* Ciclo Solar de Schwabe, o Ciclo 24 e possibilidades de previsão de seu comportamento futuro, Notas de estudo de Física

Baixe * Ciclo Solar de Schwabe, o Ciclo 24 e possibilidades de previsão de seu comportamento futuro e outras Notas de estudo em PDF para Física, somente na Docsity! FACULDADES INTEGRADAS ESPÍRITA - FIES CAMPUS UNIVERSITÁRIO DR. BEZERRA DE MENEZES – UNIBEM CURSO DE FÍSICA ASTRONOMIA LABORATÓRIO DE CONSTRUÇÃO DE EQUIPAMENTOS CIENTÍFICOS - LACEC A Ciclo Solar de Schwabe, o Ciclo 24 e possibilidades de previsão de seu comportamento futuro Ângelo Antônio Leithold. 2009 Abstract © Py5aal Activity geomagnetic index can be important indicator of solar activity detection and prediction. The index combines geomagnetic IHV prominences, solar flares and coronal mass ejection. This phenomenon with another component, rate of ionization of the atmosphere caused the earth solar wind velocity variation. Detection shows minimum solar activity variations before and is reliable indicator for the magnitude of the coming peak. For example, the magnitude of the recent maximum in this second component indicates that the solar activity cycle 24 is well above average, probably similar size 21 and 22 cycles with a large number of sunspots. Earth in the coming years will therefore important impacts. Therefore, it is extremely interesting to monitor the changes of level ionic atmosphere. Resumo © Py5aal O índice da atividade geomagnética da Terra pode ser importante indicador da detecção e previsão do ciclo solar. O índice combina a atividade geomagnética IHV com as proeminências, chamas solares e a ejeção de massa coronal. Estes fenômenos estão associados à outra componente, a taxa de ionização da atmosfera da Terra, causada pela variação de velocidade do vento solar. Detecções recentes mostram que as variações da mínima atividade solar são indicadores bastante confiáveis da magnitude do próximo pico. Por exemplo, o recente máximo do segundo componente, indica que a atividade solar do ciclo 24 será muito acima da média, provavelmente semelhante aos ciclos 21 e 22 com grande número de manchas. A Terra nos próximos anos, portanto, sofrerá importantes impactos e é extremamente interessante acompanhar as mudanças de nível iônico da atmosfera. (maio 1996 com 8.1 unidades). No mês em que se registrou a média mensal menor (outubro de 1996 com 0.9 unidades), o que motivou certas e determinadas discrepâncias para fixar seu mês de inicio, na realidade seguiu seu avanço até o máximo dentro do normal, em comparação aos ciclos anteriores. O início do ciclo 23 teria sido fixado em maio de 1996, o qual teve uma média suavizada de 8.1, ligeiramente inferior a 8.6 registrado nos meses de abril e junho, um comportamento anormal da média suavizada se observou a partir do mês de julho, quando começou a descer alcançando o valor de 8.5, em agosto chegando aos 8.4, para aumentar novamente em setembro, com 8.5, e continuando sua subida até o mês de maio de 1999 com um valor de 90.4 unidades. A decisão tomada pelos centros mundiais de observação solar, tais como o Sunspot Index Data Center (S.I.D.C.), de Bruxelas, Bélgica, adotou por consenso o mês de outubro de 1996 como fim do ciclo solar 22 e início do ciclo solar 23. Para esta decisão se tomou em consideração que durante aquele mês se registrou o mínimo absoluto das médias mensais do número de Wolf com um valor de 0.9 unidades, no total de 37 dias com o Sol livre de manchas e existiu um período de 66 dias desde 4 de setembro a 8 de novembro durante o qual só houve 5 dias com manchas. Acima: Registrado até 2006 (Fonte:NOAA – NASA) Acima: Registros até 2007 (Fonte NOAA – NASA) (Clique na figura) Acima: Quadro comparativo entre o ciclo solar e o mecanismo de previsão a partir do índice geomagnético (Fonte NASA). (Clique na figura). © Py5aal Dados os dois parâmetros que caracterizam o ciclo de manchas solares, seu período e amplitude, o nível de atividade em todo pode ser previsto (Hathaway, Wilson, & Reichmann, 1994). Ambos parâmetros são bem determinados pela variação do nível de atividade entre 2 a 3 anos após o início do ciclo. A maior dificuldade é identificar os parâmetros logo no início, pois é sabido que sua duração é em torno de onze anos. © Py5aal Na figura acima (Linhas pretas) observa-se que as previsões são possíveis, pois foi realizada durante os últimos três ciclos solares utilizando sua amplitude. Nota- se as médias mensais das manchas solares observadas diariamente e as marcações de mínimo e máximo dadas pelas linhas tracejadas. Na figura embaixo, nota-se que as amplitudes dos ciclos da atividade solar são função do tamanho do pico IHVI. As duas quantidades estão correlacionadas em 94% e o nível de de ligação é significativo 99,9%. Os intervalos de erro são mostradas pelas linhas pontilhadas. Esta relação, juntamente com o valor de pico de 19,5 para IHVI em 2003, indicam uma amplitude de 160 ± 30 para o ciclo 24, isto é, semelhante para as amplitudes dos ciclos 21 e 22. Método de previsão © Py5aal É possível calibrar utilizando os dados anteriores à época e, em seguida, prever as amplitudes do futuro ciclo , conforme foi executado desde o 19 até o 23. Os resultados mostram um erro de 17 RMS. Assim, as previsões com base em dados anteriores dos ciclos de 19 a 23, apontam o comportamento do Sol durante o ciclo 24. © Py5aal Desde 2006 ocorrem poucas manchas solares, e também se detectou alguns alguns poucos flares. O Sol esteve por muito tempo “calmo” e já se observa alguns grupos de manchas no disco estelar com signigicativas perturbações geomagnéticas. O Mínimo Solar, segundo David Hathaway, astrofísico do Centro Espacial Marshall, da Nasa, já acabou. Pelas observações ópticas realizadas pelo grupo de Física das FIES, nota-se nas manchas algumas do Ciclo Solar 24. Em outubro de 2008, observou-se as primeiras manchas do Ciclo 24, estas foram vistas ao mesmo tempo que as do Ciclo 23 que atingiu o seu pico no ano 2000. Em 2008, observou-se que os ciclos, 23 e 24 se sobrepunham, isto causou uma certa estranheza, embora não seja incomum. Contudo, o que chamou a atenção do grupo de Física, é que os dois ciclos apresentaram baixíssima atividade no período. De janeiro a setembro de 2008, foram mapeados pelos astrônomos solares 22 grupos de manchas, destas 82% eram do Ciclo 23. Em outubro, foram observados 5 grupos, e 80% pertencentes ao Ciclo 24. Uma vez que o Sol tem um comportamento cíclico de alta e baixa atividade eletromagnética, este interfere diretamente no geomagnetismo, logicamente quanto maior a quantidade de manchas solares, maiores os efeitos eletromagnéticos, especialmente na ionosfera, e notadamente na região da AMAS. Como identificar as manchas do Ciclo 23 e do Ciclo 24 © Py5aal As manchas dos ciclos 24 e 23 tem diferenças significativas, para identificar a qual ciclo pertencem, em primeiro lugar devemos observar a sua latitude e polaridade magnética. As do Ciclo 24, sempre aparecem nas latitudes mais altas, as do ciclo 23 aparecem na região da linha do equador, e isto é regra para todos os ciclos. Sempre, as manchas do ciclo que se inicia têm polaridade magnética contrária daquelas do ciclo que acaba. Das cinco manchas observadas em outubro de 2008, 4 apresentavam as características do Ciclo Solar 24. A maior mancha do Ciclo 24 (Até agora) apareceu no final de outubro de 2008 e recebeu o número 1007. Apresentou dois núcleos escuros, ambos maiores que a Terra. Os núcleos estavam conectadas entre si por filamentos eletromagnéticos de milhares de quilômetros de comprimento. Ocorrência de uma chama solar © Py5aal A chama solar, ou flare solar, é uma rajada provocada por uma explosão solar. Acontece quando uma gigantesca quantidade de energia armazenada em campos magnéticos, em geral acima das manchas solares, é repentinamente liberada, sua classificação varia da Classe-A, muito fracos, até a Classe-X, muito intensos. Em 3 e 4 de novembro cha 1007 produziu grande quantidade de flares solares de Classe-B, considerados de baixa intensidade, contudo seu efeito foi fortemente sentido na Terra, veja embaixo nas figuras. Acima: Atividade solar de 10/27 – 10/30. Acima: Atividade solar 10/30 – 11/02 isoladas ou em grupos, o campo magnético associado é bem mais intenso no período conhecido como ciclo solar (de onze anos). O tamanho das manchas solares é bem diversificado, geralmente maiores que o nosso planeta. Elas são medidas em termos de milionésimos da área visível do Sol. Uma mancha é considerada grande quando mede entre 300 e 500 milionésimos do disco solar. A maior já registrada foi em 1947, com 6.132 milionésimos - quase 1/7 do disco solar. Conclusão © Py5aal A atividade geomagnética em anos anteriores ao ciclo solar mínimo fornecem uma estimativa segura para a amplitude do ciclo seguinte. O pico da componente "interplanetária" do índice geomagnético, normalmente ocorre 2 a 3 anos antes da componente solar. Desta forma, o pico da componente geomagnética que ocorreu no final de 2003 indica que o ciclo 24 será comparável em amplitude aos ciclos 21 e 22, com um número máximo de manchas solares de 160 com um erro de 30 para cima e para baixo. Contudo, para saber se realmente os dados coadunam, resta esperar até 2012 e comparar os dados mostrados e os que se mostrarão. Da mesma forma em que ocorre uma forte ionização causada pela atividade solar, ocorre também uma elevação do nível de eletricidade atmosférica. Também a temperatura nas altas camadas da atmosfera varia, além das atividades atmosféricas como um todo. Assim, observa-se facilmente, pela linha experimental, que o ciclo solar que inicia reservará muitas surpresas, não somente no clima espacial, mas no clima da Terra e em outros sistemas, que englobam desde a distribuição de energia elétrica até as telecomunicações. A importância do mapeamento para posterior previsão do clima espacial não é mais uma questão de curiosidade, mas uma questão de estratégia. Referências Feynman, J., “Geomagnetic and solar wind cycles, 1900-1975.” J. Geophys. Res. 87(A8), 6153-6162, 1982. Hathaway, D. H. & Wilson, R. M., “Geomagnetic activity indicates large amplitude for sunspot cycle 24,” Geophys. Res. Lett. 33 L18101, 2006. Hathaway, D. H., Wilson, R. M., & Reichmann, E. J., “The Shape of the Sunspot Cycle,” Solar Phys. 151, 177-190, 1994. Superflares could kill unprotected astronauts. NewScientist.com. Retrieved on 17 June, 2005. ( http://www.newscientist.com/article/dn7142 ) Mewaldt, R.A., et al. 2005. Space weather implications of the 20 January 2005 solar energetic particle event. Joint meeting of the American Geophysical Union and the Solar Physics Division of the American Astronomical Society. May 23-27. New Orleans. Solar Flares NASA Video from 2003 (Kopp, G.; Lawrence, G and Rottman, G. (2005). 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Gráficos da chegada de Raios-X à Terra (Tempo real). Gráficos da chegada de prótons à Terra (Tempo real). Magnetômetros GOES 12 e GOES 11 (Tempo real) Fluxo de elétrons (Tempo real) * Raios-X Agosto a dezembro de 2008 .pdf Maio a agosto de 2008 .pdf * Prótons =>Maio à dezembro 80501_081223_protons.pdf Internet: http://www.ngdc.noaa.gov/stp/SOLAR/ftpsunspotnumber.html Sunspots resources Solar Cycle 24 and VHF Aurora Website (www.solarcycle24.com) Belgium World Data Center for the sunspot index High resolution sunspot image Sunspot images in high-res http://www.tvweather.com/awpage/history_of_the_atmosphere.htm NOAA Solar Cycle Progression: Space weather Lockheed Martin Solar and Astrophysics Lab 1918 paper on sunspots and revolutions by William James Sidis