Um fenômeno muito conhecido e buscado pelas pessoas no mundo todo é a aurora boreal, que tem como causa a tempestade solar. Mas você sabia que, além da aurora boreal, o Sol também pode ser responsável por turbulências aqui na Terra que afetam diretamente nossos serviços de comunicação? 

Imagine-se em 1859, em uma era em que os telegramas eram a principal forma de comunicação rápida. De repente, uma explosão solar conhecida como Evento Carrington atingiu a Terra, causando uma pane nos sistemas telegráficos. Com isso, telegrafistas receberam choques elétricos, postes telegráficos ficaram com faíscas e alguns sistemas telegráficos continuaram a enviar e receber mensagens, mesmo estando desligados de suas fontes de alimentação.

Esse evento histórico foi o primeiro sinal o qual se tem registro do poder que o Sol pode exercer sobre nossas tecnologias de comunicação.

Agora em 2024 estamos também em um máximo solar e, nos últimos dias (10, 11 e 12 de maio de 2024), a Terra foi atingida por uma estrutura solar que causou a maior tempestade solar geomagnética dos últimos 20 anos. Foi a maior dos últimos dois ciclos solares, o que assustou algumas pessoas que correlacionaram os 2 fatos. 

Neste artigo vamos explicar como essas interações interferem no campo eletromagnético da terra, impactando em satélites de geolocalização e comunicação,  além de falar sobre o efeito das auroras boreais.

1. O que é máxima solar e tempestade solar geomagnética

Imagine o Sol como uma gigantesca usina de energia, constantemente emitindo partículas carregadas em todas as direções.  A máxima solar é um período marcado pelo aumento da atividade magnética do Sol, que ocorre a cada onze anos. Durante esse período, as manchas solares se tornam mais frequentes. Essas manchas são regiões na superfície do Sol com campos magnéticos intensos e aparência mais escura. Elas estão associadas a erupções solares e ejeções de massa coronal.

Uma grande ejeção pode conter bilhões de toneladas de matéria liberadas em altas velocidades, e o material solar flui no meio interplanetário, impactando planetas e satélites em seu caminho.

O índice planetário Kp é uma medida que quantifica a perturbação geomagnética causada pelas tempestades solares. Ele varia de 0 a 9, e valores mais altos indicam maior atividade geomagnética. O Kp é calculado com base nas medições de campos magnéticos em várias estações terrestres. Quando o Kp é alto, as chances de observar auroras aumentam significativamente.

G1: Tempestade fraca, correspondente a um valor Kp de 5.

G2: Tempestade moderada, correspondente a um valor Kp entre 6 e 7.

G3: Tempestade forte, correspondente a um valor Kp entre 7 e 8.

G4: Tempestade severa, correspondente a um valor Kp entre 8 e 9.

G5: Tempestade extrema, correspondente a um valor Kp de 9

Nessa tempestade, o índice Kp atingiu o maior valor possível, chegando a 9, e ficou entre 8 e 9 por aproximadamente 30 horas, como ilustrado no gráfico acima.

Foi a primeira vez desde janeiro de 2005 que o Centro de Previsão do Clima Espacial dos Estados Unidos emitiu um alerta G5 para tempestades geomagnéticas, indicando a intensidade do evento atual. 

2. Tipos de satélites artificiais existentes 

Os satélites artificiais são objetos feitos pelo homem que orbitam a Terra. Eles podem ser classificados de acordo com sua altitude e função. As principais categorias são:

2.1 Classificação por atitude

Satélites de Órbita Terrestre Baixa (LEO) orbitam entre 160 km e 1.500 km de altitude, com período orbital de até 128 minutos. São utilizados geralmente  para sensoriamento remoto, observação terrestre de alta resolução e pesquisa científica, pois os dados podem ser adquiridos e transmitidos rapidamente.

Satélites de Órbita síncrona solar (SSO) orbitam entre 600 km e 800 km de altitude. Passam sobre um determinado ponto da Terra sempre na mesma hora solar, ideal para monitoramento ambiental e climático.

Satélites de Órbita Terrestre Média (MEO) orbitam entre 5.000 km e 20.000 km de altitude, com período orbital de 720 minutos. São utilizados principalmente para navegação (GPS, Galileo) e oferecem um meio termo entre a área de cobertura e as taxas de transmissão de dados.

Satélites de Órbita De Transferência Geoestacionária (GTO) orbitam até 35.786 km de altitude. Geralmente são foguetes que transportam carga útil para o GEO e a deixam em órbitas de transferência, que são pontos intermediários no caminho para sua posição final.

Satélites de Órbita Geoestacionária (GEO) orbitam a 35.786 km de altitude. Apenas três máquinas uniformemente espaçadas no GEO podem dar cobertura quase mundial, graças à enorme área que cobrem na Terra. Esse tipo de satélite é perfeito para serviços de comunicação sempre ativos, como TV e telefones. 

2.2 Classificação por finalidades

ComunicaçãoUtilizados para transmitir sinais de rádio, televisão, internet e telefonia. Geralmente estão localizados na Órbita Geoestacionária (GEO), mas também há satélites como o da Starlink que estão em Órbita Terrestre Baixa (LEO), o que ocasiona uma latência consideravelmente menor, cerca de 25 ms em comparação com a latência convencional acima de 600 ms.

OBS: A Anatel recentemente autorizou o início dos testes para Direct-to-Device (D2D), tecnologia que permitirá a comunicação direta entre dispositivos móveis via satélite, sem a necessidade de torres de celular 

Navegação

Fornecem informações precisas de localização, como os sistemas GPS (Americano), GLONASS (Russo), Galileo (Europeu) e BeiDou (Chinês).

Meteorológico

Coletam dados sobre o clima, temperatura, umidade, ventos e precipitação. Essas informações são essenciais para previsão do tempo, monitoramento de desastres naturais e estudos climáticos. Os SCDs e o próprio CBERS integram o Sistema Brasileiro de Coleta de Dados Ambientais.

Militar

Utilizados para diversas finalidades, como reconhecimento, espionagem, comunicação e posicionamento.

Exploração do Universo

São satélites que carregam telescópios para observar o céu, como o caso do  Hubble, que produz imagens astronômicas desde 1990 e o mais recente James Webb lançado em 2021. 

Observação da Terra

Monitoram recursos naturais, desmatamento, agricultura, urbanização, desastres naturais e outros aspectos do planeta. É o caso do  satélite americano IKONOS que  gera os mapas do Google Earth. 

3. Qual o impacto de uma tempestade solar nas telecomunicações 

3.1. Satélites Artificiais e nossas telecomunicações

Na história, tempestades geomagnéticas já causaram interrupções de energia na Suécia e danos em equipamentos do sistema de energia da África do Sul em 2003. Assim, causaram problemas generalizados de controle de voltagem, além de colapsos e apagões em alguns sistemas de rede.

Mais recente, em 2023, as tempestades solares geomagnéticas causaram a destruição de 200 satélites da Starlink mandados por Elon Musk.

Em entrevista ao canal Ciência Sem Fim, Claudia Mendes Raios explicou que as tempestades solares do tipo S preocupam-se mais com a integridade dos satélites devido à maior quantidade de partículas. Por outro lado, as tempestades solares geomagnéticas podem afetar a altitude dos satélites, mas isso pode ser corrigido por meio de manobras.

Para os usuários em casa, o máximo que ocorreu foram pequenas instabilidades, como o caso que a Forbes comentou sobre a Starlink ter tido algumas interrupções nos serviços. Mas os efeitos mais impactantes, para quem mora nos polos, são as belas Auroras Boreais e Austrais.

 3.2. Auroras Boreais e Austrais 

Enquanto as tempestades solares geram alguns desafios aos satélites de comunicação no espaço, aqui na Terra elas proporcionam um espetáculo natural verdadeiramente extraordinário: as auroras boreais (hemisfério norte) ou austrais (hemisfério sul). Esses fenômenos luminosos, também conhecidos como luzes do norte, são um dos mais belos e misteriosos eventos visíveis da natureza, e sua conexão com as tempestades solares nos oferece uma visão fascinante sobre a interação entre o Sol e nosso planeta.

Durante uma tempestade solar intensa, o número e a velocidade das partículas aumentam significativamente, conseguindo assim penetrar na atmosfera da Terra e interagir com os gases, resultando em auroras boreais ainda mais espetaculares e expansivas.

A recente tempestade foi tão intensa que, segundo Marlos Rockenbach, pesquisador do INPE, foi possível observar auroras até no sul do Brasil, na cidade de Chuí. Para ver fotos desses eventos, acesse a galeria mundial da Space Weather.

4. Conclusão 

O Sol, apesar de essencial para a vida na Terra, também gera desafios para a nossa era tecnológica. Como vimos neste artigo, embora as tempestades solares sejam responsáveis por eventos bonitos como as auroras boreais, também podem causar problemas significativos em sistemas de comunicação, navegação e energia. 

É fundamental que cientistas e engenheiros continuem a aprimorar as tecnologias de previsão e proteção contra esses eventos, garantindo a confiabilidade dos serviços essenciais e protegendo nossa infraestrutura crítica.