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Tempestade Magnética Solar



Uma tempestade geomagnética é uma perturbação importante da magnetosfera terrestre que ocorre quando há uma troca muito intensa de energia do vento solar para o ambiente espacial que circunda a Terra. Essas tempestades resultam de variações no vento solar que produzem grandes mudanças nas correntes, plasmas e campos da magnetosfera terrestre.

As condições do vento solar que são eficazes para criar tempestades geomagnéticas são sustentadas durante várias a muitas horas por períodos de vento solar de alta velocidade, e mais importante, um campo magnético de vento solar direcionado para o sul, oposto à direção do campo magnético da Terra e no lado diurno da magnetosfera. Esta condição é efetiva para transferir energia do vento solar para a magnetosfera da Terra.

As maiores tempestades resultantes dessas condições estão associadas às ejeções de massa coronal solar (CMEs), nas quais um bilhão de toneladas de plasma do Sol, com seu campo magnético incorporado, chega à Terra. Os CMEs normalmente demoram vários dias para chegar à Terra, mas foram observados, em algumas das tempestades mais intensas, chegarem em apenas 18 horas.



Outro distúrbio do vento solar que cria condições favoráveis ​​às tempestades geomagnéticas é um fluxo de vento solar de alta velocidade (HSS). HSSs aram no vento solar mais lento na frente e criam regiões de interação co-rotativas, ou CIRs. Essas regiões são frequentemente relacionadas a tempestades geomagnéticas que, embora menos intensas que tempestades CME, freqüentemente podem depositar mais energia na magnetosfera da Terra por um longo intervalo de tempo.

As tempestades também resultam em correntes intensas na magnetosfera, mudanças nos cinturões de radiação e mudanças na ionosfera, incluindo o aquecimento da região da ionosfera e da atmosfera superior chamada termosfera. No espaço, um anel de corrente oeste em torno da Terra produz distúrbios magnéticos no solo.

Uma medida dessa corrente, o índice de tempo de tempestade (DST em inglês), tem sido usada historicamente para definir o tamanho de uma tempestade geomagnética. Além disso, existem correntes produzidas na magnetosfera que seguem o campo magnético, chamadas de correntes alinhadas em campo, e estas se conectam a intensas correntes na ionosfera auroral.

Essas correntes aurorais, chamadas eletrojets aurorais, também produzem grandes distúrbios magnéticos. Juntas, todas essas correntes e os desvios magnéticos que eles produzem no solo, são usados ​​para gerar um índice de perturbação geomagnética planetária chamado Kp. Este índice é a base para uma das três Escalas de Clima Espacial da NOAA, a Tempestade Geomagnética, ou a Escala G, que é usada para descrever o clima espacial que pode perturbar os sistemas na Terra.

Durante as tempestades, as correntes na ionosfera, assim como as partículas energéticas que se precipitam na ionosfera, adicionam energia na forma de calor que pode aumentar a densidade e a distribuição da densidade na atmosfera superior, causando um arrasto extra nos satélites de baixa órbita na Terra.

O aquecimento local também cria fortes variações horizontais na densidade ionosférica que podem modificar o caminho dos sinais de rádio e criar erros nas informações de posicionamento fornecidas pelo GPS. Enquanto as tempestades criam belas auroras, elas também podem atrapalhar os sistemas de navegação, como o Sistema Global de Navegação por Satélite (GNSS), e criar correntes geomagnéticas induzidas (GICs) na rede elétrica e oleodutos.

Tempestades Históricas

A primeira observação científica dos efeitos de uma tempestade geomagnética ocorreu no início do século XIX: de maio de 1806 até junho de 1807, Alexander von Humboldt registrou o comportamento de uma bússola magnética em Berlim. Em 21 de dezembro de 1806, ele notou que sua bússola havia se tornado errática durante um brilhante evento auroral.

Em 1 a 2 de setembro de 1859, ocorreu a maior tempestade geomagnética registrada na face da terra. De 28 de agosto a 2 de setembro de 1859, numerosas manchas solares e erupções solares foram observadas no Sol, com a maior erupção acontecendo no dia 1º de setembro. Isto é conhecido como a tempestade solar de 1859 ou o Evento de Carrington .

Pode-se supor que uma ejeção massiva de massa coronal (CME) foi lançada do Sol e atingiu a Terra em dezoito horas - uma viagem que normalmente leva de três a quatro dias. O campo horizontal foi reduzido em 1600 nT como registrado pelo Observatório de Colaba . Estima-se que Dst tenha sido aproximadamente −1760 nT.

Fios de telégrafo tanto nos Estados Unidos quanto na Europa, experimentaram aumentos induzidos de voltagem (emf), em alguns casos até provocando choques nos telegrafistas e provocando incêndios. As auroras foram vistas até o sul, como Havaí, México, Cuba e Itália - fenômenos que geralmente são visíveis apenas nas regiões polares. Os núcleos de gelo mostram evidências de que eventos de intensidade semelhante recorrem a uma taxa média de aproximadamente uma vez por 500 anos.

Desde 1859, tempestades menos severas tem acontecido, notavelmente a aurora de 17 de novembro de 1882 e a tempestade geomagnética de maio de 1921 , ambas com interrupção do serviço de telegrafia e início de incêndios, e 1960, quando foi noticiado o rompimento generalizado de sinais de rádio.

O GOES-7 foi quem monitorou as condições meteorológicas do espaço durante a Grande Tempestade Geomagnética de março de 1989, o monitor de nêutrons de Moscou registrou a passagem de um CME como uma queda nos níveis conhecidos como diminuição de Forbush .

A tempestade geomagnética de março de 1989 causou o colapso da rede elétrica Hydro-Québec em segundos, quando os relés de proteção do sistema disparavam em uma sequência em cascata. Seis milhões de pessoas ficaram sem energia por nove horas. A tempestade causou auroras até o sul do Texas . A tempestade que causou este evento foi o resultado de uma massa coronal ejetada do Sol em 9 de março de 1989. O mínimo de Dst foi calculado em −589 nT.

Em 14 de julho de 2000, uma erupção da classe X5 entrou em atividade (conhecida como o evento do Dia da Bastilha ) e uma massa coronal foi lançada diretamente na Terra. Uma super tempestade geomagnética ocorreu entre 15 e 17 de julho; o mínimo do índice Dst calculado foi de -301 nT. Apesar da força da tempestade, nenhuma falha de distribuição de energia foi relatada. O evento do Dia da Bastilha foi monitorado pela Voyager 1 e pela Voyager 2 , sendo, portanto, o mais distante no Sistema Solar que uma tempestade solar foi observada.

Dezessete grandes erupções irromperam no Sol entre 19 de outubro e 5 de novembro de 2003, incluindo talvez o surto mais intenso já medido no sensor GOES XRS - uma enorme explosão de X28, resultando em um apagão de rádio extremo, em 4 de novembro. Essas explosões foram associadas a eventos de CME que causaram três tempestades geomagnéticas entre 29 de outubro e 2 de novembro, durante as quais a segunda e a terceira tempestades foram iniciadas antes do período de tempestade anterior ter se recuperado totalmente. Os valores mínimos de Dst foram −151, −353 e −383 nT.

Outra tempestade nesta seqüência ocorreu entre 4 e 5 de novembro com um mínimo de Dst de -69 nT. A última tempestade geomagnética era mais fraca que as tempestades anteriores, porque a região ativa do Sol havia girado além do meridiano onde a porção central CME criada durante o evento de explosão passou para o lado da Terra.

A seqüência inteira ficou conhecida como a Tempestade Solar de Halloween . O sistema de aumento de área ampla(WAAS) operado pela Federal Aviation Administration (FAA) ficou offline por aproximadamente 30 horas devido à tempestade. O satélite japonês ADEOS-2 foi severamente danificado e o funcionamento de muitos outros satélites foi interrompido devido à tempestade.

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