Pesquisas sobre auroras e correntes induzidas geomagneticamente revelam que o ângulo de choques interplanetários contra o campo magnético da Terra influencia criticamente a gravidade das correntes que afetam as infraestruturas elétricas. Choques diretos tendem a induzir correntes mais fortes, o que pode levar a quedas de energia generalizadas. Prever esses choques pode ajudar a mitigar riscos à infraestrutura crítica.
Cientistas descobrem que choques interplanetários que atingem o campo magnético da Terra de frente causam correntes elétricas mais potentes no nível do solo, ameaçando oleodutos e cabos submarinos.
Auroras são causadas por partículas do sol atingindo o campo magnético da Terra — mas esses impactos também causam correntes geomagneticamente induzidas no nível do solo, o que pode danificar a infraestrutura que conduz eletricidade. Cientistas que estudam essas correntes para proteger infraestrutura crítica realizaram a primeira pesquisa que compara choques interplanetários a medições em tempo real de correntes geomagneticamente induzidas, mostrando que o ângulo do impacto dos choques é essencial para prever possíveis danos à infraestrutura: choques que atingem o campo magnético em um ângulo produzem correntes menos potentes.
O Impacto dos Choques Interplanetários na Infraestrutura
As auroras têm inspirado mitos e presságios por milênios — mas somente agora, com a tecnologia moderna dependente de eletricidade, estamos apreciando seu verdadeiro poder. As mesmas forças que causam auroras também causam correntes que podem danificar a infraestrutura que conduz eletricidade, como oleodutos. Agora, cientistas escrevendo em Fronteiras em Astronomia e Ciências Espaciais demonstraram que o ângulo de impacto de choques interplanetários é fundamental para a força das correntes, oferecendo uma oportunidade de prever choques perigosos e proteger infraestruturas críticas.
“As auroras e as correntes induzidas geomagneticamente são causadas por fatores climáticos espaciais semelhantes”, explicou o Dr. Denny Oliveira, da NASAGoddard Space Flight Center, autor principal do artigo. “A aurora é um aviso visual que indica que correntes elétricas no espaço podem gerar essas correntes geomagneticamente induzidas no solo.”
“A região auroral pode se expandir muito durante tempestades geomagnéticas severas”, ele acrescentou. “Normalmente, seu limite mais ao sul é em torno de latitudes de 70 graus, mas durante eventos extremos pode cair para 40 graus ou até mais, o que certamente ocorreu durante a tempestade de maio de 2024 — a tempestade mais severa nas últimas duas décadas.”
Luzes, Cor, Ação
Auroras são causadas por dois processos: ou partículas ejetadas do sol atingem o campo magnético da Terra e causam uma tempestade geomagnética, ou choques interplanetários comprimem o campo magnético da Terra. Esses choques também geram correntes induzidas geomagneticamente, que podem danificar a infraestrutura que conduz eletricidade. Choques interplanetários mais poderosos significam correntes e auroras mais poderosas — mas choques frequentes e menos poderosos também podem causar danos.
“Indiscutivelmente, os efeitos deletérios mais intensos na infraestrutura de energia ocorreram em março de 1989 após uma severa tempestade geomagnética — o sistema Hydro-Quebec no Canadá foi desligado por quase nove horas, deixando milhões de pessoas sem eletricidade”, disse Oliveira. “Mas eventos mais fracos e frequentes, como choques interplanetários, podem representar ameaças aos condutores de aterramento ao longo do tempo. Nosso trabalho mostra que correntes geoelétricas consideráveis ocorrem com bastante frequência após choques, e elas merecem atenção.”
Acredita-se que choques que atingem a Terra de frente, em vez de em um ângulo, induzem correntes geomagneticamente induzidas mais fortes, porque comprimem mais o campo magnético. Os cientistas investigaram como as correntes geomagneticamente induzidas são afetadas por choques em diferentes ângulos e horas do dia.
Para fazer isso, eles pegaram um banco de dados de choques interplanetários e o cruzaram com leituras de correntes induzidas geomagneticamente de um gasoduto de gás natural em Mäntsälä, Finlândia, que geralmente fica na região auroral durante os períodos ativos. Para calcular as propriedades desses choques, como ângulo e velocidade, eles usaram dados de campo magnético interplanetário e vento solar. Os choques foram divididos em três grupos: choques altamente inclinados, choques moderadamente inclinados e choques quase frontais.
Ângulo de ataque
Eles descobriram que mais choques frontais causam picos mais altos em correntes geomagneticamente induzidas, tanto imediatamente após o choque quanto durante a subtempestade seguinte. Picos particularmente intensos ocorreram por volta da meia-noite magnética, quando o polo norte estaria entre o sol e Mäntsälä. Subtempestades localizadas neste momento também causam um brilho auroral impressionante.
“Correntes moderadas ocorrem logo após o impacto da perturbação, quando Mäntsälä está próximo do anoitecer, horário local, enquanto correntes mais intensas ocorrem por volta da meia-noite, horário local”, disse Oliveira.
Como os ângulos desses choques podem ser previstos até duas horas antes do impacto, essas informações podem nos permitir implementar proteções para redes elétricas e outras infraestruturas vulneráveis antes que os choques mais fortes e diretos aconteçam.
“Uma coisa que os operadores de infraestrutura de energia poderiam fazer para proteger seus equipamentos é gerenciar alguns circuitos elétricos específicos quando um alerta de choque é emitido”, sugeriu Oliveira. “Isso evitaria que correntes induzidas geomagneticamente reduzissem a vida útil do equipamento.”
No entanto, os cientistas não encontraram correlações fortes entre o ângulo de um choque e o tempo que ele leva para atingir e então induzir uma corrente. Isso pode ser porque mais registros de correntes em diferentes latitudes são necessários para investigar esse aspecto.
“Os dados atuais foram coletados apenas em um local específico, ou seja, o sistema de gasodutos de gás natural de Mäntsälä”, alertou Oliveira. “Embora Mäntsälä esteja em um local crítico, ele não fornece uma imagem mundial. Além disso, os dados de Mäntsälä estão faltando vários dias no período investigado, o que nos forçou a descartar muitos eventos em nosso banco de dados de choque. Seria bom ter empresas de energia em todo o mundo tornando seus dados acessíveis a cientistas para estudos.”
