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O que é um ciclo solar?

A cada 11 anos, o Sol passa por mudanças na atividade de produção de manchas solares em sua superfície. Durante esse período, nossa estrela exibe flutuações, começando por uma fase de atividade mínima, aumentando para um pico e, por fim, um declínio que encerra o ciclo.

O que é o ciclo solar?

Também conhecido como ciclo de atividade magnética solar, ou ainda ciclo de Schwabe, (em homenagem a Samuel Heinrich Schwabe, o primeiro a identificar o fenômeno), as mudanças a cada 11 anos envolvem o tamanho e o número de manchas solares.

A cada uma das três fases do ciclo (mínimo-máximo-mínimo), também mudam as chances de uma tempestade solar atingir a Terra, já que elas estão diretamente relacionadas às manchas solares. Por isso, os astrônomos trabalham continuamente para entender e prever com maior antecedência o surgimento de manchas.

Prever a formação de manchas solares com antecedência é importante para proteger a Terra das tempestades geomagnéticas, que podem causar danos aos satélites e espaçonaves em órbita e até mesmo redes elétricas em solo. No máximo solar, as chances de tempestades violentas ocorrerem são maiores.

Mancha solar em altíssima resolução fotografada pelo Daniel K. Inouye Solar Telescope (NSO/AURA/NSF)
Mancha solar em altíssima resolução fotografada pelo Daniel K. Inouye Solar Telescope (NSO/AURA/NSF)

Já o mínimo solar é descrito por um declínio e tempo de “tranquilidade” na superfície ao longo de 12 meses, em média. Por isso, a determinação da data do mínimo solar dentro de um novo ciclo só pode acontecer 6 meses após o decaimento ser detectado. Às vezes, em um mínimo, o Sol pode ficar dias sem apresentar nenhuma mancha.

O período de 11 anos em um não é absoluto, mas uma média. A duração de um ciclo pode variar de 9 a 14 meses, assim como cada uma de suas fases. Em outras palavras, nenhuma dessas evoluções é linear; isso torna a previsão da formação de manchas ainda mais difícil.

Descoberta do ciclo solar

Este ciclo é observado há séculos, quando astrônomos como Galileu Galilei conseguiram ver e registrar as manchas solares em seus esboços e anotações. Mesmo antes de Galileu, por volta do ano de 1120, os chineses já haviam observado as manchas a olho nu e registraram suas descobertas.

Mas foi apenas em 1843 que Samuel Heinrich Schwabe, depois de 17 anos de observações, descobriu que a variação de tamanho e quantidade de manchas era periódica. Em 1852, Rudolf Wolf criou o sistema de contagem dos ciclos solares, atribuindo àquele iniciado em 1755 o número 1.

Esboços originais de Galileu das manchas solares (Imagem: Reprodução/Projeto Galileo/Universidade Rice/Domínio Público)
Esboços originais de Galileu das manchas solares (Imagem: Reprodução/Projeto Galileo/Universidade Rice/Domínio Público)

Com o conhecimento de séculos acumulado, os cientistas conseguiram descobrir cada vez mais fenômenos nos padrões de variação da atividade solar, mas ainda há muito para compreender os mecanismos por trás disso.

Compreender e prever o ciclo solar de 11 anos continua sendo um dos grandes desafios dos astrônomos. Atualmente, há sondas no espaço aproximando-se do Sol para investigá-lo mais de perto, como a Solar Orbiter e a Parker Solar Probe.

O que acontece em um ciclo solar?

Além das mudanças na quantidade e tamanhos de manchas solares, fenômenos como faculae, explosões solares e ejeções de massa coronal também estão relacionados aos ciclos.

Faculae são características magnéticas brilhantes na fotosfera — a superfície visível do Sol, localizada abaixo da cromosfera. Elas se estendem até a cromosfera, onde passam a ser chamadas de plage. A quantidade de faculae e tamanho da plage varia de acordo com o ciclo solar.

Também estão relacionados os eventos de explosões solares e ejeções de massa coronal, já que o campo magnético está envolvido em todos esses fenômenos. As estruturas complexas do campo magnético que formam a corona, por exemplo, evoluem em resposta aos movimentos de fluidos na superfície solar.

Uma erupçao solar e o tamanho da Terra para fins de comparação (Imagem: Reprodução/NASA/SDO)
Uma erupçao solar e o tamanho da Terra para fins de comparação (Imagem: Reprodução/NASA/SDO)

Essas estruturas magnéticas, mais especificamente as linhas de campo magnéticos, conduzem o plasma (o material em forma de gás ionizado que compõe o Sol) e, às vezes, criam “bolhas” e filamentos de plasma na superfície solar. Mas, eventualmente, elas perdem a estabilidade, levando a erupções solares e ejeções de massa coronal.

Tanto as erupções quanto as ejeções são eventos explosivos causados ​​pelo rompimento e reconexão de filamentos magnéticos que impulsionam a liberação de radiação ultravioleta, raios-X e partículas carregadas. Os eventos são energéticos o suficiente para enviar a radiação e as partículas em direção a todo o Sistema Solar interno e além, incluindo a Terra.

Quando essa emissão atinge nosso planeta, chocam-se com o campo magnético da Terra, que nos protege de um impacto agressivo. Ainda assim, as linhas do nosso campo magnético se fecham nos polos, onde as partículas carregadas podem penetrar em nossa atmosfera — os astrônomos chamam isso de tempestade solar.

Ilustração da dinâmica do clima espacial e o campo magnético da Terra protegendo o planeta do fluxo solar (Imagem: Reprodução/NASA)
Ilustração da dinâmica do clima espacial e o campo magnético da Terra protegendo o planeta do fluxo solar (Imagem: Reprodução/NASA)

A ionosfera, uma das camadas atmosféricas da Terra, costuma interagir com essas partículas, criando auroras polares espetaculares. Dependendo da potência dessa tempestade, no entanto, isso pode não ser o suficiente. Além disso, a órbita terrestre, onde ficam satélites de comunicação e a Estação Espacial Internacional, está acima da proteção da ionosfera.

Tais eventos são naturais e podem ocorrer a qualquer momento; durante os picos de atividade de um ciclo, entretanto, as manchas solares são maiores e mais numerosas. Isso é um sinal visível da atividade intensa associada ao campo magnético do Sol, que pode resultar em tempestades solares mais perigosas.

Por outro lado, durante o período de mínimo solar em um ciclo, o decaimento da quantidade de manchas indica menor atividade solar. Embora ainda haja riscos de ocorrerem tempestades solares relativamente fortes, as chances diminuem drasticamente.

Fonte: Canaltech

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