50 PROFESSOR ANGELO ANTONIO LEITHOLD - 03.0 A INTERAÇÃO TERRA-SOL

INSTITUTO DE AERONÁUTICA E ESPAÇO - IAECAMPUS DE PESQUISAS GEOFÍSICAS MAJOR EDSEL DE FREITAS COUTINHO - CPGMEFCPROFESSOR ANGELO ANTONIO LEITHOLD - NOTAS DE AULA Convênio 2006-2012 Professor Angelo Antônio LeitholdINTERAÇÃO TERRA-SOL

INSTITUTO DE AERONÁUTICA E ESPAÇO - IAE - CAMPUS DE PESQUISAS GEOFÍSICAS MAJOR EDSEL DE FREITAS COUTINHO

02.3 O CAMPO MAGNÉTICO DA TERRA 03.1 OS ÍNDICES GEOMAGNÉTICOS

CINTURÕES DE VAN ALLEN

DINÂMICA DE PARTÍCULAS CARREGADAS NO CAMPO MAGNÉTICCO DA TERRA

CCBYNCND4.0©PROFESSORANGELOLEITHOLD O campo magnético terrestre atua como uma barreira para a maior parte das partículas provenientes do Sol. Grande parte do vento solar é dirigida em torno da magnetosfera, esta forma um escudo em forma de lágrima ao redor da Terra. Ela varia em forma e tamanho conforme variam as condições de vento solar. O campo magnético da Terra é comprimido em torno de dez raios terrestres para o lado do Sol e é estendido por muitas dezenas de raios terrestres para o lado oposto. A direção do campo magnético interplanetário influencia profundamente as interações Terra-Sol.

CCBYNCND4.0©PROFESSORANGELOLEITHOLD A observação solar em todos os comprimentos de onda pode ser considerada de fundamental importância para a compreensão do Cosmos. Pode-se afirmar que sua compreensão é o primeiro passo em direção ao conhecimento do Espaço. O Sol é, e sempre será, laboratório para a obtenção “in situ” dos fenômenos da física espacial. Emissões nos mais diversos comprimentos de onda, desde radiação até partículas lançadas e trazidas pelo vento solar atingem a Terra e demais corpos do Sistema Solar. As radiações e Massa Coronal Ejetada (CME) provindas do Sol causam impactos dos mais diversos na Terra, podendo gerar desde tempestades magnéticas até alterações significativas no nível de eletrização da atmosfera e da ionosfera. No caso das tempestades magnéticas, foram criados índices geomagnéticos [10], [11].

CCBYNCND4.0©PROFESSORANGELOLEITHOLD A matéria provinda do Sol ioniza a alta atmosfera e suas camadas mais profundas.O processo de ionização ocorre por dois mecanismos distintos [16]. A absorção da radiação eletromagnética pelos elementos neutros, chamada “fotoionização”, ocorre durante o dia. Outro processo ocorre devido às colisões entre as partículas energéticas com os constituintes neutros da alta atmosfera, chamado “ionização corpuscular”. A interação entre o campo magnético do Sol e o campo magnético da Terra, tem como consequência a modulação da magnetosfera terrestre pela variação do campo magnético do Sol. Neste processo a intensidade varia conforme avança a atividade solar. Os efeitos são observáveis de diversas formas, dentre estas, a propagação de RF em função da densidade iônica, ou alterações de altitude da ionosfera. As radiações eletromagnéticas e as partículas ejetadas oriundas do Sol e do Espaço profundo, não são suficientemente defletidas, ou desviadas, pelo “escudo magnetosférico”, ocorrendo assim, no caso das partículas, seu aprisionamento pelos cinturões de Van Allen, e, no caso das “ondas de radiação”, o fornecimento de energia que favorece a ionização nas camadas mais abaixo [7].

CCBYNCND4.0©PROFESSORANGELOLEITHOLD As alterações iônicas e de densidade de partículas causadas pelo avanço do ciclo solar, quando este está em seu momento de subida, propiciam oscilações de temperatura para cima na região inferior da exosfera, também ocorrem variações na distribuição das diversas camadas ionosféricas que afastam-se entre si. As camadas são divididas e oscilam conforme a época do ano, ciclo solar e região da Terra. Devido aos fenômenos de transporte e choques entre partículas na alta atmosfera, a transferência de energia cinética, ionização corpuscular, varia sensivelmente [4, 13]. Basicamente, os choques entre as partículas oriundas das regiões superiores e inferiores da alta atmosfera, transferem os momentos lineares e as energias a uma distância igual à distância que separa os centros das partículas interagentes no instante da colisão. A energia é transferida aos constituintes neutros da alta atmosfera, e os efeitos são observáveis de diversas formas, dentre estas, a oscilação da propagação de RF em diversas frequências. Em função da densidade iônica, as colisões entre moléculas dos gases atmosféricos, ocasionam uma variação em suas velocidades. Consequentemente acontece a mudança no número de pontos que se encontram no elemento de volume do espaço de fase. Se as dimensões das partículas dos gases são pequenas se comparadas ao livre caminho médio, as transferências de propriedades atômicas se dão unicamente por colisões entre os constituintes do gás. Contudo, quando a distância média entre constituintes atmosféricos se compara à dimensão destes e a densidade aumenta, um mecanismo de transferência de momento linear e energia surge.

CCBYNCND4.0©PROFESSORANGELOLEITHOLD Devido ao adensamento do gás, o volume que pode ser ocupado por uma partícula constituinte e a probabilidade de colisão aumenta. Por isso, íons acelerados provindos da atmosfera superior, menos densa, têm grandes probabilidades de choque com moléculas e átomos livres na atmosfera mais abaixo. Como as camadas atmosféricas inferiores têm aumento de densidade molecular e a possibilidade de choques aumenta, este incremento faz a energia cinética transferida ao meio também se elevar substancialmente. Com o aumento da energia cinética, as partículas que ainda não se chocaram com os constituintes da atmosfera, têm um aumento de cargas. Os gases atmosféricos assim têm aumento de energia cinética e de cargas elétricas, desta forma, é propiciado um aumento de temperatura nos choques entre moléculas e de cargas elétricas propriamente ditas [17]. O incremento de energia cinética, pode aumentar além da temperatura e cargas eletrônicas, também as movimentações nos gases pela convecção, além de outros fenômenos de transporte. No caso dos íons e elétrons livres, pode ocorrer substancial incremento nas correntes elétricas do meio, consequentemente os índices de eletricidade atmosférica na região do mergulho da AMAS pode ter significativo aumento, não somente pelo atrito, mas pela indução de cargas propriamente ditas, conforme é descrito pela “Dinâmica de uma Partícula Carregada Imersa em CampoMagnético” [12]. Ou seja, a interação Terra-Sol deve ser vista de forma interdisciplinar, pois abrange os campos da investigação científica de base para estudos de engenharia de impactos tecnológicos e de ciências aplicadas às atividades de previsão operacionais. É devido à natureza interdisciplinar que praticamente todos os aspectos da investigação do clima espacial devem ser melhor compreendidos, desde os fenômenos atmosféricos até os fenômenos solares, interplanetários e magnetosféricos. Uma melhor compreensão se reflete em novos modelos baseados na física e pelas novas tecnologias de observação que, finalmente, alimentam em aplicações que por sua vez [propiciam uma nova capacidade de previsão.

PUBLICADO EM: A INTERAÇÃO TERRA-SOLestá licenciado sob CC BY-NC-ND 4.0© 1 por PROFESSOR ANGELO ANTONIO LEITHOLD 00h14min de 18 de março de 2007 Angeloleithold