.png){kind=logo}
Ciclo Solar 25
Imagem do Sol capturada no Observatório do Lago Alqueva através dos telescópios usados nas sessões de Observação Solar
O Ciclo Solar
No século XIX, com os estudos realizados por Samuel Heinrich Schwabe, os astrónomos aperceberam-se da periodicidade do aparecimento de manchas na superfície do Sol, com um período médio de aproximadamente 11 anos. À medida que novos fenómenos da superfície do Sol foram descobertos, como explosões solares, filamentos, proeminências entre outros, descobriu-se que a intensidade e frequência destes fenómenos variava em função da quantidade de manchas solares. O número de manchas solares é hoje em dia a métrica usada para medir a atividade solar (mais manchas mais aatividade) que por si só tem efeitos mensuráveis no nosso planeta. As tempestades geomagnéticas causadas pela atividade solar afetam o funcionamento de satélites, cortes de energia elétrica, variações no clima da Terra, as auroras boreais e muito mais. O impacto da atividade solar na Terra e na nossa tecnologia criou a necessidade de procurar modelos com uma melhor capacidade de previsão da atividade solar.
A atividade das manchas solares nos últimos 400 anos mostrou que a amplitude do ciclo das manchas solares varia de um ciclo para outro. O ciclo médio apresenta durante o periodo de máxima actividade cerca de 150 manchas. Porém, de vez em quando, como foi o caso do período conhecido como o mínimo de Maunder entre 1645 e 1715, a atividade solar pode tornar-se tão fraca que aparenta desaparecer durante várias décadas.
Para além do ciclo solar de 11 anos, existe um ciclo maior de 88 anos, chamado o ciclo de Gleissberg que está associado a uma modulação de amplitude dos ciclos de 11 anos. Por outras palavras, os ciclos solares vão aumentando e diminuindo de intensidade com ao longo do tempo, esta variação de intensidade é mediada pelo ciclo de Gleissberg.
Figura 1: Gráficos mostram a contagem de manchas solares desde 1750 até 2024. O ciclo de 11 anos é fácilmente observado. O ciclo maior de 88 anos observa-se pela variação do número máximo de manchas de ciclo para ciclo. Referência: Solar Cycle Science
Em dezembro de 2019 o Sol deu entrada no vigésimo quinto ciclo solar, SC25. Desde então o número de manchas solares tem vindo gradualmente a aumentar.
O que são as manchas solares?
Figura 2: Video corresponde a um time lapse de imagems HMIIC do telescópio NASA – Solar Dynamics Observatory, capturadas ao longo do dia 5/10/2024. As manchas escuras observadas na superficie do Sol são as manchas solares.
As manchas solares são um fenómeno característico da fotosfera solar, que é uma de várias camadas do Sol. Tal como na atmosfera da Terra temos a troposfera, estratosfera, mesoesfera e termoesfera, no Sol de forma simplificada temos a fotosfera, cromosfera e a corona. A fotosfera é uma camada com cerca de 400km de espessura e uma temperatura média de 5500ºC.
As manchas representam regiões onde a temperatura é mais baixa, consequentemente tornando essa região menos luminosa, quanto mais quente mais luminoso. Como a região das manchas está a uma temperatura cerca de 3500ºC, a luminusidade da região é menor que a súperficie mais quente à volta, dando a aparência de manchas pretas na súperficie solar.
Figura 3: Imagem de uma mancha solar capturada pelo Telescópio Solar Inouye (DKIST) da NASA – National Solar Observatory. É possível distinguir duas regiões diferentes da mancha solar.
As manchas solares surgem nos dois hemisférios solares. No início do ciclo surgem em menores quantidades e dimensões nas latitudes mais altas, à medida que o ciclo vai progredindo, o número de manchas vai aumentando enquanto que se aproximam do equador.
Apesar do registo das manchas ter começado no século XVIII e a descoberta da natureza ciclica do número de manchas ter sido feita pouco tempo depois. Foram necessários 150 anos para que em 1908 num artigo publicado por George Ellery Hale descobrimos que as manchas são uma manifestação da actividade do campo magnético solar.
Figura 4: Video corresponde a um time lapse de imagems HMIBC do telescópio NASA – Solar Dynamics Observatory, capturadas ao longo do dia 5/10/2024.
A figura 4 mostra a intensidade do campo magnético na superfície do Sol. Escala de verde para azul indica a intensidade da polaridade Norte do campo magnético. Escala de amarelo para o vermelho indica a intensidade da polaridade Sul do campo magnético. As regiões de maior intensidade de campo magnético correspondem às regiões de manchas solares. Hoje em dia é impossível compreender a fenomenologia solar sem entender a fundo a física do campo magnético solar.
O aumento do número de manchas ao longo do ciclo, traz consigo um aumento do número de erupções solares.
De forma muito (muito, muito, muito) simples, as manchas são regiões de acumulação de energia. Por vezes o sol consegue libertar esta energia na forma de erupções como foi o caso dia 3 de outubro de 2024, onde foi registado a maior erupção dos últimos 17 anos.
As erupções solares, a Terra e as Auroras Boreais
Figura 5: Video corresponde a um time lapse de imagems AIA 171 do telescópio NASA – Solar Dynamics Observatory, capturadas ao longo do dia 3/10/2024. A erupção de intensidade X9.05 ocorreu às 12h17m UT.
A 28 de Julho de 2023 também tivemos uma erupção de menor intensidade. Esta ocorreu mais perto do perimetro solar pelo que é possível observar melhor a dimensão destes fenómenos. Para efeitos de escala, ao longo do equador solar colocamos perto de 110 Terras.
Figura 6: Video corresponde a um time lapse de imagems AIA 304 do telescópio NASA – Solar Dynamics Observatory, capturadas ao longo do dia 28/07/2023. A erupção de intensidade M4.11 ocorreu às 15h58m UT.
Algumas destas erupções, compostas por particulas altamente energéticas, conseguem atingir a Terra e interagem com o campo magnético do nosso planeta. Esta interação é o que provoca as auroras boreais. Logo, as auroras boreais são manifestação directa na Terra da actividade solar a 150 milhoes de quilómetros.
Ao longo do ano 2024 foi possível observar auroras boreais em Portugal, visto que a actividade solar continua a aumentar, ao longo do ano 2025 e inícios de 2026 será possível continuar a observar estes eventos em Portugal, caso a intensidade das erupções o permita. Contudo, apesar de conseguirmos observar este fenómenos em Portugal, as auroras terão sempre maior intensidade nas latitudes mais altas, uma experiência sem dúvida a não perder.
Diagrama Borboleta
Figura 7: O gráfico de cima é o digrama borboleta e mostra a progressão das manchas ao longo do ciclo. O eixo vertical deste gráfico é o seno da latitude (ex: seno de 30º é 0.50). As manchas surgem nas latitudes mais altas e ao longo do ciclo aproximam-se do equador. O gráfico de baixo mostra o aumento a cobertura em percentagem da superficie do sol pelas manchas solares. Referência: Solar Cycle Science
Os Diagramas de Borboleta ilustram a distribuição de manchas solares e do fluxo magnético na superfície do Sol e suas as variações ao longo do tempo. Os ciclos normalmente sobrepõem-se entre 2 a 3 anos, ou seja, antes de um ciclo terminar, já se está a dar entrada no ciclo seguinte. No início de cada ciclo, as regiões ativas emergem em latitudes de cerca de 30º. À medida que o ciclo avança, as regiões ativas emergem cada vez mais perto do equador, um efeito conhecido como Lei de Sporer. O cancelamento da polaridade magnética em cada latitude e através do equador deixa para trás um excesso de polaridade seguinte que é transportado para os pólos. Os pólos norte e sul têm polaridades opostas que se invertem de ciclo para ciclo. O momento desta inversão do campo polar está próximo do máximo do ciclo solar.
O máximo solar em 2025
O pico de intensidade está previsto para Julho de 2025 com um número máximo de 120 manchas.
Figura 8: Previsão do Ciclo Solar 25 comparado com ciclos anteriores. Referência: Solar Cycle Science
A probabilidade de se observarem auroras em Portugal vai ser maior em 2025 dependendo sempre da intensidade das erupções solares. As tempestades geomagnéticas estão associadas a interferência nas comunicações por ou com satélite, causam interferência em sinais rádio ou GPS e podem causar problemas na a rede eléctrica nacional.
O Ciclo Solar 25 no Observatório do Lago Alqueva
Ao longo do ano 2025 vamos ter um Sol cheio de actividade para observar nas Observações Solares.
Com telescópios especiais podemos observar a cromosfera e fotosfera solar. Observamos filamentos, manchas solares, erupções, ejeções coronais e a superficie granular da cromosfera. Todos estes fenómenos terão uma maior intensidade e frequência dado o maior grau de actividade do Sol. No fim da sessão, caso as condições atmosféricas o permitam capturamos uma imagem do Sol para os os nossos visitantes.
Nas Observações Astronómicas podemos ter a sorte de apanhar auroras no céu.
Estes eventos serão muito difícies de prever com antecedência mas o céu do Observatório do Lago Alqueva é mais que escuro o suficiente para observar estes eventos.
Só em 2024, tivemos oportunidade de observar auroras em dois dias diferentes, um deles com os nossos visitantes a 5 de Outubro na sessão das 23h00.