What Are Solar Cycles, and How Do They Affect Weather?

Both clima espacial e terrestre (Terra) – o clima que sentimos à superfície – são influenciados pelas pequenas mudanças que o Sol sofre durante o seu ciclo solar.

O que é o Ciclo Solar?

A definição de ciclo solar mais simples é: “O ciclo solar é o ciclo pelo qual o campo magnético do Sol passa aproximadamente a cada 11 anos”

Vamos explicar: Lembre-se que o Sol é uma bola quente de gases incandescentes e carregados electricamente. As altas temperaturas do Sol fazem com que estes gases carregados electricamente se movimentem constantemente, gerando áreas de forças ou campos magnéticos poderosos. Este movimento cria muita actividade na superfície do Sol, chamada actividade solar.

Em áreas onde os campos magnéticos são particularmente fortes, podemos ver uma mancha negra – chamada mancha solar – a surgir na superfície do Sol. Isto é indicativo de uma tempestade solar e de muita actividade sob a superfície. Mais manchas solares significam mais actividade solar.

Existe de facto um refluxo e fluxo ou “ciclo” para este fluxo e movimento magnético. Sabe-se há muito que o número total de manchas solares varia com uma repetição de aproximadamente 11 anos conhecida como o ciclo solar – passando de baixo para alto e depois de alto para baixo. O pico de actividade das manchas solares é conhecido como máximo solar e o baixo é conhecido como mínimo solar.

Nota: A duração exacta do ciclo nem sempre é de 11 anos; tem sido tão curta como oito anos e tão longa como 14.

br> Onze anos na vida do Sol desde 1980 (início do máximo solar) até 1986 (perto do mínimo) até 1989 (perto do máximo novamente). Crédito: NASA

Sunstorms, Flare-Ups, and Eruptions!

A nossa estrela em chamas pode parecer uma bola constante e imutável, sempre com o mesmo aspecto. No entanto, tal como o planeta Terra, o Sol tem o tempo. Tem tempestades gigantescas! Acende! Ejeta enormes bolhas de gás da superfície em direcção ao espaço e ao nosso planeta. Aqui estão algumas definições:

• As manchas solares indicam campos magnéticos activos. As manchas escuras são mais frescas do que as áreas circundantes. Pense nelas como bonés para uma tempestade magnética que se está a formar logo abaixo da superfície solar. Os campos magnéticos do Sol estão a mover-se, ficando torcidos e concentrados nestas regiões. Saiba mais em “What Are Sunspots?”
• As chamas solares aparecem como flashes de luz sobre o Sol, e estão associadas a manchas solares. Ocasionalmente, quando campos magnéticos poderosos se voltam a ligar, explodem e rompem através da superfície do Sol! Há uma súbita explosão de energia luminosa e raios X. As erupções são classificadas de acordo com a sua força. Os mais pequenos são da classe B, seguidos de C, M, e X, os maiores. As erupções de classe M podem causar breves apagões de rádio nos postes e pequenas tempestades de radiação que podem pôr em perigo os astronautas.
• Ejecções de massa coronal (CMEs) são nuvens maciças de partículas que se espalham pelo espaço! Grandes peças de energia magnética são lançadas do Sol para o espaço interplanetário a velocidades até vários milhões de mph. As EMCs podem ocorrer quando os filamentos/prominências se tornam instáveis e voam para longe do Sol. Chamamos a isto uma erupção de filamentos/prominências.
• Outros eventos solares incluem fluxos de vento solar que vêm dos buracos coronais no Sol e partículas energéticas solares que são principalmente libertadas por CMEs.

Fochas solares, CMEs, e outras explosões tendem a ocorrer perto de grupos de manchas solares quando o Sol está mais activo. Naturalmente, toda esta actividade solar coincide com o máximo solar.

Veja as erupções solares versus EMCs

Por que Acontece o Ciclo Solar?

O Sol passa por estes ciclos devido à sua natureza magnética. O próprio Sol tem um pólo magnético norte e um pólo magnético sul.

Porque os gases do Sol estão em constante movimento, os materiais magnéticos ficam constantemente emaranhados, esticados, e torcidos. Com o tempo, estes movimentos acabam por levar à inversão dos pólos.

O ciclo solar acontece devido a este salto do pólo! O norte torna-se sul e o sul torna-se norte a cada 11 anos mais ou menos.

Os pólos invertem-se novamente para onde começaram, tornando o ciclo solar completo num fenómeno de 22 anos.

Como é que a actividade solar afecta o tempo?

O Sol afecta tanto o tempo como a tecnologia (da qual estamos cada vez mais dependentes) aqui na Terra. Por exemplo:

• GPS, satélites, e outros sistemas de alta tecnologia no espaço podem ser afectados por um Sol activo. Alguns destes sistemas não são protegidos pelas camadas atmosféricas da Terra, pelo que as grandes erupções solares têm o potencial de causar milhares de milhões de dólares em danos à infra-estrutura de alta tecnologia do mundo – desde navegação por GPS a redes eléctricas, passando por viagens aéreas, até serviços financeiros.
• Os riscos de radiação para os astronautas podem ser causados por um Sol silencioso. Ventos solares fracos permitem a entrada de mais raios cósmicos galácticos no sistema solar interno. Mesmo os pilotos e a tripulação das companhias aéreas podem obter uma dose mais elevada de radiação durante as tempestades solares.
• O tempo na Terra também pode ser afectado. De acordo com Bob Berman, astrónomo do The Old Farmer’s Almanac, os cientistas da NOAA concluíram agora que quatro factores determinam as temperaturas globais: níveis de dióxido de carbono, erupções vulcânicas, padrão El Niño do Pacífico, e a actividade do Sol.
• mudança climática global, incluindo períodos de longo prazo de frio global, precipitação, seca, e outras mudanças climáticas, também podem ser influenciadas pela actividade do ciclo solar.

frozen-thames.jpgbr> pintura de Abraham Hondius, “The Frozen Thames, looking Eastwards towards Old London Bridge,” 1677. Crédito da imagem: Museum of London.

The Maunder Minimum and the “Little Ice Age”

Tempos de actividade solar deprimida parecem corresponder a tempos de frio global na história. O exemplo mais famoso é a “Pequena Era do Gelo”

• entre 1645 e 1715 – durante o que agora chamamos o “Mínimo Maunder” – as manchas solares eram extremamente raras.
• Específicamente, havia apenas cerca de 50 manchas solares (em vez das habituais 40 a 50 mil) e invernos rigorosos.
• Durante 70 anos, as temperaturas desceram 1,8 a 2,7 graus Fahrenheit.
• As mesmas décadas de tempo gelado, correspondendo ao período mais frio da Pequena Idade do Gelo, levaram a estações mais curtas e, em última análise, à escassez de alimentos.

Conversamente, os tempos de aumento da actividade solar têm correspondido ao aquecimento global. Durante os séculos XII e XIII, o Sol estava activo, e o clima europeu era bastante ameno.

Peritos não sabem ao certo, contudo, o que causou a Pequena Idade do Gelo; teorias sugerem que foi provavelmente devido a uma combinação de eventos. Alguns cientistas estão a investigar outros factores, tais como o aumento da actividade vulcânica, que correspondia ao tempo do Mínimo Maunder.

Em que ciclo solar estamos agora?

Estamos agora no Ciclo Solar 25. A manutenção de registos dos ciclos solares começou em 1755 com o Ciclo Solar 1.

Em Dezembro de 2019, os números das manchas solares atingiram o mínimo solar e “fundo de rocha” e o Sol passou do Ciclo 24 para o Ciclo 25. Prevê-se que o máximo ou pico solar aconteça em Julho de 2025.

• Por mínimo solar, referimo-nos ao menor número de manchas solares. Após alguns anos de alta actividade, o Sol desce com menos manchas solares ou quase sem manchas solares. A temperatura arrefece.
• Conversamente, o máximo solar é o maior número de manchas solares em qualquer ciclo dado. Um novo ciclo começa com um “máximo solar” repleto de tempestades solares e manchas solares. A temperatura aquece.

Como os ciclos podem sobrepor-se, pode ser um desafio prever quando começa um novo ciclo. No entanto, existem algumas pistas. Por exemplo, as manchas solares tendem a formar-se mais perto do equador do Sol à medida que o ciclo se desce (e a latitudes mais elevadas quando um novo ciclo começa). Os cientistas medem os ciclos solares mantendo um registo do número de manchas solares que aparecem na superfície do Sol, bem como anotando a localização. Um novo ciclo solar é considerado como tendo começado quando as manchas solares se agrupam em latitudes mais elevadas, com as polaridades magnéticas dos pontos principais opostas às do ciclo anterior.

O Ciclo Solar 25 será calmo ou selvagem? Ver as previsões para o Ciclo Solar 25.