Radiação solar comentada por Ercília Torres

A Nasa, agência espacial americana, divulgou que as explosões solares serão mais forte neste mês de maio. Segundo a agência, é o ápice de um ciclo que costuma durar 11 anos, mas podem variar para menos ou mais, chegando a 9 e 14 anos, respectivamente.

Os pesquisadores estimam que o ciclo atual teve inicio em meados de 2008 e provavelmente irá ocorrer até 2018. Com o intuito de exibir o funcionamento deste fenômeno, a explosão que aconteceu na última quarta-feira, dia 1 de maio, foi gravada pelo Observatório de Dinâmica Solar (SDO). Veja:

E para falar sobre radiação solar e estas explosões, a equipe do Comunitexto convidou a Ercília Torres, doutora em Ecologia pela Universidade de Brasília (UnB), professora e pesquisadora do Departamento de Geografia da UnB e autora do livro Climatologia Fácil, que possui um capítulo dedicado a estes fenômenos. Confira!

Comunitexto: Em seu livro, é mencionado que a incidência de radiação solar varia entre diferentes pontos da terra e diferentes dias. A senhora pode explicar um pouco mais sobre isso?

Ercília Torres: A energia solar não é distribuída igualmente sobre a Terra. Esta distribuição desigual é responsável pelas correntes oceânicas e pelos ventos que, transportando calor dos trópicos para os pólos, procuram atingir um balanço de energia. As causas dessa distribuição desigual, temporal e espacial residem nos movimentos da Terra em relação ao Sol e também em variações na superfície da Terra. A Terra tem dois movimentos principais: rotação e translação. A rotação em torno de seu eixo é responsável pelo ciclo dia-noite. A translação se refere ao movimento da Terra em sua órbita elíptica em torno do Sol. A posição mais próxima ao Sol, o periélio (147 * 106 km), é atingida aproximadamente em 3 de janeiro e o ponto mais distante, o afélio (152 * 106 km), em aproximadamente 4 de julho. As variações na radiação solar recebida em função da distância Terra-Sol são pequenas.

As estações são causadas pela inclinação do eixo de rotação da Terra em relação à perpendicular ao plano definido pela órbita da Terra (plano da eclíptica). Esta inclinação faz com que a orientação da Terra em relação ao Sol mude continuamente enquanto a Terra gira em torno do Sol. O Hemisfério Sul se inclina para longe do Sol durante o nosso inverno e em direção ao Sol durante o nosso verão. Isto significa que a altura do Sol, o ângulo de elevação do Sol acima do horizonte, para uma dada hora do dia (por exemplo, meio dia) varia no decorrer do ano. No hemisfério de verão as alturas do Sol são maiores, os dias mais longos e há mais radiação solar. No hemisfério de inverno as alturas do Sol são menores, os dias mais curtos e há menos radiação solar.

A quantidade total de radiação solar recebida depende não apenas da duração do dia como também da altura do Sol. Como a Terra é curva, a altura do Sol varia com a latitude. A altura do Sol influencia a intensidade de radiação solar de duas maneiras. Primeiro, quando os raios solares atingem a Terra verticalmente, eles são mais concentrados. Quando menor a altura solar, mais espalhada e menos intensa a radiação. Segundo, a altura do sol influencia a interação da radiação solar com atmosfera. Se a altura do sol decresce, o percurso dos raios solares através da atmosfera cresce e a radiação solar sofre maior atenuação, o que reduz sua intensidade na superfície.

CT: A senhora também aborda a veracidade que existe por trás do dito popular: “pôr do sol avermelhado é sinal de bom tempo no dia seguinte”. Como foi o processo de comprovação cientifica deste fato?

ET: Isso tem a ver com o espectro da radiação solar que é um tipo de radiação eletromagnética. A luz solar, parte visível da radiação solar, é composta por diferentes ondas ou faixas que são cores do arco-íris, do azul ao laranja, passando pelo verde e pelo amarelo. Ao longo de todo o percurso do Sol, a nossa atmosfera pode mudar de coloração. Cada cor (ou faixa, ou onda) possui um comprimento de onda exato, Assim, quando o Sol não chega a estar a mais de 5 graus acima do horizonte, a intensidade da luz vermelha é de 66% e a da luz azul é de 2%. Mas isto só é verdade se nada perturbar a dispersão das luzes. Como o ar contém vapor de água, e quanto mais rica for a atmosfera em umidade absoluta, mais esta vai dispersar as cores em todas as direcções. Como conseqüência, quando a umidade está elevada, o céu torna-se branco acinzentado. Ao contrário, a difusão da luz vermelha é mais perceptível quando o ar está mais seco. Ver um céu vermelho ao pôr do Sol prova bem que a massa de ar está límpida e seca, e a probabilidade de chover é baixa.

CT: O balanço de radiação da superfície terrestre governa o aquecimento e o resfriamento do ar e condiciona a sua temperatura. Como isto ocorre?

ET: “Balanço” é a contabilização entre a entrada e a saída de elementos de um sistema. Os principais componentes para o balanço de radiação no sistema terrestre são: superfície, atmosfera e nuvens. Quando a saída de energia é maior que a entrada, dizemos que o balanço está negativo e há pouco calor disponível para aquecer o ar, como ocorre nos pólos. Já quando o balanço está positivo, ou seja, a entrada de energia é maior que a saída, há calor disponível para o aquecimento do ar, determinando temperaturas elevadas, como ocorre nos trópicos.

CT: Qual a importância da radiação solar para o planeta terra, além de mantê-lo aquecido?

ET: A radiação solar é um dos principais fatores que assegura a vida na Terra. A radiação solar que chega a Terra é a fonte de energia necessária para praticamente toda a vida e os movimentos atmosféricos de nosso planeta.

CT: Quando ocorrem tempestades solares, o nível de radiação solar na terra é alterado?

ET: As características mais claras da variabilidade solar são as mudanças com o tempo no número de manchas solares vistas na metade visível do Sol (Stuiver e Quay, 1980). Os registros observados do número de manchas solares mostram um ciclo regular médio da atividade solar próximo dos 11 anos. Não existe ainda uma explicação física completa para a observação do ciclo solar (Eddy, 1976). Modernas teorias atribuem às características periódicas das manchas solares à existência de um dínamo solar em que a convecção e a rotação diferencial da superfície interagem para amplificar e manter um assumido campo magnético inicial (Leighton, 1969). Modelos de dínamo são bem sucedidos na reprodução de certas características do ciclo de 11 anos, mas ainda não é possível explicar a variação de amplitude nas épocas de máximo e de outras mudanças características de longo período (Eddy, 1976). Através desta relação inversa entre os radionuclídeos cosmogênicos e a atividade solar, acredita-se que nos últimos 1000 anos o Sol apresentou algumas épocas em que estava bastante ativo e outras em que sua atividade era baixa. Estas épocas são chamadas de grandes máximos e mínimos da atividade solar. Tempestades solares acontecem o tempo todo. Mas, durante 2012 e 2013, espera-se que tanto a frequência quanto a intensidade desses acontecimentos aumente. A explicação recai no ciclo das manchas solares explicado acima. A verdade é que, apesar de serem causadas por erupções fortes na superfície do Sol, o possível efeito delas na Terra tem pouco a ver com o aumento de temperatura. Para que isso ocorra outras variáveis devem estar presentes.

CT: Estas tempestades solares podem ter efeitos adversos no planeta (em objetos ou seres vivos)?

ET: Quando a energia liberada por essas explosões chega na Terra, ela interage com seu campo magnético, causando uma tempestade eletromagnética. Esse fenômeno, por sua vez, aumenta a corrente de todos os aparelhos que usam circuitos elétricos, danificando-os, já que eles não teriam resistência suficiente para suportar tanta energia.

No passado, períodos de máxima solar já causaram alguns blecautes, estouraram transformadores e até queimaram a fiação de uma rede de telégrafos. Isso em épocas nas quais não dependíamos tanto de eletrônicos. Imagine se alguns satélites de comunicação fossem simplesmente destruídos hoje e ficássemos sem internet, telefone, televisão, etc.

E vale lembrar que existe mais um risco na próxima máxima solar: aviões viajando entre a Ásia e a América do Norte hoje percorrem o Pólo Norte, coisa que não acontecia anos atrás. Eles fazem isso para economizar tempo e combustível, mas o problema é que, durante tempestades solares, os pólos da Terra são as áreas que mais recebem energia, e toda essa carga elétrica pode interferir nos sistemas de navegação e de comunicação das aeronaves. (Resposta adaptada da revista Galileu)

Tudo a ver

O ensino de climatologia pode parecer difícil, mas, explicar os fenômenos climáticos para os alunos interessados em conhecer mais sobre estes fatores que tanto afetam o mundo, pode se tornar uma tarefa simples, bastando o uso de um livro didático e explicativo. E pensando nestes professores e pesquisadores, a autora Ercília Torres lançou a obra Climatologia Fácil, que traz respostas para as perguntas mais frequentes nas salas de aula e permite a compreensão de fenômenos como El Niño, furacões, tornados e outros exemplos do dia a dia.

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