O Quarto Estado da Matéria

Em nossos estudos sobre heliofísica vamos encontrar muitas referências a algo chamado Plasma, o quarto estado da matéria, portanto temos que compreender seus fundamentos. O sol, como a maioria das estrelas, é uma imensa bola de plasma…O vento solar é feito de hidrogênio (95%) e Hélio (4%) e de carbono, nitrogênio, oxigênio, néon, magnésio, silício e ferro ( 1%). Estes átomos estão todos na forma de íons positivos, o que significa que perderam elétrons porque a temperatura é muito alta. Portanto, os ventos solares são feitos de íons positivos. Chamamos isso de plasma.

O Plasma não é um gás, líquido ou sólido, é o quarto estado da matéria. O plasma muitas vezes se comporta como um gás, exceto que ele conduz eletricidade e é afetado por campos magnéticos. O plasma é comum em escala astronômica. O “fogo” (lembre-se, não existe fogo no Sol e sim fusão nuclear) do Sol é composto por plasma. Lâmpadas fluorescentes e neon contêm plasma.
Na maioria dos casos, a matéria na Terra tem elétrons que orbita em torno do átomo do núcleo (eletrosfera). Os elétrons carregados negativamente são atraídos para o núcleo carregado positivamente (lembre-se, os opostos se atraem). Assim, os elétrons permanecem em órbita ao redor do núcleo.

Quando a temperatura fica muito alta, os elétrons podem escapar de sua órbita ao redor do núcleo do átomo. Quando o elétron(s) deixam essa órbita para trás, chamamos de um íon com carga positiva. O aquecimento de um gás pode ionizar suas moléculas ou átomos (reduzir ou aumentar o número de elétrons), assim transformando-o em um plasma.

O plasma é feito de partículas eletricamente carregadas, elas são fortemente influenciadas por campos elétricos e magnéticos, enquanto gases neutros não são. Um exemplo dessa influência é a captura de partículas energéticas carregadas ao longo das linhas do campo geomagnético para formar o cinturão de radiação Van Allen.
O cinturão de Van Allen se estende acima do equador, a uma altitude de cerca de 6.437 quilômetros. Esse cinturão é povoado por prótons muito energéticos na faixa de MeV 10-100 (um subproduto de colisões de raios cósmicos com os átomos da atmosfera). A radiação cósmica tem uma intensidade muito baixa (comparável à luz das estrelas). Estas partículas podem facilmente penetrar naves espaciais e a exposição prolongada pode danificar os instrumentos e ser um perigo para os astronautas.

Resumindo: O cinturão de Van Allen é composto de partículas energéticas carregadas (isto é, um plasma) em torno da Terra, aprisionado pelo campo magnético terrestre.

Raios Cósmicos Galácticos

Os raios cósmicos galácticos (GCR) são uma fonte de fundo altamente e energeticamente variável de partículas que constantemente bombardeiam a Terra. O GCR se origina fora do sistema solar e provavelmente é formado por eventos explosivos como uma supernova. Essas partículas altamente energéticas consistem essencialmente de todos os elementos que variam de hidrogênio, representando aproximadamente 89% do espectro GCR, ao urânio, que é encontrado somente em quantidades muito pequenas. Esses núcleos são totalmente ionizados, o que significa que todos os elétrons foram retirados desses átomos. Devido a isso, essas partículas interagem e são influenciadas por campos magnéticos. Os fortes campos magnéticos do Sol modulam o fluxo e o espectro de GCR na Terra.

Ao longo de um ciclo solar, o vento solar modula a fração das partículas de GCR de baixa energia, de modo que a maioria não pode penetrar na Terra perto do máximo solar. Perto do mínimo solar, na ausência de muitas ejeções de massa coronal e seus campos magnéticos correspondentes, as partículas GCR têm acesso mais fácil à Terra. Assim como o ciclo solar segue um ciclo de aproximadamente 11 anos, o mesmo acontece com o GCR, com seu máximo, chegando perto do mínimo solar. Mas, ao contrário do ciclo solar, onde explosões de atividade podem mudar o ambiente rapidamente, o espectro GCR permanece relativamente constante em energia e composição, variando apenas lentamente com o tempo.

Essas partículas carregadas estão viajando em frações da velocidade da luz e têm uma tremenda energia. Quando essas partículas atingem a atmosfera, grandes chuvas de partículas secundárias são criadas e algumas chegando ao chão. Essas partículas representam pouca ameaça para os seres humanos e os sistemas no solo, mas podem ser medidas com instrumentos sensíveis. O próprio campo magnético da Terra também trabalha para proteger a Terra dessas partículas, desviando-as amplamente das regiões equatoriais, mas fornecendo pouca proteção perto das regiões polares ou acima de aproximadamente 55 graus de latitude magnética (a latitude magnética e a latitude geográfica são diferentes devido à inclinação e deslocamento do campo magnético da Terra a partir do seu centro geográfico). Estas chuvas constante de partículas GCR em altas latitudes pode resultar em exposições aumentas de radiação para tripulantes e passageiros de aviões em altas latitudes e altitudes. Além disso, essas partículas podem facilmente passar ou parar em sistemas de satélites, às vezes depositando energia suficiente para resultar em erros ou danos em sistemas eletrônicos e sistemas espaciais.
Fonte: http://www.swpc.noaa.gov