O magnetismo distorcido do Suns pode criar auroras vacilantes
A aurora boreal iluminará o céu noturno do Alasca em 16 de fevereiro 2017. Na foto, está o Poker Flat Research Range ao norte de Fairbanks. NASA / Terry Zaperach p Uma aurora é considerada uma das mais belas maravilhas naturais da vida em um planeta com um campo magnético global, e os especialistas em clima espacial estão cada vez mais perto de compreender um dos mistérios do fenômeno. Você vê, quando uma aurora ilumina os céus do hemisfério norte sobre o Ártico, o mesmo padrão deve irromper nos céus do hemisfério sul sobre a Antártica. Mas os cientistas notaram que os dois não combinavam depois de comparar imagens simultâneas das auroras do norte e do sul em 2009.
p Por que esperaríamos que eles fossem simétricos em primeiro lugar?
Como funcionam as auroras
p A aurora é um lembrete visível da interação épica entre o campo magnético do Sol e o campo magnético global da Terra, também conhecido como a magnetosfera. O sol bombeia constantemente grandes quantidades de partículas energizadas, como prótons, núcleos de hélio e traços de íons pesados. Juntos, essas partículas são liberadas no espaço interplanetário, lavando os planetas como o vento solar.
p Outros fenômenos solares, como ejeções de massa coronal (ou CMEs), irromper, explodindo nuvens magnetizadas dessas partículas no espaço em alta velocidade. O vento solar, erupções solares e CMEs, e os efeitos que eles têm em nosso planeta, são conhecidos coletivamente como "clima espacial". Todo esse clima espacial pode ter efeitos poderosos em nosso planeta - e em nossa tecnologia - uma vez que encontra a magnetosfera de nosso planeta.
p Um desses efeitos é uma tempestade geomagnética. Isso pode acontecer se o campo magnético do sol interagir com a magnetosfera de uma certa maneira, injetando na magnetosfera partículas solares que criam auroras. As auroras se desenvolvem quando essas partículas seguem o campo magnético do nosso planeta até os pólos, chovendo na atmosfera. Dependendo de quais gases atmosféricos eles atingem, uma exibição de luz lindamente colorida ocorrerá.
p Agora, vamos voltar e imaginar aqueles diagramas de livros de ímãs em barra, com um pólo norte (N) e um pólo sul (S) impresso em cada extremidade. As linhas de campo magnético que eles criam traçarão loops simétricos conectando os pólos norte e sul. Esta é uma simplificação exagerada do campo magnético do nosso planeta, mas a física é a mesma.
p Em seguida, vamos colocar o campo magnético simplificado do nosso planeta em um fluxo constante de partículas do sol. Este fluxo, também conhecido como o vento solar, está carregando o campo magnético solar - conhecido como campo magnético interplanetário (ou FMI) - criando pressão sobre a magnetosfera do nosso planeta, varrendo de volta. O lado diurno de nossa magnetosfera será comprimido, enquanto o lado noturno da magnetosfera se torna alongado, como uma gota d'água esticada. Se o vento solar fosse constante, não aconteceria muita coisa; o fluxo de partículas fluiria sem intercorrências sobre a magnetosfera da Terra. Contudo, nós sabemos que o clima espacial é qualquer coisa mas estável.
Ilustração da magnetosfera terrestre NASA / Goddard / Aaron Kaase p Conforme o sol gira, lava ventos solares de diferentes velocidades em nossa vizinhança espacial local, e erupções como erupções e CMEs podem criar mudanças muito dramáticas e dinâmicas no espaço interplanetário. Se as condições magnéticas estiverem certas, o sol pode lançar uma bolha de partículas magnetizadas na Terra que serão injetadas nas camadas da magnetosfera (imaginar as camadas da magnetosfera como camadas de casca de cebola não está longe de sua estrutura real). Essas partículas são então arrastadas de volta para a cauda da magnetosfera (apropriadamente chamada de "cauda magnética"), onde são armazenadas até que a cauda magnética passe por eventos de reconexão, liberando pressão e forçando as partículas solares armazenadas a fluir ao longo das linhas do campo magnético para a atmosfera da Terra. A reconexão magnética é um fenômeno onde os campos magnéticos são forçados juntos, estalar como um elástico e depois reconectar, liberando energia, junto com uma onda massiva de partículas.
Uma realidade assimétrica
p Todas as coisas sendo iguais, e lembrando nosso diagrama de barra magnética simples descrito anteriormente, as linhas de campo que levam aos pólos Norte e Sul da Terra devem ser iguais, e quantidades iguais de partículas deveriam chover em padrões idênticos sobre o Ártico e a Antártica. E é aqui que dois estudos novos e complementares, publicado no Journal of Geophysical Research:Space Physics e no jornal Annales Geophysicae, entre.
p Em 2009, especialistas em clima espacial compararam os padrões de auroras em erupção durante uma tempestade geomagnética. O que eles viram foi confuso; os padrões criados estavam em locais diferentes e tinham formas diferentes do previsto. No momento, eles assumiram que essa assimetria foi causada pela complexidade dos eventos de reconexão na cauda magnética, enviando diferentes quantidades de partículas carregadas para os pólos Norte e Sul, criando assim a incompatibilidade. Contudo, esses novos estudos indicam que a assimetria pode na verdade ser causada pela orientação do FMI embutido nos fluxos de vento solar que encontra pela primeira vez a magnetosfera do nosso planeta - algo que os pesquisadores chamam de "geoespaço assimétrico".
p Confuso? A American Geophysical Union produziu um excelente vídeo explicando isso:
p Podemos imaginar o campo magnético do Sol como uma série de linhas orientadas aleatoriamente, lavando sobre a Terra como ondas rasas lavariam um seixo em uma praia. Se eles têm uma orientação magnética norte-sul que corresponde à orientação norte-sul da magnetosfera, eles vão se conectar ao campo magnético da Terra e varrer de volta, fundindo-se com a cauda magnética, junto com as partículas do vento solar que eles contêm. Nesse caso, a cauda magnética parecerá simétrica, e quaisquer auroras geradas também serão simétricas. Padrões combinados!
p Mas e se o campo magnético do Sol estiver orientado para leste-oeste em relação ao campo norte-sul da Terra? De acordo com esses novos estudos, isso pode fazer com que a cauda magnética fique torcida e assimétrica. Como você provavelmente pode imaginar, isso terá um efeito nas auroras que são produzidas, canalizando as partículas solares em um padrão assimétrico e criando auroras assimétricas. Padrões não combinados!
p Hora extra, conforme cada vez mais energia é liberada via reconexão na cauda magnética, ele irá se torcer e essas auroras lentamente retornarão à sua forma simétrica. Isso é contra-intuitivo. Especialistas em clima espacial uma vez presumiram que a assimetria costumava ser causou por reconexão magnética. Na realidade, parece que a reconexão libera pressão magnética para retornar as auroras à simetria.
Agora isso é interessante
Tempestades geomagnéticas podem gerar poderosos distúrbios elétricos ao redor do globo, provocando quedas de energia e blecautes de comunicação. Em nosso mundo cada vez mais dependente de tecnologia, compreender o clima espacial é fundamental se quisermos prever com precisão, e se preparar para, os impactos do ambiente tumultuado em torno de nossa estrela mais próxima.
A aurora boreal iluminará o céu noturno do Alasca em 16 de fevereiro 2017. Na foto, está o Poker Flat Research Range ao norte de Fairbanks. NASA / Terry Zaperach p Uma aurora é considerada uma das mais belas maravilhas naturais da vida em um planeta com um campo magnético global, e os especialistas em clima espacial estão cada vez mais perto de compreender um dos mistérios do fenômeno. Você vê, quando uma aurora ilumina os céus do hemisfério norte sobre o Ártico, o mesmo padrão deve irromper nos céus do hemisfério sul sobre a Antártica. Mas os cientistas notaram que os dois não combinavam depois de comparar imagens simultâneas das auroras do norte e do sul em 2009.
p Por que esperaríamos que eles fossem simétricos em primeiro lugar?
Ilustração da magnetosfera terrestre NASA / Goddard / Aaron Kaase p Conforme o sol gira, lava ventos solares de diferentes velocidades em nossa vizinhança espacial local, e erupções como erupções e CMEs podem criar mudanças muito dramáticas e dinâmicas no espaço interplanetário. Se as condições magnéticas estiverem certas, o sol pode lançar uma bolha de partículas magnetizadas na Terra que serão injetadas nas camadas da magnetosfera (imaginar as camadas da magnetosfera como camadas de casca de cebola não está longe de sua estrutura real). Essas partículas são então arrastadas de volta para a cauda da magnetosfera (apropriadamente chamada de "cauda magnética"), onde são armazenadas até que a cauda magnética passe por eventos de reconexão, liberando pressão e forçando as partículas solares armazenadas a fluir ao longo das linhas do campo magnético para a atmosfera da Terra. A reconexão magnética é um fenômeno onde os campos magnéticos são forçados juntos, estalar como um elástico e depois reconectar, liberando energia, junto com uma onda massiva de partículas.
