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Ondas íon-ciclotrônicas explicam terceiro anel de radiação da Terra

Redação do Site Inovação Tecnológica - 25/09/2013

Elétrons ultrarrápidos explicam terceiro anel de radiação da Terra
Agora se sabe que o Cinturão de Van Allen é formado por pelo menos três anéis de radiação, que respondem diretamente às influências das partículas emitidas pelo Sol.
[Imagem: NASA/Goddard Space Flight Center]

Cinturão de Van Allen

Por mais de meio século, os cientistas acreditaram que a Terra possuía dois anéis de partículas carregadas, o chamado Cinturão de Van Allen.

No início deste ano, duas sondas lançadas pela NASA - as sondas Van Allen, que têm colaboração brasileira - descobriram o terceiro anel da formação.

Agora, a equipe da missão Van Allen acredita ter encontrado uma explicação para o quase inexplicável anel, formado por partículas tão rápidas que são conhecidas como ultra-relativísticas.

"Alguns dos elétrons alcançam energias tão gigantescas que eles são dirigidos por um conjunto inteiramente diferente de processos físicos," diz a nota da NASA.

As energias envolvidas são tão altas que os elétrons atingem velocidades equivalentes a 99,9% da velocidade da luz.

As teorias sobre o plasma conhecido - o ambiente de partículas carregadas onde os anéis se formam - simplesmente não conseguem explicar como os elétrons podem ser acelerados a energias tão elevadas e, sobretudo, como eles duram tanto a ponto de formarem um anel.

Elétrons ultrarrápidos explicam terceiro anel de radiação da Terra
As sondas gêmeas da missão Van Allen viajam constantemente através dos anéis de radiação.
[Imagem: NASA]

Ondas íon-ciclotrônicas

Embora essas partículas relativísticas não sejam afetadas por ondas que se sabe atuarem nessa região, como as VLF Chorus (ondas de Frequência Muito Baixa Chorus), a explicação para o fenômeno parece estar em uma classe muito especial de um outro tipo de onda, chamada EMIC (ondas eletromagnéticas íon-ciclotrônicas).

Ondas íon-ciclotrônicas - ou instabilidades íon-ciclotrônicas - são associadas a íons que giram ao redor de um campo magnético - a frequência das ondas varia de acordo com a velocidade de giro desses íons.

Segundo os pesquisadores, ondas EMIC muito fortes podem afetar as partículas ultra-relativísticas - os elétrons movendo-se a 99,9% da velocidade da luz - fazendo-as perder energia e deixando apenas um estreito anel de radiação protegido no interior de uma fronteira conhecida como plasmapausa.

As previsões indicam que, se nada de "extraordinário" acontecer, os elétrons supervelozes podem durar até 100 dias.

Contudo, os anéis podem ser alterados por nuvens de radiação emitidas pelas tempestades e erupções solares - foi o que aconteceu rapidamente no evento que registrou a descoberta do terceiro anel.

Assim, compreender a natureza desses cinturões de radiação e como eles incham e encolhem ao longo do tempo é uma peça essencial no quebra-cabeças que é interpretar - e, quem sabe um dia, prever - o tempo espacial ao redor do nosso planeta.

O clima espacial pode, entre outras coisas, causar complicações em sistemas eletrônicos a bordo de satélites científicos, de comunicações e GPS.

Na verdade, estudos recentes mostram que o clima espacial, mais especificamente, os chamados raios cósmicos, estão intimamente ligados com a formação das nuvens na atmosfera terrestre.

Bibliografia:

Artigo: Evolution and slow decay of an unusual narrow ring of relativistic electrons near L ~ 3.2 following the September 2012 magnetic storm
Autores: R. M. Thorne, W. Li, B. Ni, Q. Ma, J. Bortnik, D. N. Baker, H. E. Spence, G. D. Reeves, M. G. Henderson, C. A. Kletzing, W. S. Kurth, G. B. Hospodarsky, D. Turner, V. Angelopoulos
Revista: Geophysical Review Letters
Vol.: 40, Issue 14, pages 3507-3511
DOI: 10.1002/grl.50627

Artigo: Unusual stable trapping of the ultrarelativistic electrons in the Van Allen radiation belts
Autores: Yuri Y. Shprits, Dmitriy Subbotin, Alexander Drozdov, Maria E. Usanova, Adam Kellerman, Ksenia Orlova, Daniel N. Baker, Drew L. Turner, Kyung-Chan Kim
Revista: Nature Physics
Vol.: Published online
DOI: 10.1038/nphys2760





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