Precipitação de partículas sobre a região Sul do Brasil

Uma aurora espetacular observada segunda feira (dia 24/04) se estendeu a regiões muito além daquelas onde normalmente acontecem. Auroras são formadas a partir da presença de cargas elétricas que bombardeiam a atmosfera terrestre produzindo uma luminescência com várias tonalidades, como é mostrado na foto dessa aurora no Hemisfério Sul, publicada no ABC News da Austrália.

Imagem publicada em 24 de abril de 2023 pelo ABC News da Nova Zelândia .

No dia 22 de abril houve uma ejeção de massa coronal que foi observada na coroa solar após uma explosão de média intensidade, cujo impacto na Terra pôde ser sentido em várias regiões na madrugada do dia 24. O serviço de clima espacial brasileiro no INPE, o Programa EMBRACE, que significa Estudos e Monitorando Brasileiro do Clima Espacial, acompanhou a evolução dessa tempestade e a chegada da estrutura solar na Terra. No Brasil esse efeito luminoso, como visto na imagem acima, não é visto devido sua latitude magnética muito baixa. Em latitudes altas, regiões aurorais, as partículas carregadas ejetadas do Sol podem também precipitar para a atmosfera. No entanto, é importante destacar que estas estão muito acima da nossa atmosfera mais densa nas latitudes próximas ao equador se comparadas às regiões de latitudes altas, em que as linhas de campo magnético penetram na Terra.

O EMBRACE observou o desenvolvimento desta tempestade geomagnética intensa nesta semana, tendo a fase principal ocorrida entre 23-24/04. O índice de variação do campo magnético da tempestade, chamado Dst, teve um mínimo em -187 nT atingido às 3:00 (horário de Brasília) do dia 24/04. Os magnetômetros da rede EMBRACE indicavam que houve queda na componente horizontal do campo magnético de mais de 200 nT em Porto Velho/RO e Jataí/GO, e abaixo de 200 nT em Cachoeira Paulista/SP. Tais valores são considerados de variação muito alta. Porém, o serviço de clima espacial do INPE acompanha a presença dessas cargas elétricas ejetadas do Sol, principalmente quando se manifestam na região chamada ionosfera, com radares mostrando as perturbações de uma camada da atmosfera no Sul do Brasil, na região da anomalia magnética da América do Sul (SAMA, do inglês South American Magnetic Anomaly ). Nesta tempestade os radares mostram uma região de espalhamento do sinal do tipo auroral na região de Santa Maria/RS, como podemos ver nas figuras abaixo (ionograma), onde se observa um borrão no sinal de retorno (eco) na região conhecida como Região Esporádica Auroral.

Ionogramas observados nos dias 24 e 25 de abril de 2023 (da esquerda para a direita) .

É conhecido que as tempestades solares produzem efeitos danosos aos equipamentos em satélites modificando sua órbita, mal funcionamento de equipamentos e até queima de sensores e circuitos. Outras áreas tecnológicas importantes também são afetadas, como por exemplo, as grandes linhas de transmissão de energia elétrica, aviação civil, comunicação e posicionamento por GPS. Em uma primeira análise, nota-se uma diminuição da velocidade orbital do recente satélite SPORT construído em uma parceria do INPE, ITA e NASA que foi lançado em 28/12/2022. O mesmo efeito foi observado na estação espacial ISS (ver figura abaixo).

Altitude das orbitas da estação espacial ISS e do satélite SPORT. A estação espacial ISS faz manobras de correção da altitude .

A SAMA caracteriza-se por ser a região que apresenta as mais baixas intensidades do Campo Magnético da Terra, comparada com qualquer outra região do mundo, como mostra a ilustração abaixo, e por isso sofre precipitação de partículas similar ao que ocorre nas regiões polares.

Anomalia magnética da América do Sul (SAMA) em azul (com o centro em violeta) mostrando campos magnéticos fracos.

Atualmente a SAMA se estende desde a América do Sul até a África, sendo o seu centro localizado entre o Sul do Brasil e o Paraguai. A baixa intensidade do campo magnético nessa região ocasiona um aumento de radiação de partículas, principalmente durante períodos perturbados. Essa quantidade de entrada de partículas pode afetar satélites e fazer com que a ionosfera se comporte como em regiões aurorais. Assim, uma forma de observar o efeito desse fenômeno pode ser realizada a partir de dados de radar de alta frequência, conhecido como digissonda, o qual monitora a ionosfera.

A rede do EMBRACE possui uma digissonda instalada em Santa Maria/RS, localizada no centro da SAMA. Os ionogramas apresentam gráficos de alturas por frequência, em que se pode observar o perfil ionosférico e analisar seu comportamento. Em 100 km de altura, tem-se a assinatura das camadas Esporádicas (Es), que dependendo da sua localidade tem um mecanismo de formação específico. Em regiões aurorais, temos as camadas Es do tipo auroral observadas sempre durante a fase principal e de recuperação de uma tempestade magnética. Essa mesma camada auroral foi observada nos dias 24 e 25 de abril em Santa Maria, como mostramos na figura do ionograma.