Mar/2015 Explosões da aurora de Júpiter ligadas à interação planeta-lua
Dez/2014 Origem da Aurora Teta
Out/2014 Atividade Solar
Jan/2013 Auroras ocorrem em outros planetas
Na Terra, rajadas de partículas ejetadas pelo sol formam auroras cintilantes, como a aurora boreal, que dançam brevemente nos pólos do nosso planeta. Mas, em Júpiter, há uma auroral brilhando o tempo todo, e as novas observações mostram que esta exibição às vezes inflama por causa de um processo que não tem nada a ver com o sol.
Observadores de Júpiter há muito sabem que o planeta gigante sempre apresenta auroras polares - milhares de vezes mais brilhantes e muitas vezes maior do que a Terra - são alimentadas por ambas as partículas eletricamente carregadas do Sol colidindo com o campo magnético de Júpiter e uma separada interação entre Júpiter e uma de suas muitas luas, chamada Io. Mas também há explosões de auroras em Júpiter, ou períodos de brilho deslumbrante, semelhantes aos das tempestades de auroras na Terra, que ninguém poderia definitivamente remontar a qualquer uma daquelas causas conhecidas.
Na interação de Júpiter e Io para a formação de auroras, vulcões na pequena lua, explodem nuvens de átomos carregados eletricamente (íons e elétrons) em uma região que circunda Júpiter que é permeado por seu poderoso campo magnético, milhares de vezes mais forte que o da Terra. Girando junto com o rápido movimento de rotação do seu planeta, o campo magnético draga o material ao redor de Io, causando fortes campos elétricos nos pólos de Júpiter. A aceleração dos íons e elétrons produzem auroras intensas que brilham em quase todas as partes do espectro eletromagnético, mas com mais intensidade em bandas de alta energia, como a luz ultravioleta e raios-X, que são invisíveis aos olhos humanos.
Agora, novas observações de emissões extremas de raios ultravioleta do planeta mostram que explosões brilhantes da aurora de Júpiter provavelmente também começam pela interação planeta-lua, e não pela atividade solar. Um novo estudo científico sobre estas observações por Tomoki Kimura da Agência de Exploração Aeroespacial do Japão (JAXA), em Sagamihara, Kanagawa, Japão, e seus colegas, foi publicado online (em 25 de março de 2015) na revista Geophysical Research Letters, uma revista da American Geophysical Union.
A partir de janeiro de 2014, um telescópio a bordo do satélite Hisaki da JAXA, o qual manteve foco em Júpiter por dois meses, registrou brilho intermitente da aurora do planeta gigante. O telescópio detectou súbitas erupções nos dias em que o fluxo normal de partículas carregadas do Sol, conhecida como o vento solar, foi relativamente fraco.
Telescópios adicionais terrestres e espaciais, incluindo o Telescópio Espacial Hubble, também viram Júpiter durante estas calmarias do vento solar. Ambos Hisaki e Hubble testemunharam explosões de aurora do planeta, apesar da calma do vento solar, o que sugere que é a interação de Júpiter-Io que conduz estas explosões, e não as partículas carregadas do Sol, de acordo com o novo estudo. A nova pesquisa não aborda exatamente o que está acontecendo na magnetosfera de Júpiter para causar o brilho temporário das explosões das auroras.
A interação do vento solar e a atmosfera da Terra produz as luzes do norte, ou auroras, que dançam pelos céus noturnos e hipnotizam observadores casuais. Entretanto, para os cientistas, essa interação é mais do que uma exibição de luzes. Isso gera uma série de questionamentos sobre o papel que desempenha nos processos meteorológicos da Terra e os impactos na atmosfera do planeta.
Para ajudar a responder algumas dessas questões, cinco foguetes suborbitais de sondagem da NASA, carregando experimentos universitários desenvolvidos, serão lançados em auroras entre 2 e 6 am EST, de 13 a 27 de janeiro de 2015, a partir da Poker Flat Research Range no Alaska.
O Mesosphere-Lower Thermosphere Turbulence Experiment (MTeX), em conjunto com o Mesospheric Inversion-layer Stratified Turbulence (MIST), exploram a resposta da atmosfera da Terra para aurora, cinturão de radiação e partículas energéticas solares e efeitos associados sobre óxido nítrico e ozônio.
MTeX é composto por duas cargas iguais, voando com intervalo de 30 minutos cada, no foguete Terrier-Improved Malemute da NASA. A carga MIST será transportada pelo foguete Terrier-Orion cerca de 2 a 3 minutos após o MTex.
Richard Collins, principal investigador MTeX do Instituto Geofísico da Universidade do Alasca, Fairbanks, disse: "tempestades solares recentes resultaram em grandes mudanças na composição da atmosfera superior acima de 49 milhas (80 quilômetros), onde foram encontradas melhorias em compostos de nitrogênio. Estes compostos podem ser transportados para a média atmosfera onde podem contribuir para a destruição do ozono".
"No entanto, as condições meteorológicas nem sempre permitem que esse transporte ocorra. Assim, o impacto da atividade solar sobre a Terra não é apenas sobre como o sol é uma fonte de partículas energéticas, mas também como as condições meteorológicas da Terra determinam o destino dessas partículas na atmosfera", disse Collins.
Collins diz ainda que: "Modelos de circulação atuais mostram que o transporte não pode ser explicado sem os processos de pequena escala de turbulência e difusão. Estes processos permanecem pouco descritos nos modelos, e observações atuais mostram uma grande variação nas medições de turbulência. A turbulência é gerada pela quebra das ondas e tem características que variam fortemente com as condições atmosféricas."
Ele acrescentou: "Descrever tais processos em modelos de circulação é de amplo interesse, assim como os processos de turbulência e difusão contribuem para o transporte de calor e componentes impactando toda a atmosfera desde os estudos de poluição na superfície da Terra até os arrastos por satélites no espaço."
As cargas M-Tex, também apoiados pelo Leibniz Institute of Atmospheric Physics da Universidade de Rostock, na Alemanha, permitirão aos cientistas compreender a variabilidade na turbulência.
Collins disse: "Nós, então, usaremos essas medidas para enquadrar simulações de dinâmicas de fluidos onde podemos resolver as características de quebrar ondas e turbulência e determinar as características de geração de turbulência, dissipação e difusão na atmosfera média e alta.
Miguel Larsen, principal investigador MIST da Universidade de Clemson, Carolina do Sul, disse: "MIST vai estudar as características de turbulência atmosférica na região de transição da atmosfera/espaço, e, portanto, a maneira como as propriedades atmosféricas são misturadas na vertical."
Para ajudar a alcançar este objetivo, cada carga MIST irá implantar rastros de vapor de trimetil-alumínio (TMA) entre 50 e 87 quilômetros acima da Terra. As nuvens esbranquiçadas que serão formadas serão fotografadas de várias estações terrestres. A análise dos dados permitirão a detecção de turbulência.
Os rastros de vapor de TMA não representam um risco para a saúde ou para o ambiente.
As amostras da estrutura espacial da aurora (ASSP) serão carregas pelo foguete Oriole IV (Talos-Terrier-Oriole-Nihka) da NASA para estudar o processo de aquecimento na termosfera durante eventos aurorais e, assim, ajudar no desenvolvimento de uma compreensão do impacto que esse aquecimento tem em satélites que orbitam a Terra.
O Mesosphere-Lower Thermosphere Turbulence Experiment (MTeX), em conjunto com o Mesospheric Inversion-layer Stratified Turbulence (MIST), exploram a resposta da atmosfera da Terra para aurora, cinturão de radiação e partículas energéticas solares e efeitos associados sobre óxido nítrico e ozônio.
MTeX é composto por duas cargas iguais, voando com intervalo de 30 minutos cada, no foguete Terrier-Improved Malemute da NASA. A carga MIST será transportada pelo foguete Terrier-Orion cerca de 2 a 3 minutos após o MTex.
The MTex is prepared for vibratio testing at NASA's Wallops Flight Facility in Virgina.
Image: NASA/Berit Bland
"No entanto, as condições meteorológicas nem sempre permitem que esse transporte ocorra. Assim, o impacto da atividade solar sobre a Terra não é apenas sobre como o sol é uma fonte de partículas energéticas, mas também como as condições meteorológicas da Terra determinam o destino dessas partículas na atmosfera", disse Collins.
Collins diz ainda que: "Modelos de circulação atuais mostram que o transporte não pode ser explicado sem os processos de pequena escala de turbulência e difusão. Estes processos permanecem pouco descritos nos modelos, e observações atuais mostram uma grande variação nas medições de turbulência. A turbulência é gerada pela quebra das ondas e tem características que variam fortemente com as condições atmosféricas."
Ele acrescentou: "Descrever tais processos em modelos de circulação é de amplo interesse, assim como os processos de turbulência e difusão contribuem para o transporte de calor e componentes impactando toda a atmosfera desde os estudos de poluição na superfície da Terra até os arrastos por satélites no espaço."
As cargas M-Tex, também apoiados pelo Leibniz Institute of Atmospheric Physics da Universidade de Rostock, na Alemanha, permitirão aos cientistas compreender a variabilidade na turbulência.
Collins disse: "Nós, então, usaremos essas medidas para enquadrar simulações de dinâmicas de fluidos onde podemos resolver as características de quebrar ondas e turbulência e determinar as características de geração de turbulência, dissipação e difusão na atmosfera média e alta.
Miguel Larsen, principal investigador MIST da Universidade de Clemson, Carolina do Sul, disse: "MIST vai estudar as características de turbulência atmosférica na região de transição da atmosfera/espaço, e, portanto, a maneira como as propriedades atmosféricas são misturadas na vertical."
Para ajudar a alcançar este objetivo, cada carga MIST irá implantar rastros de vapor de trimetil-alumínio (TMA) entre 50 e 87 quilômetros acima da Terra. As nuvens esbranquiçadas que serão formadas serão fotografadas de várias estações terrestres. A análise dos dados permitirão a detecção de turbulência.
Os rastros de vapor de TMA não representam um risco para a saúde ou para o ambiente.
As amostras da estrutura espacial da aurora (ASSP) serão carregas pelo foguete Oriole IV (Talos-Terrier-Oriole-Nihka) da NASA para estudar o processo de aquecimento na termosfera durante eventos aurorais e, assim, ajudar no desenvolvimento de uma compreensão do impacto que esse aquecimento tem em satélites que orbitam a Terra.
The Auroral Spatial Structure Probe (ASSP) undergoes testing at NASA's Wallops Flight Facility in Virgina.
Image: NASA/Berit Bland
O processo de aquecimento é conhecido como efeito Joule e é bem conhecido por todos nós.
Charles Swenson, o principal investigador ASSP com o Space Dynamics Laboratory em Utah State University, em Logan, disse: "É simplesmente o processo pelo qual uma corrente elétrica que flui através de uma mídia resistivas aumenta a temperatura ou aquece a mídia. Exemplos disso são uma bobina de uma torradeira eléctrica, ou o elemento de aquecimento de um fogão, forno ou aquecedor elétrico."
"As correntes elétricas, impulsionadas pelo vento solar quando se deparam com o campo magnético da Terra, existem em torno da região onde ocorre a aurora. Estas correntes invisíveis aquecem o ar da atmosfera superior da Terra, através do processo de aquecimento Joule", disse ele.
Charles Swenson, o principal investigador ASSP com o Space Dynamics Laboratory em Utah State University, em Logan, disse: "É simplesmente o processo pelo qual uma corrente elétrica que flui através de uma mídia resistivas aumenta a temperatura ou aquece a mídia. Exemplos disso são uma bobina de uma torradeira eléctrica, ou o elemento de aquecimento de um fogão, forno ou aquecedor elétrico."
"As correntes elétricas, impulsionadas pelo vento solar quando se deparam com o campo magnético da Terra, existem em torno da região onde ocorre a aurora. Estas correntes invisíveis aquecem o ar da atmosfera superior da Terra, através do processo de aquecimento Joule", disse ele.
Swenson disse: "Esse processo é diferente da radiação energética que causa o brilho visível espetacular das dançantes luzes do norte e da comunidade científica está tentando determinar a importância relativa de cada um."
Então como é que este aquecimento na termosfera impacta as órbitas de satélites?
Swenson disse: "A resistência nos satélites é difícil de prever, sem um entendimento preciso do estado da termosfera, que limita a capacidade de prever as trajetórias de satélite. Isto é especialmente verdadeiro quando grandes quantidades de energia eletromagnética são despejadas na termosfera e dissipada através do processo de aquecimento por efeito Joule."
De acordo com Swenson, "Um dos resultados do aquecimento em torno da aurora é uma termosfera expandida. Este gás expandido pode aumentar o arrasto em satélites (aqueles com menos ou cerca de 620 milhas de altitude) por 1,000% ou mais por alguns dias, o que muda suas órbitas significativamente."
Este será o primeiro voo para ASSP que inclui a implantação de seis sub-cargas que poderão ser enviadas a uma elevada velocidade ao longo da linha de voo e perpendicular a ela. As sete cargas (6 sub-cargas mais a carga principal) vão voar em rápida sucessão através dos mesmos volumes de espaço fazendo observações sensíveis de campos elétricos e magnéticos, disse Swenson.
"O fluxo de energia calculado permitirá aos cientistas compreender quando e onde a termosfera da Terra vai aquecer e expandir devido ao processo de aquecimento Joule", disse ele.
Mais informações sobre ASSP, acesse:
http://www.sdl.usu.edu/downloads/assp.pdf
Mais informações sobre traçados de vapor no espaço, acesse:
http://www.nasa.gov/mission_pages/sounding-rockets/tracers/index.html
Mais informações sobre Poker Flat, acesse:
http://www.pfrr.alaska.edu/
Origem da Aurora Teta
Pesquisadores a Universidade de Southampton ajudaram a solucionar um longo mistério - A origem da "Aurora Teta"
Auroras são as manifestações mais visíveis do efeito solar na Terra. Elas são vistas como pinturas coloridas no céu noturno, conhecidas como luzes do norte ou do sul. Elas são causadas pelo vento solar, uma corrente de plasma - partículas atômicas eletricamente carregadas - suportando o seu próprio campo magnético, interagindo com o campo magnético da Terra.
Normalmente, a principal região para esta impressionante exibição é a "aurora oval", que fica em torno de 65-70 graus norte ou ao sul do equador, próximo das calotas polares.
No entanto, as auroras podem ocorrer em latitudes ainda mais altas. Um tipo é conhecido como "aurora teta", porque, visto de cima, parece a letra grega theta - uma figura oval com uma linha que passa pelo centro.
Embora a causa das emissões da aurora oval é razoavelmente bem conhecida, a origem da aurora teta não era clara até agora.
Os pesquisadores observaram partículas nas duas regiões (lóbulos) da magnetosfera. O plasma nos lóbulos é normalmente frio, mas observações anteriores sugerem que a aurora teta está ligada com plasma excepcionalmente quente.
Dr Robert Fear, da Universidade de Southampton (anteriormente na Universidade de Leicester, onde grande parte da pesquisa foi realizada), e autor principal do artigo publicado na revista Science desta semana, diz: "Antes, não era claro se este plasma quente foi resultado da entrada de vento solar direta através dos lóbulos da magnetosfera, ou se o plasma está de alguma forma relacionado com a folha de plasma no lado noturno da Terra."
"Uma ideia é que o processo de reconexão magnética no lado noturno da Terra provoca uma espécie de armadilha de plasma quente nas latitudes mais altas."
O mistério foi finalmente resolvido, estudando dados coletados simultaneamente pela Agência Espacial Europeia (ESA) - satélite Cluster - e o satélite da NASA - IMAGE - em 15 de setembro de 2005. Enquanto os quatro satélites Cluster estavam localizados no lóbulo magnético do hemisfério sul, o satélite IMAGE tinha uma visão ampla da aurora no hemisfério sul. Enquanto um dos satélites Cluster observava um estranho plasma energético no lóbulo, o satélite IMAGE via o "arco" da aurora theta atravessar o rastro magnético do Cluster.
"Descobrimos que a marca energética do plasma ocorre nas linhas do campo magnético em altas latitudes e que têm sido "fechada" pelo processo de reconexão magnética, que, em seguida, faz com que o plasma torne-se relativamente quente," diz o Dr. Fear.
"Porque as linhas de campo são fechadas, as observações são incompatíveis com entrada direta do vento solar. Ao testar essa e outras previsões sobre o comportamento da aurora teta, nossas observações fornecem fortes evidências de que o mecanismo de rastro do plasma é responsável pela aurora teta", acrescenta.
"O estudo destaca o processo intrigante que pode ocorrer na magnetosfera quando o campo magnético interplanetário dos pontos do vento solar seguem para o norte", acrescenta Philippe Escoubet, cientista do projeto Cluster da ESA.
"Esta é a primeira vez que a origem do fenômeno "aurora teta" foi revelado, e é graças às medições localizadas de Cluster combinado com a visão de toda a área do IMAGE que podemos entender melhor um outro aspecto da conexão Sol-Terra, ", acrescenta.
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Atividade Solar
Em outubro de 2014, a NASA observou uma mancha solar do lado esquerdo do sol. Foi a maior região ativa vista no atual ciclo solar que começou em 2008.
A foto abaixo é uma comparação da atividade solar de 17/12/2010 e 17/12/2014. Conseguimos perceber claramente, na comparação, o pico de atividade solar deste ciclo.
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Atividade Solar
A atividade solar tem impacto direto na geração da aurora boreal, como explicado na Introdução deste blog.
Em outubro de 2014, a NASA observou uma mancha solar do lado esquerdo do sol. Foi a maior região ativa vista no atual ciclo solar que começou em 2008.
Essas áreas podem ser a fonte de erupções solares tais como erupções ou ejeções da massa coronal. Regiões ativas são mais comuns no momento em que estamos, que é chamado de máximo solar, que é o pico de atividade do sol, que ocorre aproximadamente a cada 11 anos.
fonte: NASA - http://www.sciencedaily.com/releases/2014/10/141024171020.htm
A foto abaixo é uma comparação da atividade solar de 17/12/2010 e 17/12/2014. Conseguimos perceber claramente, na comparação, o pico de atividade solar deste ciclo.
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Auroras Ocorrem em Outros Planetas
Auroras ocorrem em vários planetas no nosso sistema solar, e mais brilhantes - em Júpiter - são 100 vezes mais brilhante do que os da Terra. No entanto, não há ainda auroras observadas além de Netuno.
Um novo estudo conduzido pelo conferencista Dr. Jonathan Nichols da Universidade de Leicester mostrou que processos extremamente semelhantes aos que produzem as auroras de Júpiter poderiam ser responsáveis por emissões de rádio detectadas a partir de um número de objetos fora do nosso sistema solar.
Além disso, as emissões de rádio são poderosas o suficiente para serem detectáveis através de distâncias interestelares - o que significa que auroras poderia fornecer uma maneira eficaz de observar novos objetos fora do nosso sistema solar.
Auroras ocorrem quando partículas carregadas na magnetosfera de um objeto colidem com os átomos em sua atmosfera superior, levando-os a brilhar. No entanto, antes de bater a atmosfera, essas partículas também emitem ondas de rádio para o espaço.
O estudo, que apareceu recentemente na revista Astrophysical Journal, mostra que este fenômeno não se limita ao nosso sistema solar.
Ele mostra que as emissões de rádio a partir de um número de "anãs ultra frias" podem ser causadas de uma forma muito semelhante, mas significativamente mais poderosas, do que a aurora de Júpiter.
Dr. Nichols, professor e pesquisador do Departamento de Física e Astronomia da Universidade de Leicester, disse: "Nós mostramos recentemente que versões dos processos de auroras em Júpiter são capazes de contabilizar as emissões de rádio observadas a partir de certas "anãs ultra frias" - organismos que compõem as estrelas muito mais baixas em massa - e "anãs marrons" - "estrelas fracassadas", que se encontram entre planetas e estrelas em termos de massa.
"Estes resultados sugerem fortemente que auroras ocorrem em órgãos fora do nosso sistema solar, e as emissões de rádio auroral são poderosos o suficiente - cem mil vezes mais brilhante do que Júpiter - para serem detectáveis através de distâncias interestelares"
O documento, que também envolveu pesquisadores do Centro de Física Espacial da Universidade de Boston, EUA, poderia ter grandes implicações para a detecção de planetas e objetos fora do nosso sistema solar, que não poderiam ser descobertos com outros métodos.
Além do mais, a emissão de rádio poderia nos fornecer as informações fundamentais sobre a duração do dia do planeta, a força de seu campo magnético, como o planeta interage com sua estrela-mãe e até mesmo se ele tem quaisquer luas.
Dr Nichols acrescentou: "Eu sou parte de um grupo que, recentemente, foi concebida a utilização do Low Frequency Array (LOFAR) - centralizado na Holanda, mas com estações em uma série de países do norte da Europa, incluindo o Reino Unido - para tentar observar auroras sobre exoplanetas, por isso espero obter alguns resultados interessantes em breve ".
O trabalho do Dr Nichols foi financiado pelo Science and Technology Facilities Council. O trabalho sobre exoplanetas, utilizando o LOFAR, é liderado por Philippe Zarka, baseado no Observatório CNRS, em Paris.
Auroras Ocorrem em Outros Planetas
Auroras ocorrem em vários planetas no nosso sistema solar, e mais brilhantes - em Júpiter - são 100 vezes mais brilhante do que os da Terra. No entanto, não há ainda auroras observadas além de Netuno.
Aurora no pólo norte de Júpiter - NASA
Um novo estudo conduzido pelo conferencista Dr. Jonathan Nichols da Universidade de Leicester mostrou que processos extremamente semelhantes aos que produzem as auroras de Júpiter poderiam ser responsáveis por emissões de rádio detectadas a partir de um número de objetos fora do nosso sistema solar.
Além disso, as emissões de rádio são poderosas o suficiente para serem detectáveis através de distâncias interestelares - o que significa que auroras poderia fornecer uma maneira eficaz de observar novos objetos fora do nosso sistema solar.
Auroras ocorrem quando partículas carregadas na magnetosfera de um objeto colidem com os átomos em sua atmosfera superior, levando-os a brilhar. No entanto, antes de bater a atmosfera, essas partículas também emitem ondas de rádio para o espaço.
O estudo, que apareceu recentemente na revista Astrophysical Journal, mostra que este fenômeno não se limita ao nosso sistema solar.
Ele mostra que as emissões de rádio a partir de um número de "anãs ultra frias" podem ser causadas de uma forma muito semelhante, mas significativamente mais poderosas, do que a aurora de Júpiter.
Dr. Nichols, professor e pesquisador do Departamento de Física e Astronomia da Universidade de Leicester, disse: "Nós mostramos recentemente que versões dos processos de auroras em Júpiter são capazes de contabilizar as emissões de rádio observadas a partir de certas "anãs ultra frias" - organismos que compõem as estrelas muito mais baixas em massa - e "anãs marrons" - "estrelas fracassadas", que se encontram entre planetas e estrelas em termos de massa.
"Estes resultados sugerem fortemente que auroras ocorrem em órgãos fora do nosso sistema solar, e as emissões de rádio auroral são poderosos o suficiente - cem mil vezes mais brilhante do que Júpiter - para serem detectáveis através de distâncias interestelares"
O documento, que também envolveu pesquisadores do Centro de Física Espacial da Universidade de Boston, EUA, poderia ter grandes implicações para a detecção de planetas e objetos fora do nosso sistema solar, que não poderiam ser descobertos com outros métodos.
Além do mais, a emissão de rádio poderia nos fornecer as informações fundamentais sobre a duração do dia do planeta, a força de seu campo magnético, como o planeta interage com sua estrela-mãe e até mesmo se ele tem quaisquer luas.
Dr Nichols acrescentou: "Eu sou parte de um grupo que, recentemente, foi concebida a utilização do Low Frequency Array (LOFAR) - centralizado na Holanda, mas com estações em uma série de países do norte da Europa, incluindo o Reino Unido - para tentar observar auroras sobre exoplanetas, por isso espero obter alguns resultados interessantes em breve ".
O trabalho do Dr Nichols foi financiado pelo Science and Technology Facilities Council. O trabalho sobre exoplanetas, utilizando o LOFAR, é liderado por Philippe Zarka, baseado no Observatório CNRS, em Paris.
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