Anomalias na Camada Superior da Atmosfera da Terra Desafiam Cientistas

15 de Julho, 2010:

Os pesquisadores patrocinados pela NASA estão monitorando um grande evento na atmosfera de nosso planeta Terra. Bem alto acima da superfície da Terra onde a atmosfera se encontra com o espaço sideral, uma camada rarefeita de gas denominada “termosfera” rcolapsou recentemente e somente agora está se recompondo.

Composição e Densidade das Camadas da Atmosfera da Terra
Camadas Superiores da Atmosfera Terrestre. Credito: John Emmert/NRL

“Esta é a maior contração da termosfera nos últimos 43 anos”, afirma John Emmert do Laboratório de Pesquisas Navais, o principal autor do estudo que anunciou a descoberta na edição de 19 de Junho das “Cartas de Pesquisa Geofísica – Geophysical Research Letters (GRL). “Trata-se de um record de duração espacial”.

O colapso aconteceu durante o profundo mínimo sola de 2008-2009 – um fato que se torna pouca surpresa aos pesquisadores. A termosfera sempre se esfria e contrai quando a atividade solar está baixa. Neste caso, entretanto, a magnetude do colapso foi de duas a três vezes maior do que a atividade solar pode explicar.

“Algo está acontecendo que nós não compreendemos”, afirma Emmert.

A termosfera abrange altitudes entre 90 km a mais de 600 km. É um repositório de meteoros, auroras e satélites, que se atritam através da atmosfera conforme eles giram ao redor da Terra. É também onde a radiação solar produz o primeiro contato com nosso planeta. A termosfera intercepta os photons de extrema ultravioleta (EUV) que vêm do Sol antes que eles possam alcançar a superfície. Quando a atividade solar está alta, o EUV solar aquece a termosfera, fazendo com que esta se encha que nem marshmallow colocado acima de um queimador de fogão. Este aquecimento pode elevar as temperaturas tão altas quanto 1400 K (1127 graus Celsius) – daí a origem do nome termosfera. Quando a atividade solar está baixa, o oposto acontece.

Recentemente, a atividade solar tem sido muito baixa. Em 2008 e 2009, o Sol mergulhou em um mínimo solar de classe-secular. As manchas solares são escassas, as labaredas solares quase inexistentes e a radiação solar EUV estão em partamar baixo. Os pesquisadores imediatamente voltaram atenção a termosfera para observar o que iria acontecer.

Densidada de Atmosfera em Atividade Solar
Estes gráficos demonstram como a densidade da termosfera (em uma altitude referencial de 400 km) tem se alisado e encolhido durante os últimos quatro ciclos solares. Os quadros (a) e (c) representam a densidade; o quadro (b) é a intensidade solar de radio no comprimento de onda de 10.7 cm, um indicador chave da atividade solar. Repare a região marcada em amarelo. Em 2008 e 2009, a densidade da termosfera foi 28% menor que as expectativas criadas pelo mínimo solar anterior. Crédio: Emmert (2010) Geophys. Carta 37,L12102.

Como voce sabe o que está acontecendo de tudo na termosfera?

Emmert usa uma técnica inteligente: Devido aos satélites sentiram o arrasto aerodinamico quando se movem através da termosfera, é possível monitorar as condições nesta região através da observação do decaimento dos satélites. Ele analizou as taxas de decaimento de mais de 5000 satélites abrangendo altitudes entre 200 e 600 km e durante o periodo dos anos 1967 e 2010. Isto proveu uma amostragem única da densidade da termosfera, sua temperatura, e pressão cobrindo praticamente o período da Era Espacial. Desta forma ele descobriu que o colapso da termosfera entre 2008 e 2009 não apenas foi muito maior do que o colapso prévio, mas também muito maior do que apenas os efeitos solares pudessem explicar.

Uma possível explicação é o dióxido de carbono (CO2).

Quando o dióxido de carbono chega na termosfera, ele age como um elemento resfriador, espalhando o calor através da radiação infravermelha. É amplamente conhecido que os níveis de CO2 tem aumentado na atmosfera da Terra. O CO2 extra na termosfera pode ser aumentado a ação de resfriamento do mínumo solar.

“Mas os números não acrescentam muito”, afirma Emmert. “Quando nós levamos em consideração o CO2 nosso melhor entendimento de como ele operara como refrigerador, nós não podermos explicar completamente o colapso da termosfera”.

De acordo com Emmert e seus colegas, baixas quantidades de radiação solar EUV contribuem para 30% do colapso. O CO2 extra contribui com pelo menos outros 10%. Isto deixa pelo menos 60% sem uma causa aparente.

Em seus estudos publicados no GRL, os autores reconhecem que a situação é complicada. Existe mais nesta questão do que apenas a radiação solar EUV e o CO2 terrestre. Por exemplo, tendencias no clima global podem alterar a composição da termosfera, alterando as propriedades térmicas e a forma com que respondem a estimulos externos. A sensibilidade geral da termosfera a radiação solar pode estar realmente aumentando.

“As anomalias na densidade”, eles escrevem, “pode significar que um ponto de inflexão entre uma climatologia ainda a ser identificada envolvendo equilibrio de energia e recomposições quimicas pode ter sido alcançado”.

Ou não.

Pistas importantes podem ser envontrada na forma com que a termosfera se recompõe. O mínimo solar está chegando ao fim, a radiação EUV está aumentando, e a termosfera está inchando novamente. A forma exata com que o processo de recuperação ocorre pode revelar a contribuição das fontes da Terra e do Sol.

“Nós continuaremos a monitorar a situação”, afirma Emmert.

Para mais informações veja Emmert, J. T., J. L. Lean. J. M. Picone (2010), “Record-low thermospheric density during the 2008 solar minimum, Geophys. Res. Lett., 37, L12102“.

Tradução do artigo original da Nasa:

http://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2010/15jul_thermosphere/

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Engenheiro Eletrônico, trabalha na área de telecomunicações e é aficcionado por tecnologia, e a prática da radioescuta
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