Rede de magnetômetros pesquisará clima espacial sobre América do Sul

Com informações da Agência Fapesp -  17/05/2018

Será a primeira vez que os efeitos do clima espacial serão estudados especificamente na América do Sul.[Imagem: C. M. Denardini et al. - Radio Science]

Clima espacial

Pesquisadores brasileiros e de várias instituições latino-americanas estão trabalhando na instalação de uma rede de magnetômetros do Chile ao México. Serão pelo menos 20 equipamentos espalhados por toda a América Latina, até o ano de 2022.

O esforço é coordenado pela Embrace (Estudo e Monitoramento Brasileiro do Clima Espacial), e a rede de magnetômetros - instrumentos utilizados em medidas de intensidade de um campo magnético - é conhecida como Embrace MagNet.

O objetivo central é estudar particularidades e especificidades das perturbações no campo magnético sobre a América do Sul, para determinar a sua intensidade em relação ao que ocorre no resto do mundo e como a interação entre as partículas solares e o campo magnético terrestre afeta os aparelhos eletrônicos, os sistemas de geração de energia elétrica, sistemas de navegação por satélites, como o GPS, e até a saúde humana.

"O projeto visa estudar a variação diária da dinâmica da alta atmosfera [mesosfera e termosfera] e da eletrodinâmica da ionosfera em baixas latitudes e região equatorial. Nosso interesse é ver a variação do campo magnético terrestre quando acontecem as explosões solares e as nuvens magnéticas atingem a Terra", disse Clézio Marcos de Nardin, do Inpe (Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais).

A rede disponibilizará os primeiros dados reais para a América do Sul. "Uma medida de campo magnético feita no Canadá, por exemplo, não é equivalente a uma medida feita no Brasil. Perturbações magnéticas não são equivalentes nos hemisférios Norte e Sul. Há várias publicações na literatura especializada que mostram que as auroras boreais e austrais também não são simétricas," disse Clézio.

Além das auroras boreais e austrais

Quando a nuvem magnética de uma tempestade solar interage com o campo magnético terrestre, a faceta mais visível desta relação é percebida pela formação de auroras boreais e austrais na estratosfera sobre as regiões polares. Se as auroras são a face visível do fenômeno, as interações entre as partículas energizadas provenientes do Sol e o campo magnético terrestre causam perturbações ao redor de todo o globo.

"Nas regiões aurorais, a interação da nuvem magnética com o campo magnético gera um sistema de correntes a 100 quilômetros de altitude que pode danificar equipamentos no solo", disse o pesquisador Paulo Roberto Fagundes, da Universidade do Vale do Paraíba (Univap).

Além das partículas solares, os raios cósmicos também travam computadores e celulares. [Imagem: ASPERA/G.Toma/A.Saftoiu]

Tudo pode ficar mais grave por ocasião das erupções solares, que liberam ao espaço radiação eletromagnética (luz) e quantidades prodigiosas de partículas altamente energizadas. Partículas viajando a velocidades superiores a 2 milhões de quilômetros por hora são lançadas do Sol e chegam à Terra em poucos dias, bombardeando o campo magnético que envolve e protege o planeta e produzindo muito mais do que auroras.

Os fenômenos solares que chegam à Terra são capazes de causar interferências em sistemas de posicionamento por satélites, como o GPS, danificar sistemas de sensoriamento remoto por radar, além de induzir correntes elétricas em transformadores de linhas de transmissão de energia ou afetar a proteção de dutos para transporte de petróleo e gás.

No caso das usinas geradoras de energia, as consequências podem ser mais graves. Quando a nuvem magnética solar atinge o campo magnético terrestre gerando auroras, correntes elétricas surgem no solo. Nas proximidades de uma hidrelétrica elas podem, por exemplo, queimar seus transformadores e desligar as linhas de transmissão de energia, ocasionando apagões. Isto porque a água dos reservatórios, além de potencializar a transmissão da corrente ao passar pelas turbinas da usina, transmite a corrente diretamente à casa de força, onde ficam os transformadores.

Um caso assim ocorreu em 9 de março de 1989, resultado de uma grande explosão solar. Três dias e meio mais tarde, em 13 de março, uma torrente de partículas energizadas e elétrons na ionosfera induziu poderosas correntes elétricas no solo em diversos pontos da América do Norte. Na província canadense de Quebec, a corrente queimou os transformadores do sistema de transmissão elétrica, provocando nove horas de apagão. Alguns satélites, inclusive meteorológicos, perderam contato por várias horas. O ônibus espacial Discovery se encontrava no espaço e apresentou problemas em seus sensores eletrônicos.

"Estudo recentes publicados na revista Risk Analysis estimam que o impacto nos dias de hoje de um evento geomagnético como o ocorrido em 1989 causaria prejuízos globais entre U$ 2,4 trilhões e U$ 3,4 trilhões", disse Clézio.

Magnetômetros e índice Ksa

O estudo do clima espacial serve, entre outros motivos, para poder estimar o nível de estresse a que estão sujeitos os equipamentos das geradoras de energia, das empresas de extração de petróleo e gás e das constelações de satélites.

A análise de toda a montanha de dados coletada diariamente pela Embrace MagNet já está servindo de subsídio para o desenvolvimento de um indicador específico chamado índice Ksa. "Nossa ideia é chegar a um índice sul-americano (o sa do índice Ksa). Já sabemos que o que ocorre no resto do mundo não é o mesmo que acontece aqui", disse Clézio.

Quando estiver completa, a rede será formada por 23 magnetômetros instalados em 16 estados brasileiros, e também na Argentina, Chile, México e Uruguai. Já foram instalados e se encontram em operação 13 magnetômetros - o mais recente deles foi instalado em Medianeira (PR), no campus da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR).

• Descobertos tubos magnéticos ao redor da Terra

Bibliografia:

The Embrace Magnetometer Network for South America: Network description and its qualification
C. M. Denardini, S. S. Chen, L. C. A. Resende, J. Moro, A. V. Bilibio, P. R. Fagundes, M. A. Gende, M. A. Cabrera, M. J. A. Bolzan, A. L. Padilha, N. J. Schuch, J. L. Hormaechea, L. R. Alves, P. F. Barbosa Neto, P. A. B. Nogueira, G. A. S. Picanço, T. O. Bertollotto
Radio Science
Vol.: 53, Issue 3
DOI: 10.1002/2017RS006477

The Embrace Magnetometer Network for South America: First Scientific Results
C. M. Denardini, S. S. Chen, L. C. A. Resende, J. Moro, A. V. Bilibio, P. R. Fagundes, M. A. Gende, M. A. Cabrera, M. J. A. Bolzan, A. L. Padilha, N. J. Schuch, J. L. Hormaechea, L. R. Alves, P. F. Barbosa Neto, P. A. B. Nogueira, G. A. S. Picanço, T. O. Bertollotto
Radio Science
Vol.: 53, Issue 3
DOI: 10.1002/2018RS006540