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Tempestades solares podem afetar a eletrônica e a rede elétrica – explica um especialista

David Walace é professor clínico assistente de engenharia elétrica na Universidade Estadual do Mississipi.


O tempestade geomagnética iniciada em 10 de maio de 2024, gerou deslumbrante aurora borealmais comumente conhecida como aurora boreal, que pode ser vista tão ao sul quanto o México. Também geraram dores de cabeça para os agricultores cujos Tratores guiados por GPS estavam parados no meio da época de plantio.

Tempestades geomagnéticas ocorrem quando uma grande bolha de gás superaquecido chamada plasma é ejetada da superfície do Sol e atinge a Terra. Esta bolha é conhecida como ejeção de massa coronal. O plasma de uma ejeção de massa coronal consiste em uma nuvem de prótons e elétrons, que são partículas eletricamente carregadas. Quando essas partículas chegam à Terra, elas interagem com o campo magnético que envolve o planeta. Esta interação faz com que o campo magnético se distorça e enfraqueça, o que por sua vez leva ao estranho comportamento da aurora boreal e de outros fenômenos naturais.

A tempestade de maio de 2024, classificado como G5 no 1-to-5 da Administração Oceânica e Atmosférica Nacional Escala de tempestades geomagnéticas, interrompeu as comunicações GPS o suficiente para prejudicar a orientação do trator, o que requer precisão centimétrica. Tempestades mais fortes teriam consequências muito mais graves. Como um engenheiro elétrico especialista em redes elétricas, estudo como as tempestades geomagnéticas também ameaçam causar cortes de energia e de internet e como me proteger contra isso.

Tempestades geomagnéticas

Tempestades solares mais fortes aconteceram e uma delas causou estragos em uma das primeiras tecnologias eletrônicas. Nos dias 1º e 2 de setembro de 1859, os sistemas telegráficos em todo o mundo falharam catastroficamente. Os operadores dos telégrafos relataram ter recebido choques elétricos, papel telegráfico pegando fogo e sendo capazes de operar equipamentos com as baterias desconectadas. Durante as noites, o Aurora boreal podia ser visto tão ao sul quanto a Colômbia. Normalmente, essas luzes só são visíveis em latitudes mais altas, no norte do Canadá, na Escandinávia e na Sibéria.

O que o mundo viveu naquele dia, agora conhecido como Evento Carrington, foi o maior relato registado de uma tempestade geomagnética, muito mais forte do que a tempestade de maio de 2024.

Tempestades geomagnéticas foram registradas desde o início do século 19, e dados científicos de amostras de gelo da Antártica mostraram evidências de uma tempestade geomagnética ainda mais massiva que ocorreu por volta de 774 DC, conhecida como Evento Miyake. Essa explosão solar produziu o maior e mais rápido aumento de carbono-14 já registrado. As tempestades geomagnéticas desencadeiam grandes quantidades de raios cósmicos na atmosfera superior da Terra, que por sua vez produzem carbono-14, um isótopo radioativo de carbono.

Uma tempestade geomagnética 60% menor que o Evento Miyake ocorreu por volta de 993 DC. Amostras de núcleos de gelo mostraram evidências de que tempestades geomagnéticas em grande escala com intensidades semelhantes às dos eventos Miyake e Carrington ocorrem a uma taxa média de uma vez a cada 500 anos.

Os cientistas conseguiram estimar a força do Evento Carrington com base nas flutuações do campo magnético da Terra conforme registrado pelos observatórios da época. Não havia como medir a flutuação magnética do Evento Miyake. Em vez disso, os cientistas mediram o aumento do carbono-14 nos anéis das árvores naquele período. O Evento Miyake produziu um Aumento de 12% no carbono-14. Em comparação, o Evento Carrington produziu menos de 1% de aumento no carbono-14, então o Evento Miyake provavelmente superou o Evento G5 Carrington.

Derrubando o poder

Hoje, uma tempestade geomagnética da mesma intensidade que o Evento Carrington afetaria muito mais do que fios telegráficos e poderia ser catastrófica. Com a dependência cada vez maior da electricidade e da tecnologia emergente, qualquer perturbação poderá levar a triliões de dólares em perdas monetárias e a riscos para vidas dependentes dos sistemas. A tempestade afetaria a maioria dos sistemas elétricos que as pessoas usam todos os dias.

Tempestades geomagnéticas geram correntes induzidas, que fluem pela rede elétrica. As correntes induzidas geomagneticamente, que podem ultrapassar 100 amperes, fluem para os componentes elétricos conectados à rede, como transformadores, relés e sensores. Cem amperes equivalem ao serviço elétrico fornecido a muitas residências. Correntes deste tamanho podem causar danos internos nos componentes, levando a quedas de energia em grande escala.

Uma tempestade geomagnética três vezes menor que o Evento Carrington ocorreu em Quebec, Canadá, em março de 1989. A tempestade causou o colapso da rede elétrica Hydro-Quebec. Durante a tempestade, as altas correntes induzidas magneticamente danificaram um transformador em Nova Jersey e desarmaram os disjuntores da rede. Neste caso, a interrupção levou a 5 milhões de pessoas sem energia durante nove horas.

Quebrando conexões

Além das falhas elétricas, as comunicações seriam interrompidas em escala mundial. Os provedores de serviços de Internet poderiam cair, o que, por sua vez, eliminaria a capacidade de diferentes sistemas se comunicarem entre si. Os sistemas de comunicação de alta frequência, tais como rádio terra-ar, ondas curtas e rádio navio-terra, seriam interrompidos. Os satélites em órbita ao redor da Terra podem ser danificados pelas correntes induzidas pela tempestade geomagnética que queima suas placas de circuito. Isto levaria a interrupções em telefone via satélite, internet, rádio e televisão.

Além disso, à medida que as tempestades geomagnéticas atingem a Terra, o aumento da atividade solar faz com que a atmosfera se expanda para fora. Esta expansão altera a densidade da atmosfera onde os satélites orbitam. Atmosfera de maior densidade cria arrasto em um satélite, o que o retarda. E se não for manobrado para uma órbita mais alta, pode cair de volta à Terra.

Uma outra área de perturbação que poderia afetar potencialmente a vida quotidiana são os sistemas de navegação. Praticamente todos os meios de transporte, de carros a aviões, usam GPS para navegação e rastreamento. Até mesmo dispositivos portáteis, como telefones celulares, relógios inteligentes e etiquetas de rastreamento, dependem de sinais GPS enviados por satélites. Os sistemas militares dependem fortemente do GPS para coordenação. Outros sistemas de detecção militar, como radares além do horizonte e sistemas de detecção de submarinos, poderiam ser interrompidos, o que prejudicaria a defesa nacional.

Em termos de internet, uma tempestade geomagnética na escala do Evento Carrington poderia produzir ondas induzidas geomagneticamente. correntes nos cabos submarinos e terrestres que formam a espinha dorsal da Internet, bem como os data centers que armazenam e processam tudo, desde e-mails e mensagens de texto até conjuntos de dados científicos e ferramentas de inteligência artificial. Isso potencialmente interromperia toda a rede e impediria que os servidores se conectassem entre si.

Apenas uma questão de tempo

É apenas uma questão de tempo até que a Terra seja atingida por outra grande tempestade geomagnética. Uma tempestade do tamanho do Evento Carrington seria extremamente prejudicial para os sistemas elétricos e de comunicação em todo o mundo, com interrupções que durariam semanas. Se a tempestade for do tamanho do Evento Miyake, os resultados seriam catastróficos para o mundo, com possíveis interrupções que durariam meses, se não mais. Mesmo com os avisos de clima espacial do Centro de Previsão do Clima Espacial da NOAA, o mundo teria apenas alguns minutos a algumas horas de antecedência.

Acredito que é fundamental continuar a pesquisar formas de proteger os sistemas eléctricos contra os efeitos das tempestades geomagnéticas, por exemplo, através da instalação de dispositivos que possam proteger equipamentos vulneráveis como transformadores e desenvolvendo estratégias para ajustar as cargas da rede quando as tempestades solares estão prestes a ocorrer. Em suma, é importante trabalhar agora para minimizar as perturbações do próximo Evento Carrington.

A conversa

Esta é uma versão atualizada de um artigo publicado originalmente no The Conversation em 18 de março de 2022 e republicado sob uma licença Creative Commons. Foi atualizado para incluir notícias da tempestade solar de maio de 2024.



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