O Campo Magnético Interplanetário (CMI)

O campo magnético interplanetário (FMI) desempenha uma grande função na forma como o vento solar interage com a magnetosfera da Terra. Neste artigo, aprenderemos o que é o campo magnético interplanetário e como ele afeta a atividade auroral aqui na Terra.

O campo magnético do Sol

Durante o mínimo solar, o campo magnético do Sol é semelhante ao campo magnético da Terra. Ele se parece um pouco com um ímã de barra comum com linhas fechadas perto do equador e linhas de campo abertas perto dos pólos. Os cientistas chamam essas áreas de dipolo. O campo dipolar do Sol é quase tão forte quanto um ímã em uma geladeira (cerca de 50 gauss). O campo magnético da Terra é cerca de 100 vezes mais fraco.

Perto do máximo solar, quando o Sol atinge sua atividade máxima, muitas manchas solares são visíveis no disco solar visível. Essas manchas solares são preenchidas com magnetismo e grandes linhas de campo magnético que percorrem o material ao longo delas. Essas linhas de campo são frequentemente centenas de vezes mais fortes do que o dipolo circundante. Isso faz com que o campo magnético ao redor do Sol seja um campo magnético muito complexo, com muitas linhas de campo perturbadas.

O campo magnético do nosso Sol não fica em torno do próprio Sol. O vento solar o carrega pelo Sistema Solar até que ele atinja a heliopausa. A heliopausa é o local onde o vento solar para e colide com o meio interestelar. Como o Sol gira em torno de seu eixo (uma vez em cerca de 25 dias), o campo magnético interplanetário tem uma forma espiral que é chamada de espiral de Parker.

B_t valor

O valor Bt do campo magnético interplanetário indica a força total do campo magnético interplanetário. É uma medida combinada da força do campo magnético nas direções norte-sul, leste-oeste e na direção do Sol versus longe do Sol. Quanto mais alto for esse valor, melhor será para condições geomagnéticas aprimoradas. Falamos de um campo magnético interplanetário total moderadamente forte quando o Bt excede 10nT. Valores fortes começam em 20nT e falamos de um campo magnético interplanetário total muito forte quando os valores excedem 30nT. As unidades estão em nano-Tesla (nT) - em homenagem a Nikola Tesla, o famoso físico, engenheiro e inventor.

B_x, B_y e B_z

O campo magnético interplanetário é uma grandeza vetorial com um componente de três eixos, dois dos quais (Bx e By) são orientados paralelamente à eclíptica. Os componentes Bx e By não são importantes para a atividade auroral e, portanto, não são apresentados em nosso site. O terceiro componente, o valor de Bz, é perpendicular à eclíptica e é criado por ondas e outras perturbações do vento solar.

Interação com a magnetosfera da Terra

A direção norte-sul do campo magnético interplanetário (Bz) é o ingrediente mais importante para a atividade auroral. Quando a direção norte-sul (Bz) do campo magnético interplanetário é orientada para o sul, ele se conectará com a magnetosfera da Terra, que aponta para o norte. Pense nas barras magnéticas comuns que você tem em casa. Dois pólos opostos se atraem! Um Bz (forte) ao sul pode criar confusão com o campo magnético da Terra, interrompendo a magnetosfera e permitindo que partículas caiam em nossa atmosfera ao longo das linhas do campo magnético da Terra. Quando essas partículas colidem com os átomos de oxigênio e nitrogênio que constituem nossa atmosfera, isso faz com que brilhem e emitam luz, que vemos como aurora.

Para que uma tempestade geomagnética se desenvolva, é vital que a direção do campo magnético interplanetário (Bz) gire para o sul. Valores contínuos de -10nT e menores são bons indicadores de que uma tempestade geomagnética pode se desenvolver, mas quanto menor for esse valor, melhor será para a atividade auroral. Somente durante eventos extremos com altas velocidades do vento solar é possível para uma tempestade geomagnética (Kp5 ou superior) se desenvolver com um Bz ao norte.

Imagem: Um diagrama esquemático que mostra a interação entre o IMF com um Bz ao sul e a magnetosfera da Terra.

É importante notar que ainda não podemos prever (com precisão e consistência) o Bz (t), ou seja, a força, orientação e duração do componente de campo magnético interplanetário norte-sul Bz de uma estrutura de vento solar que chega. Não sabemos quais são as características do vento solar e do campo magnético até que ele chegue ao Ponto Sol-Terra Lagrange 1 (ponto fixo no espaço entre a Terra e o Sol a cerca de 1,5 milhão de quilômetros de distância da Terra), onde os satélites medem as propriedades do vento solar entrante. Vamos aprender mais sobre isso no próximo parágrafo.

Medindo o campo magnético interplanetário

Os dados em tempo real do vento solar e do campo magnético interplanetário que você pode encontrar neste site vêm do satélite Observatório Climático do Espaço Profundo (DSCOVR), que está estacionado em uma órbita ao redor do Ponto Sol-Terra Lagrange 1. Este é um ponto no espaço que está sempre localizado entre o Sol e a Terra, onde a gravidade do Sol e da Terra tem uma atração igual sobre os satélites, o que significa que eles podem permanecer em uma órbita estável em torno deste ponto. Este ponto é ideal para missões solares como o DSCOVR, pois dá ao DSCOVR a oportunidade de medir os parâmetros do vento solar e do campo magnético interplanetário antes de chegar à Terra. Isso nos dá um tempo de aviso de 15 a 60 minutos (dependendo da velocidade do vento solar) quanto ao tipo de estrutura do vento solar que está a caminho da Terra.

A missão Observatório Climático do Espaço Profundo (DSCOVR) é agora a principal fonte de vento solar em tempo real e dados de campo magnético interplanetário, mas há mais um satélite no ponto Sol-Terra L1 que mede a entrada do vento solar e esse é o Explorador de Composição Avançado. Este satélite costumava ser a principal fonte de dados meteorológicos espaciais em tempo real até julho de 2016, quando o DSCOVR se tornou totalmente operacional. O satélite Explorador de Composição Avançado (ACE) ainda está coletando dados e agora opera principalmente como um backup para o DSCOVR.

Imagem: A localização de um satélite no ponto Sol-Terra L1.

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