20 de fevereiro de 2018

Não fique desnorteado com a troca dos polos magnéticos da Terra

Por Marco Gonzalez


Imagem que captura 4 minutos de erupções de gás ionizado do Sol atingindo a Terra (por NASA)
As linhas do campo magnético próximas à Terra
conectam o polo Norte (cor laranja) e o polo Sul (cor azul).
Parece um lugar seguro?

Evite ficar repetindo que mundo está virado de cabeça para baixo porque ele pode virar realmente, pelo menos no campo magnético.

Sim, é verdade, o campo magnético da Terra tem se alterado e, no futuro, onde era o Norte poderá ser o Sul.


Como é gerado o campo magnético da Terra?

O campo magnético da Terra, ou campo geomagnético, é gerado no interior da própria Terra.


O interior da Terra e a sua atmosfera (por Fredrik)
(1) Núcleo - parte interna, (2) Núcleo - parte externa, (3) Manto,
(4) Astenosfera, (5) Litosfera - manto superior, (6) Litosfera - crosta, 
(7) Atmosfera baixa - troposfera, estratosfera, mesosfera, e (8) Termosfera

No interior da Terra, bem no centro, há um núcleo com uma parte interna sólida (com 1.221 km de raio) e uma parte externa líquida fundida (com 2.259 km de espessura). Este conjunto é constituído principalmente de ferro, além de 20% de níquel. As camadas acima do núcleo (manto, astenosfera e litosfera) têm 2.900 km de espessura e somente depois é possível respirar.

núcleo do nosso planeta tem tamanho equivalente ao da Lua e é tão quente quanto a superfície do Sol (6.000ºC)Na fronteira entre o núcleo e o manto há uma intensa troca de calor fazendo com que o material quente suba criando correntes de convecção. Esse processo, combinado com a rotação da Terra, produz um fluxo de material quente em espiral. Nesse fluxo, as correntes elétricas podem gerar um campo magnético que, por sua vez, as intensifica e assim sucessivamente. O campo magnético cresce tanto que podemos medi-lo na superfície da Terra. Nesse processo, o níquel é crucial pois possui elétrons que se dispersam com mais facilidade que os elétrons do ferro. 
Fatores que contribuem para a formação do campo magnético da Terra (por Adpt)


Acredita-se que na parte líquida do núcleo opere uma espécie de dínamo convectivo, conhecido como geodínamo. De acordo com o modelo Glatzmaier-Roberts, o núcleo, girando com velocidade um pouco maior que a constatada na superfície da Terra, movimenta as cargas elétricas, fazendo com que o campo magnético seja mantido.

Esse mecanismo pode ser visualizado como um imã que tem seu polo negativo (polo sul, por convenção) voltado em direção ao polo norte geográfico da Terra. Como contrários se atraem, se olharmos a extremidade "norte" da agulha de uma bússola, veremos que ela aponta nessa mesma direção. O polo positivo da agulha da bússola é atraído pelo polo negativo do "imã" da Terra, seguindo a linha do campo magnético. Aliás, isso explica porque o polo norte geográfico é chamado, às vezes, de polo norte magnético, mesmo que incorretamente.

Além de tudo, o campo magnético não está distribuído uniformemente no planeta devido, entre outras causas, à existência de locais na crosta terrestre com grandes depósitos de ferro e níquel altamente magnetizados. A República Centro-Africana, por exemplo, tem o mais forte magnetismo na Terra. 

Quais os efeitos do campo magnético da Terra?

O campo magnético afeta o clima, a tectônica, a gravidade e até a rotação do nosso planeta. No entanto, ele tem uma função importante que é a de desviar a radiação solar da superfície terrestre.

Essa proteção contra os raios solares nos poupa de emissões do Sol, como os perigosos prótons de alta energia e a radiação eletromagnética, principalmente os raios-x.


Gansos em migração (por Pixabay)

Além disso, muitas espécies de animais usam o campo magnético para orientar as viagens de longa distância durante as migrações. São muitos os exemplos. As jovens tartarugas-cabeçudas usam o geomagnetismo para ajustar a direção em que nadam. Diversas aves também se socorrem das orientações do campo magnético durante os voos migratórios.

Os polos magnéticos da Terra já trocaram de lugar?

Nos últimos 20 milhões de anos, a cada 200.000 ou 300.000 anos ocorreram inversões dos polos magnéticos. Essas inversões podem ser classificadas como "reversões", quando há uma troca completa dos polos magnéticos, ou "excursões", quando elas são temporárias e incompletas. Estas últimas se caracterizam por movimentações temporárias dos pólos magnéticos, podendo inclusive ultrapassar o equador e voltar. A última reversão, chamada Brunhes-Matuyama, ocorreu há aproximadamente 780 mil anos. Uma excursão, conhecida como evento Laschamp, ocorreu há cerca de 41 mil anos.

Há evidências de 171 inversões do campo magnético da Terra nos últimos 71 milhões de anos. Informações sobre a direção e a intensidade do geomagnetismo podem ser obtidas na análise de qualquer material que tenha componentes que se orientem pelo campo magnético e tenham seus posicionamentos fixados. Esses materiais são usualmente rochas de diferentes idades com diferentes direções de magnetização, como as geradas a partir de fluxos de lava antigos. O magnetismo de minerais ricos em ferro na lava derretida assume uma orientação e, com o resfriamento e a solidificação, essa orientação é preservada. Também em fragmentos de jarros de cerâmica e argila muito antigos podem ser detectadas pequenas alterações do campo magnético.

Os polos magnéticos da Terra podem trocar de lugar novamente? 

Observando a periodicidade das inversões, a próxima já está atrasada. Já foram detectadas alterações no campo magnético da Terra indicando que há uma possibilidade significativa dela ocorrer. Um desses sinais é o enfraquecimento de 15% no campo magnético do nosso planeta nos últimos 200 anosDe qualquer forma, alguns cientistas acreditam que as inversões geomagnéticas são de natureza aleatória e não periódica. 

Estima-se que o campo magnético da Terra possa ter uma inversão nos próximos 2.000 anos, mas, pelo menos agora, é difícil ter maior precisão. Note que a previsão do comportamento do núcleo da Terra, com todas as camadas de rochas acima dele, apresenta muito maior dificuldade quando comparada com as previsões climáticas, que já têm imprecisões significativas. Entretanto, as observações, embora escassas e indiretas, não são nulas. Há uma rede global de observatórios terrestres e satélites em órbita que podem detectar modificações no campo magnético e, a partir daí, deduzirem-se alterações no núcleo do nosso planeta.

Quais impactos sofrerá a Terra quando uma inversão no geomagnetismo acontecer?

Durante o processo de inversão, que pode durar séculos, ocorre um enfraquecimento do escudo magnético que nos protege dos raios solares e dos raios cósmicos. Esse enfraquecimento permitirá que a radiação chegue à superfície da Terra. Áreas do planeta ficariam inabitáveis ​​e aconteceriam extinções de muitas espécies de seres vivos. Antes disso, porém, os satélites em órbita sofreriam danos que trariam prejuízos às tecnologias das quais somos dependentes. Esses prejuízos alcançariam celulares, eletrodomésticos e GPS, além de serviços essenciais, como hospitais. 


Tempestade solar ocorrida em 31 de agosto de 2012 (por NASA)

As  tempestades solares podem nos dar uma ideia dos grandes transtornos que aconteceriam. 

Em 2003, a tempestade Halloween causou apagões na rede elétrica da Suécia, inclusive afetando a aviação ao exigir a alteração em rotas e horários de voos. 


Tempestade Halloween, de 2003 (por Joshua)
Imagem composta de uma aurora vista pelo satélite DMSP em 30 de outubro de 2003 

Em 13 de março de 1989, toda a província de Quebec, no Canadá, sofreu um apagão elétrico causado por uma tempestade solar. Três dias antes havia sido observada uma explosão poderosa no Sol que liberou uma nuvem de gás de bilhões de toneladas com energia equivalente a milhares de bombas nucleares. Essa nuvem se dirigiu para a Terra em alta velocidade e causou interferências de rádio de ondas curtas. Houve um bloqueio dos sinais da Radio Free Europe para a Rússia e o Kremlin chegou a ser acusado do fato, mas a culpa era do Sol.

Há alguma boa notícia?

Sim, sabe-se que a deriva continental alterou a distribuição dos continentes no globo terrestre e foi verificado que o grau de assimetria dessa distribuição, em relação à linha do equador, tem correlação inversa com o ritmo das inversões magnéticas. Há cerca de 200 milhões de anos havia um único supercontinente, o Pangea, que concentrava toda a massa continental.

No período de 200 a 80 milhões de anos atrás, as inversões magnéticas eram mais frequentes (até dez vezes em cem milhões de anos). Após, elas desapareceram por quase 40 milhões de anos provavelmente devido à reorientação do manto e da crosta e ao reposicionamento dos polos geográficos e magnéticos em aproximadamente 30°. Este processo é conhecido como "true wander polar" e está associado a alterações na distribuição da densidade do manto.

Portanto, há esperanças de que o núcleo da Terra não faça novas loucuras. Mas, se e quando os polos magnéticos se inverterem e tudo de ruim acontecer, ainda que não houver para onde fugir, lembre-se de que teremos dois consolos: (i) a culpa não será nossa – poderemos culpar o Sol, a física ou a própria Terra – e (ii) presenciaremos uma catástrofe totalmente democrática.

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