On September 1st, 1859, miners following the Colorado gold rush woke up
Em primeiro de setembro de 1859,
to another sunny day. Or so they thought. To their surprise, they soon discovered it was actually 1 am; and the sky wasn’t lit by the Sun, but rather by brilliant drapes of light. The blazing glow could be seen as far as the Caribbean, leading people in many regions to believe that nearby cities had caught fire. But the true cause of what would come to be known as the Carrington Event was a solar storm— the largest in recorded history.
mineradores que participavam da “Corrida do Ouro” no Colorado despertavam para um novo dia ensolarado. Ou pelo menos pensavam que sim. Para a surpresa deles, logo perceberam que era, na verdade, 1h da manhã. E o céu não estava iluminado pelo Sol, mas, sim, por cortinas de luz brilhantes. O brilho flamejante poderia ser visto até o Caribe, levando pessoas em muitas regiões a pensarem que muitas cidades próximas estavam pegando fogo. Mas a verdadeira causa do que viria a ser chamado de Evento Carrington foi uma tempestade solar - a maior registrada na história
Solar storms are one of many astrophysical phenomena caused by magnetic fields. These fields are generated by movements of electrically charged particles like protons and electrons. For example, Earth’s magnetic field is generated by charged molten metals circulating in the planet's outer core. Similarly, the Sun’s magnetic field is generated by large convective movements in the plasma that composes the star. As this plasma slowly swirls, it creates areas of intense magnetic activity called sunspots. The magnetic fields that form near these regions often become twisted and strained. And when they’re stretched too far, they snap into simpler configurations, releasing energy that launches plasma from the Sun’s surface. These explosions are known as coronal mass ejections.
Tempestades solares são um dos fenômenos astrofísicos causados por campos magnéticos. Os campos são criados pela movimentação de partículas com carga elétrica, como os prótons e elétrons. Por exemplo, o campo magnético da Terra é criado por metais fundidos circulando no núcleo externo do planeta. De forma semelhante, o campo magnético solar é criado por grandes movimentos de convecção no plasma que compõe a estrela. Enquanto esse plasma se movimenta em espiral, são criadas áreas de atividade magnética intensa chamadas manchas solares. Os campos magnéticos que se formam perto dessas regiões geralmente ficam retorcidos e tensos. E, quando se esticam o suficiente, se quebram em formatos mais simples, liberando energia que lança plasma da superfície do Sol. Essas explosões são conhecidas como ejeções de massa coronal.
The plasma— mostly made of protons and electrons— accelerates rapidly, quickly reaching thousands of kilometers per second. A typical coronal mass ejection covers the distance between the Sun and the Earth in just a couple of days, flowing along the magnetic field that permeates the solar system. And those that cross the Earth’s path are drawn to its magnetic field lines, falling into the atmosphere around the planet’s magnetic poles. This tidal wave of high-energy particles excites atmospheric atoms such as oxygen and nitrogen, causing them to rapidly shed photons at various energy levels. The result is a magnificent light show we know as the auroras. And while this phenomenon is usually only visible near the Earth’s poles, strong solar storms can bring in enough high energy particles to light up large stretches of the sky.
O plasma - a maior parte formado por prótons e elétrons - acelera rapidamente, velozmente atinge milhares de quilômetros por segundo. Uma ejeção de massa coronal típica cobre a distância entre o Sol e a Terra em apenas alguns dias, seguindo o fluxo do campo magnético que permeia o Sistema Solar. E os que cruzam o caminho da Terra são atraídos para as linhas de campo magnético caindo na atmosfera em torno dos polos magnéticos do planeta. As ondas de partículas de alta energia estimulam átomos atmosféricos como oxigênio e nitrogênio, fazendo com que eles derramem rapidamente fótons de vários níveis de energia. O resultado é um show magnífico de luzes o qual conhecemos como auroras. E, apesar de o fenômeno geralmente só ser visível próximo aos polos da Terra, fortes tempestades solares podem trazer partículas com energia suficiente para iluminar grandes espaços do céu.
The magnetic fields in our solar system are nothing compared to those found in deep space. Some neutron stars generate fields 100 billion times stronger than those found in sunspots. And the magnetic fields around supermassive black holes expel jets of gas that extend for thousands of light years. However, on Earth, even weak solar storms can be surprisingly dangerous. While the storms that reach us are generally harmless to humans, the high-energy particles falling into the atmosphere create secondary magnetic fields, which in turn generate rogue currents that short-circuit electrical equipment. During the Carrington Event, the only widespread electrical technology was the telegraph. But since then, we've only become more dependent on electrical systems. In 1921, another powerful solar storm caused telephones and telegraph equipment around the globe to combust. In New York, the entire railway system was shut down and fires broke out in the central control building. Comparatively weak storms in 1989 and 2003 turned off regions of the Canadian power grid and damaged multiple satellites. If we were hit by a storm as strong as the Carrington Event today, it could devastate our interconnected, electrified planet.
Os campos magnéticos no Sistema Solar não são nada comparados àqueles encontrados no espaço sideral. Algumas estrelas de nêutrons geram campos 100 bilhões de vezes mais fortes do que aqueles encontrados nas manchas solares. E os campos magnéticos em torno dos buracos negros supermassivos expelem jatos de gás que se estendem por milhares de anos-luz. Porém, na Terra, mesmo tempestades solares fracas podem ser perigosas. Apesar das tempestades que nos atingem serem geralmente inofensivas aos humanos, as partículas de alta energia que caem na atmosfera criam campos magnéticos secundários, que, então, geram correntes erráticas que causam curto-circuito em equipamentos elétricos. Durante o Evento Carrington, a única tecnologia eletrônica difundida era o telégrafo. Mas, desde então, nós nos tornamos muito dependentes dos sistemas eletrônicos. Em 1921, outra tempestade solar poderosa causou uma combustão nos telefones e telégrafos ao redor do mundo. Em Nova York, todo o sistema ferroviário colapsou, e incêndios se iniciaram no prédio do controle central. Semelhantes tempestades fracas em 1989 e 2003 deixaram regiões do Canadá sem eletricidade e danificaram múltiplos satélites. Se fôssemos atingidos, hoje, por uma tempestade tão forte quanto a do Evento Carrington, isso devastaria o nosso planeta interconectado e eletrificado.
Fortunately, we're not defenseless. After centuries of observing sunspots, researchers have learned the Sun’s usual magnetic activity follows an 11-year cycle, giving us a window into when solar storms are most likely to occur. And as our ability to forecast space weather has improved, so have our mitigation measures. Power grids can be shut off in advance of a solar storm, while capacitors can be installed to absorb the sudden influx of energy. Many modern satellites and spacecraft are equipped with special shielding to absorb the impact of a solar storm. But even with these safeguards, it’s hard to say how our technology will fare during the next major event. It’s possible we’ll be left with only the aurora overhead to light the path forward.
Felizmente não estamos indefesos. Depois de séculos de observação de manchas solares, pesquisadores descobriram que as atividades magnéticas comuns do Sol seguem um ciclo de 11 anos, o que pode nos dar uma ideia de quando as tempestades são mais prováveis de ocorrer. E, assim como nossa habilidade de prever o clima do espaço melhorou, nossas medidas de intervenção também. Redes elétricas podem ser desligadas com a chegada de uma tempestade solar, enquanto capacitores podem ser instalados para absorver o influxo repentino de energia. Muitos satélites e naves modernas são equipadas com proteções especiais a fim de absorver o impacto da tempestade solar. Mas, mesmo com essa proteções, é difícil dizer como nossa tecnologia irá se comportar no próximo grande evento. É possível que nos seja deixada apenas a aurora sobre nossas cabeças para iluminar o caminho à frente.