Evento de Prótons Solares

Gráfico de Evento de Prótons Solares (tempo real) [Ver Aqui]
O sol produz prótons de alta energia, e o vento solar transporta esses prótons por todo o sistema solar. Prótons energéticos podem chegar à Terra em 30 minutos depois de um grande pico de uma erupção solar. Durante um evento como esse também conhecidos como Tempestade Solar ou Evento de Prótons Solares, a Terra é “regada” com partículas solares altamente energéticas (principalmente prótons).

Quando prótons muito energéticos produzidos pelo o sol (> 10 MeV) chega à Terra e entram na atmosfera sobre as regiões polares, uma ionização é produzida em altitudes inferiores a 100 km. A Ionização nessas altitudes é particularmente eficaz na absorção de sinais de rádio HF e pode tornar as comunicações HF impossíveis em todas as regiões polares Este efeito é chamado de apagões de rádio. Este tipo de evento também é conhecido como um evento de Absorção Cap Polar ou PCA. Veja um exemplo no gráfico abaixo:

Tempestade de radiação solar
Uma tempestade de radiação solar, que também é às vezes chamado de evento de partículas energéticas solares, é um fluxo intenso de radiação do sol. Tempestades de radiação solar são classificados em uma escala de S1 (menor) a S5 (extremo), 10, 100, 1000, 10000, 100000 unidade de fluxo de prótons (pfu) o que determina como partículas solares se movem através de um determinado espaço na atmosfera.

Em casos mais extremos as tempestades de radiações solares podem causar apagões completos em rádios de alta frequência, danos em equipamentos eletrônicos, memória e sistemas de imagem em satélites, e envenenamento por radiação em astronautas fora da magnetosfera da Terra. Estas partículas carregadas viajam muito mais rápido do que uma ejeção de massa coronal (CME) e pode atingir a Terra dentro de meia hora a várias horas depois de uma forte erupção solar. Nem todos os flares (erupção solar) produzem uma tempestade de radiação.

Ciclos Solares e o Clima

A partir dessa publicação eu pretendo inserir aqui alguns estudos sobre mudanças climáticas. Afinal de contas, estamos caminhando para um aquecimento ou resfriamento global ?
Lembrando que “nosso” planeta já passou por vários ciclos de aquecimento e resfriamento nesses últimos bilhões de anos…OK
Um longo período de clima frio com a sua fase mais fria em torno de 2030 é de se esperar…Sei lá…!?!?
As previsões de fenômenos naturais são um dos objetivos mais importantes das ciências naturais. Como há fortes indícios de uma conexão confiável entre valores mínimos e máximos no ciclo de Gleissberg, e períodos frios e quentes no clima, temos que considerar essa possibilidade.

O que é o ciclo de Gleissberg ?
O ciclo Gleissberg é um período de 72 a 83 anos, que aparentemente causou a pequena idade do gelo [Ver aqui]. A variação da intensidade destes ciclos é mais ou menos da mesma ordem com a diferença de que ocorrem em um longo período de tempo, suficiente para causar algumas alterações climatéricas consideráveis.
Na verdade, é bastante natural se perguntar se o sol pode desempenhar um papel fundamental nas mudanças climáticas – o clima na Terra deve sua existência ao sol…!
Os debates sobre o aquecimento global produzido pelo homem continua e atingiu uma fase crucial. O Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC), estabelecido pelas Nações Unidas e pela Organização Meteorológica Mundial (OMM), já não publica dados bem definido e “projeções” de elevação da temperatura global para o ano de 2100 provocado pelo aumento no acúmulo de gases de efeito estufa na atmosfera.

Publicações recentes apontam para variação da atividade solar como um forte fator na mudança climática. Os investigadores estão a contragosto tomando sol como um sério fator na mudança climática. Eles incluíram variabilidade solar em suas simulações de aquecimento no século passado. E o sol parece ter desempenhado um papel fundamental no desencadeamento de secas e resfriamentos.
Aqueles que defendiam um aquecimento global baseados simplesmente em fatores antropogênicos (fatores antropogênicos são aqueles causados pela ação do homem), estão começando a reconhecer o papel fundamental do sol nas mudanças climáticas.

O ciclo de 11 anos não é o único ciclo de atividade solar. Existe um ciclo de manchas solares de 80 a 90 anos que modula a intensidade do ciclo de 11 anos, os ciclos válidos foram derivados a partir de oscilações irregulares do Sol sobre o centro de massa do sistema solar. Tem sido demonstrado que esses ciclos solares de movimento (SMC) estão tão estreitamente ligados com fenômenos climáticos que as previsões confiáveis de secas, inundações e fortes anomalias negativas e positivas na temperatura global, e mesmo o El Niño e La Niña pode basear-se nesta relação.
Em um análise mais detalhada mostra que quase todos os mínimos Gleissberg, desde 300 dC, e em torno de 1670 (mínimo de Maunder), 1810 (mínimo de Dalton), e 1895, coincidiu com clima frio no Hemisfério Norte.

Com é possível provar estas afirmações ?
A variabilidade solar é gravada em núcleos perfurados a partir do gelo (figura ao lado). O fluxo de raios cósmicos é modulado pelo vento solar, intensidade da qual está ligada a erupções solares. Durante os períodos de atividade solar elevada, o fluxo de raios cósmicos para a atmosfera é reduzida de modo a que a taxa de produção de radionuclídeos tais como C14 e C12 é diminuída, e vice-versa. A maioria dos radionuclídeos são removidos da atmosfera por precipitação úmida e quase permanentemente armazenada em lençóis de gelo, principalmente nas regiões polares. Análise dos núcleos de gelo (figura acima) revela longos períodos de alta ou baixa atividade solar, que coincidem com as fases de rápidas mudanças climáticas.

Nota: A atividade radioativa natural do carbono 14 (C14) é de 13.5 desintegrações por minuto por grama de carbono. Após 57.300 anos é de 10 meias vidas. A produção de radiocarbono por raios cósmicos tem permanecido essencialmente a mesma para estabelecer um equilíbrio de C14 e C 12C na atmosfera, e é rápida a mistura do C14 nos sistema aquático e terrestre, ou seja, a produção de carbono 14 (radiocarbono 14 C) também está relacionado com a atividade solar. O carbono é produzido na atmosfera superior, quando o bombardeio de raios cósmicos no nitrogênio atmosférico (14 N) induz o nitrogênio a se submeter a uma decadência, transformando assim em um isótopo raro de carbono com um peso atômico de 14 em vez dos 12, o mais comuns.

Quando os raios cósmicos são parcialmente excluídos do Sistema Solar pela varredura de campos magnéticos no vento solar. O aumento da atividade solar origina uma redução de raios cósmicos que atingem a atmosfera da Terra e, portanto, reduz a produção de C 14. Assim, a intensidade dos raios cósmicos no carbono-14 variam inversamente com o nível geral de atividade solar.

O Gato de Schrödinger

Vivemos em um universo que é uma “interpretação” dos nossos cinco sentidos. Somo prisioneiros desses cinco sentidos e tudo que chega em nossos cérebros são em forma de pulsos elétricos. Cores, sons, paladar, são meras interpretações, porque na verdade isso tudo não existe no universo real. Somos constantemente "enganados" pelo nosso cérebro, porque nossos sentidos são primitivos e limitados. Não há uma realidade. Cada um de nós vive em um universo à parte. Esta é a hipótese original da realidade sugerida por recentes desenvolvimentos na física quântica. Realidade em um universo dinâmico não é objetiva. A consciência é a única realidade.

Os cientistas agora acreditam que pode realmente existir um universo paralelo, na verdade, pode haver um número infinito de universos paralelos, e nós vivemos em um deles. Esses outros universos contêm espaço, tempo e estranhas formas de matéria exóticas. Alguns deles podem até conter você, em uma forma ligeiramente diferente. Surpreendentemente, os cientistas acreditam que esses universos paralelos existem a menos de um milímetro de distância de nós. De fato, nossa gravidade é apenas um sinal fraco vazando de outro universo para o nosso. Parece que a especulação não era um absurdo total. Universos paralelos realmente existem e são muito mais estranho do que até mesmo os escritores de ficção científica ousou imaginar.

A chave para a compreensão destes multiversos vem da teoria das cordas. Em resumo, a teoria das cordas tenta conciliar um conflito entre duas idéias matemáticas já aceita na física: a mecânica quântica e a teoria da relatividade. A Teoria das Cordas suaviza as inconsistências matemáticas que existem atualmente entre a mecânica quântica e a teoria da relatividade. Ela postula que o universo inteiro pode ser explicada em termos de “cordas”, muito pequenas que vibram em 10 ou 11 dimensões que não podemos ver. Se existir, poderia explicar literalmente tudo no universo. desde as partículas subatômicas às leis da velocidade e da gravidade.

Certamente você ja ouviu falar no “Gato de Schrödinger”…!?! Há dois gatos, um vivo e um morto, que fazem parte de dois mundos diferentes. Isto é possível porque quando impomos a escolha entre um gato morto e um gato vivo, o universo se divide em dois. São dois universos paralelos absolutamente idênticos, exceto que um contém um gato vivo e outro um gato morto. Em cada um desses universos, o gato é um conceito bem definido e um animal vivo ou morto não é mais necessário.

Para entender melhor vamos fazer um experimento mental que consiste em imaginar um gato aprisionado dentro de uma caixa que contém um  perigoso dispositivo. Esse dispositivo se constitui de uma ampola de vidro (que contém um veneno muito volátil) e um martelo suspenso sobre essa ampola de forma que, ao cair, essa se rompe, liberando o gás venenoso com o qual o gato morrerá. O martelo esta conectado a um mecanismo detetor de partículas alfa, que funciona assim: se nesse sensor chegar uma partícula alfa, ele é ativado, o martelo é liberado, a ampola se parte, o gás escapa e o gato morre; pelo contrário, se nenhuma partícula chegar, nada ocorrerá e o gato continuará vivo.

Iniciando o experimento: Ao lado do detetor colocamos um átomo radioativo que com a seguinte característica: ele tem 50% de probabilidade de emitir uma partícula alfa a cada hora. Evidentemente, depois de uma hora só terá ocorrido um dos dois casos possíveis: o átomo emitiu uma partícula alfa ou não a emitiu (a probabilidade que ocorra um ou outro evento é a mesma). Como resultado da interação, no interior da caixa o gato estará vivo ou estará morto. Porém, isso não poderemos saber, a menos que se abra a caixa para comprovar as hipótese. Mas, note bem, tudo vai depender do observador, a única forma de verificar o que realmente aconteceu com o gato será realizar uma medida, abrir a caixa e olhar dentro. Em alguns casos encontraremos o gato vivo e em outros um gato morto. E ao realizar a medida, o observador interage com o sistema e o altera, rompendo a superposição dos dois estados possíveis.
O “bom senso”  diz que o gato não pode estar vivo e morto. Mas a mecânica quântica afirma que, se ninguém olhar o interior da caixa, o gato se encontrará numa superposição dos dois estados possíveis: vivo e morto.

O que existe são possibilidades e possibilidades são realidades múltiplas, assim como universos paralelos ou multiversos.
Obs: Perceba que esse tema e seu conteúdo são baseados em Física Quântica, Teoria Relativista, Princípio de Incerteza e Teoria das Cordas, portando sem nenhuma relação com filosofia, embora a ciência e filosofia, no decorrer da história sempre estiveram juntas. Assista ao vídeo…

O Universo de Planck

O que é o tempo de Planck ?
Vamos comparar qualquer coisa muito pequena que você pode ver a olho nu com as dimensões de um átomo que tem um tamanho aproximado de 0.1 nanômetro (um nanômetro é um milionésimo de um milímetro).
De modo bem resumido, o comprimento de Planck = 1,6 × 10E – 35 m, agora divida esse comprimento pela velocidade da luz (300.000km/s). Esse é o tempo de Plank, isto é, 5,4x10E – 44s, é muito difícil imaginar..!!!

Para tempos menores que o tempo de Planck é necessária uma teoria quântica da gravidade para explicar os fenômenos observados nesse universo e que por enquanto ainda não existe ou poderíamos recorrer a teoria das Cordas…!?!?
O que encontraremos nesse mundo estranho do interior de um átomo…?
O Universo de Planck é um território imenso e totalmente inexplorado mais até que galáxias, buracos negros, etc, que podemos estudar com telescópios, radiotelescópios e sondas espaciais. Precisaríamos de ferramentas super delicadas, precisas e de alta energia o suficiente para explorar um Universo onde os espaços são menores que átomos e é muito difícil focalizar luz para iluminar esses lugares, então é necessário algo mais potente o que significa mais energia

Hoje usamos os aceleradores de partículas, isto é, usamos partículas elementares para estudar estruturas de outras partículas elementares. Mas os maiores aceleradores de partículas do mundo não conseguem gerar energia suficiente para investigar coisas muito menores que partículas subatômicas. É onde entra a escala de Planck, e é bem complexo trabalhar com uma coisa infinitamente pequena, então estamos falando das “cordas”.
Segundo a Teoria das Cordas tudo que é partícula é na verdade uma vibração.

Mas qual é o tamanho de uma “corda”…?
Imagine um átomo de hidrogênio do tamanho de uma imensa galáxia como a Via Láctea, uma corda na mesma proporção seria do tamanho de um simples poste de luz, ou seja, é racionalmente alem do que podemos imaginar, mas podemos formular teorias do que acontece nessa escala. Talvez o espaço e o tempo não existam na escala de Planck e o que não sabemos é o que pode tomar o lugar do espaço e do tempo nesses universos. O que temos que fazer é substituir a ideia de espaço e tempo por algo mais fundamental, alguma coisa que pode envolver números diferentes de dimensões, algum lugar onde o espaço não exista e uma partícula poderia estar em dois lugares ao mesno tempo…Estamos entrando no domínio da mecânica quântica. Acho que deu pra entender porque os cientistas concordam em dizer que a Teoria das Cordas é uma das maneiras de unificar a teoria da relatividade e a física quântica.

Seja la onde for e o que é esse Universo, a maioria dos cientistas acreditam que os conceitos de espaço e tempo são totalmente diferentes nesse Universo onde o “menor” é um conceito sem sentido e sem lógica, seria o antes do Big Bang…?

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.