O que são tempestades geomagnéticas?

Tempestades geomagnéticas, ou “geotempestades” para abreviar, são eventos climáticos espaciais que ocorrem sempre que tempestades solares lançam partículas carregadas diretamente na Terra, provocando grandes perturbações em nossa ionosfera.Embora você possa ouvir apenas sobre tempestades geomânticas significativas, essas tempestades espaciais são bastante comuns e ocorrem a cada mês ou a cada poucos anos.

Formação

As tempestades geomagnéticas se formam sempre que altas concentrações de partículas eletricamente carregadas de tempestades solares – isto é, ventos solares, ejeções de massa coronal (CMEs) ou erupções solares – interagem com a atmosfera da Terra.

Depois de viajar a distância de 94 milhões de milhas do Sol até a Terra, essas partículas colidem com a magnetosfera da Terra — um campo magnético semelhante a um escudo gerado por ferro fundido eletricamente carregado fluindo no núcleo da Terra. Inicialmente, as partículas solares são desviadas para longe; mas conforme as partículas empurrando contra a magnetosfera se acumulam, o acúmulo de energia eventualmente acelera algumas das partículas carregadas além da magnetosfera. Elas então viajam ao longo das linhas do campo magnético da Terra, penetrando na atmosfera perto dos polos norte e sul.

Perigos e impactos de tempestades geográficas

Normalmente, as partículas de alta energia do sol não viajam mais fundo em nossa atmosfera do que a ionosfera — a seção da termosfera da Terra que fica de 37 a 190 milhas (60 a 300 quilômetros) acima do solo. 1 Como tal, as partículas representam poucas ameaças diretas às criaturas vivas da Terra. Mas para as redes de satélite e rádio baseadas na Terra que residem na termosfera (e das quais nós, humanos, dependemos diariamente), as geotempestades podem ser calamitosas.

Interrupções de satélite, rádio e comunicações

A comunicação por rádio é especialmente sensível a tempestades geomagnéticas. Normalmente, as ondas de rádio se propagam ao redor do globo, refletindo e refratando na ionosfera e voltando para a Terra várias vezes. No entanto, durante as tempestades solares, a ionosfera (onde a radiação ultravioleta extrema e os raios X do Sol são amplamente absorvidas) torna-se mais densa à medida que aumenta a concentração de partículas cósmicas que chegam. Por sua vez, esta camada mais densa modifica o caminho de transmissão dos sinais de rádio de alta frequência e pode até bloqueá-lo completamente. 2

Da mesma forma, os satélites que “vivem” na termosfera e se comunicam por meio de ondas de rádio para enviar sinais às antenas terrestres também estão à mercê das geotempestades. Por exemplo, os sinais de rádio GPS viajam de um satélite no espaço, passando pela ionosfera e até um receptor no solo. Mas durante tempestades geográficas, o receptor terrestre não consegue captar o sinal do satélite e, portanto, as informações de posição tornam-se imprecisas. 3 Isto não se aplica apenas aos satélites GPS, mas também aos satélites de recolha de informações e de previsão do tempo.

Quanto mais forte a tempestade geomagnética, mais severas e duradouras essas interrupções podem ser. Tempestades fracas podem causar apenas falhas momentâneas no serviço, mas as tempestades solares mais fortes podem desencadear apagões de comunicações de horas de duração na Terra.

Mas e quanto à Internet?

Como a era da Internet coincidiu com um período de fraca atividade solar, os efeitos das tempestades geográficas na infraestrutura da Internet não são bem conhecidos. No entanto, de acordo com um estudo de 2021 da Universidade da Califórnia, Irvine, as tempestades geográficas representam pouca ameaça para a rede mundial, em grande parte porque os cabos submarinos de fibra óptica que constituem a espinha dorsal da Internet não são afetados por correntes induzidas geomagneticamente.

É claro que, se uma tempestade solar fosse massiva, digamos, da ordem dos eventos de Carrington em 1859 e da ferrovia de Nova York em 1921 , ela poderia danificar os amplificadores de sinal dos quais esses cabos dependem, essencialmente interrompendo a Internet.

Quedas de energia

As tempestades geomagnéticas não só têm o poder de cortar as comunicações, mas também a eletricidade. À medida que a ionosfera é bombardeada com radiação ultravioleta e de raios X extremas, mais e mais átomos e moléculas são ionizados ou ganham uma carga elétrica líquida positiva ou negativa. Essas correntes elétricas no alto geram então um campo elétrico na superfície da Terra, que por sua vez gera correntes induzidas geomagneticamente que podem fluir através de condutores baseados no solo, como redes de energia . E quando essas correntes entram nos transformadores elétricos e nas linhas de energia, sobrecarregando-os com tensão, as luzes se apagam.

Tal foi o caso em 1989, quando uma intensa explosão solar derrubou toda a rede eléctrica Hydro-Québec em Quebec, Canadá. O apagão durou nove horas. 4

Exposição elevada à radiação

Quanto mais radiação solar entra em nossa atmosfera durante tempestades solares, mais nós, humanos, somos expostos — especialmente durante viagens aéreas. Isso porque quanto maior sua altitude, menos atmosfera há para protegê-lo da radiação cósmica prejudicial e potencialmente fatal — partículas de alta energia capazes de passar para dentro e através de objetos, incluindo o corpo humano, na velocidade da luz.

Normalmente, em voos comerciais, os humanos são expostos a 0,035 milisieverts por voo , afirma o Centro de Controle e Prevenção de Doenças dos EUA. De acordo com a Health Physics Society, uma dose de radiação de 0,003 milisieverts por hora é normal (ao voar a uma altitude de 35.000 pés).

Auroras

Um dos poucos efeitos colaterais positivos das tempestades geomagnéticas é uma melhor visualização das auroras — as cortinas de luz verde neon, rosa e azul que iluminam o céu quando partículas carregadas do sol colidem e reagem quimicamente com átomos de oxigênio e nitrogênio na alta atmosfera da Terra.

Estes fenómenos deslumbrantes são vistos todas as noites acima das regiões do Ártico (aurora boreal) e da Antártida (aurora australis), graças ao incessante vento solar, que lança partículas de alta energia para o espaço 24 horas por dia, sete dias por semana. Num determinado dia, um número destas partículas perdidas infiltra-se na atmosfera superior da Terra através das regiões polares, onde a magnetosfera é mais fina.

Mas a alta concentração de partículas solares que bombardeiam a Terra durante as tempestades geomagnéticas permite-lhes infiltrar-se mais na atmosfera terrestre. É por isso que algumas das tempestades solares mais fortes fizeram com que as auroras fossem vistas em latitudes mais baixas – por vezes até nas latitudes médias, como Nova Iorque.

A força de uma tempestade geomagnética também influencia a cor da aurora. Por exemplo, as auroras vermelhas, raramente vistas, estão associadas à intensa atividade solar. 5

Previsão de tempestades geomagnéticas

Cientistas monitoram o Sol, assim como fazem com o clima terrestre, para tentar prever quando e onde suas tempestades irão irromper. Enquanto a Divisão de Heliofísica da NASA  monitora todo tipo de atividade solar por meio de sua frota de mais de duas dúzias de espaçonaves automatizadas (algumas das quais estão posicionadas no Sol), é responsabilidade do  Centro de Previsão do Clima Espacial  (SWPC) da NOAA monitorar a atividade de tempestades geomagnéticas e manter o público informado sobre os acontecimentos diários da Terra-Sol.

Os produtos e dados que o SWPC fornece rotineiramente incluem:

• Condições climáticas espaciais atuais,
• Previsões de geotempestades de três dias ,
• Perspectivas de previsão de tempestades geográficas de 30 dias , e
• Previsões de avistamentos de aurora, só para citar algumas. 

Em um esforço para transmitir o nível de ameaça ao público, a NOAA classifica as tempestades geomagnéticas em uma escala de G1 a G5, de forma semelhante a como os furacões são classificados de categoria um a cinco na escala Saffir-Simpson. 6

Da próxima vez que você verificar a previsão do tempo local da sua cidade, não se esqueça de verificar também a previsão do tempo espacial do seu planeta .