Uma camada densa de moléculas e partículas eletricamente carregadas, chamada ionosfera, paira na atmosfera superior da Terra, começando a cerca de 60 quilômetros acima da superfície do planeta e se estendendo além de 1.000 km. Radiação solar proveniente das partículas acima de buffets suspensas na camada atmosférica. Os sinais de rádio vindos de baixo refletem a ionosfera de volta aos instrumentos no solo. Onde a ionosfera se sobrepõe aos campos magnéticos, o céu entra em erupção com luzes brilhantes que são incríveis de se ver.
Onde está a ionosfera?
Várias camadas distintas compõem a atmosfera da Terra, incluindo a mesosfera, que começa a 50 km, e a termosfera, que começa a 85 km. A ionosfera consiste em três seções na mesosfera e na termosfera, denominadas camadas D, E e F, de acordo com o Centro de Educação Científica da UCAR.
Radiação ultravioleta extrema e raios X do sol bombardeiam essas regiões superiores da atmosfera, atingindo os átomos e moléculas contidas nessas camadas. A poderosa radiação desaloja elétrons carregados negativamente das partículas, alterando a carga elétrica dessas partículas. A nuvem resultante de elétrons livres e partículas carregadas, chamadas íons, levou ao nome "ionosfera". O gás ionizado, ou plasma, se mistura com a atmosfera neutra mais densa.
A concentração de íons na ionosfera varia com a quantidade de radiação solar que cai na Terra. A ionosfera cresce densa com partículas carregadas durante o dia, mas essa densidade diminui à noite quando partículas carregadas se recombinam com elétrons deslocados. Camadas inteiras da ionosfera aparecem e desaparecem durante esse ciclo diário, de acordo com a NASA. A radiação solar também flutua ao longo de um período de 11 anos, o que significa que o sol pode emitir mais ou menos radiação dependendo do ano.
Explosões solares explosivas e rajadas de vento solar provocam mudanças repentinas na ionosfera, unindo-se a ventos de grandes altitudes e sistemas climáticos severos que estão se formando na Terra abaixo.
Ilumine os céus
A superfície escaldante do sol expele fluxos de partículas altamente carregadas, e esses fluxos são conhecidos como vento solar. De acordo com o Marshall Space Flight Center da NASA, o vento solar voa pelo espaço a cerca de 40 km por segundo. Ao atingir o campo magnético da Terra e a ionosfera abaixo, os ventos solares desencadeiam uma reação química colorida no céu noturno chamada aurora.
Quando os ventos solares chicoteiam a Terra, o planeta permanece protegido atrás de seu campo magnético, também conhecido como magnetosfera. Gerada pela agitação do ferro fundido no núcleo da Terra, a magnetosfera envia radiação solar correndo em direção a um ou outro pólo. Lá, as partículas carregadas colidem com produtos químicos em movimento na ionosfera, gerando as auroras fascinantes.
Os cientistas descobriram que o próprio campo magnético do sol esmaga o mais fraco da Terra, deslocando as auroras para o lado noturno do planeta, conforme relatado pela Popular Mechanics.
Perto dos círculos ártico e antártico, as auroras riscam o céu todas as noites, de acordo com a National Geographic. As cortinas coloridas de luz, conhecidas como aurora boreal e aurora austral, respectivamente, ficam a cerca de 1.000 milhas acima da superfície da Terra. As auroras brilham em verde-amarelo quando íons atingem partículas de oxigênio na ionosfera inferior. A luz avermelhada geralmente floresce ao longo das bordas das auroras, e roxos e azuis também aparecem no céu noturno, embora isso aconteça raramente.
"A causa da aurora é um pouco conhecida, mas não está totalmente resolvida", disse Toshi Nishimura, geofísico da Universidade de Boston. "Por exemplo, o que causa um tipo específico de cor da aurora, como o roxo, ainda é um mistério."
Quem é o Steve?
Além das auroras, a ionosfera também recebe outros impressionantes espetáculos de luzes.
Em 2016, os cientistas cidadãos descobriram um fenômeno particularmente atraente, que os cientistas lutavam para explicar, informou anteriormente o site da irmã da Live Science, Space.com. Rios brilhantes de luz branca e rosada corriam sobre o Canadá, que fica mais ao sul do que a maioria das auroras parece. Ocasionalmente, traços de verde se juntavam à mistura. As luzes misteriosas foram nomeadas Steve em homenagem ao filme de animação "Over the Hedge" e mais tarde foram rebatizadas como "Fortes Fortes de Velocidade de Emissão Térmica Forte" - ainda STEVE, para abreviar.
"Estudamos a aurora há centenas de anos e não conseguimos explicar, e ainda não podemos, o que Steve é", disse Gareth Perry, cientista do clima espacial do Instituto de Tecnologia de Nova Jersey. "É interessante porque suas emissões e propriedades são diferentes de qualquer outra coisa que observamos, pelo menos na óptica, na ionosfera".
De acordo com um estudo de 2019 da revista Geophysical Research Letters, as faixas verdes no STEVE podem se desenvolver de maneira semelhante à forma tradicional das auroras, à medida que partículas carregadas chovem na atmosfera. No STEVE, no entanto, o rio de luz parece brilhar quando partículas dentro da ionosfera colidem e geram calor entre si.
Comunicação e navegação
Embora as reações na ionosfera pintem o céu com tons brilhantes, elas também podem interromper os sinais de rádio, interferir nos sistemas de navegação e às vezes causar apagões generalizados de energia.
A ionosfera reflete transmissões de rádio abaixo de 10 megahertz, permitindo que militares, companhias aéreas e cientistas conectem sistemas de radar e comunicação a longas distâncias. Esses sistemas funcionam melhor quando a ionosfera é lisa, como um espelho, mas podem ser interrompidos por irregularidades no plasma. As transmissões de GPS passam pela ionosfera e, portanto, apresentam as mesmas vulnerabilidades.
"Durante grandes tempestades geomagnéticas ou eventos climáticos espaciais, as correntes podem induzir outras correntes no solo, redes elétricas, tubulações etc. e causar estragos", disse Perry. Uma dessas tempestades solares causou o famoso apagão de Quebec em 1989. "Trinta anos depois, nossos sistemas elétricos ainda estão vulneráveis a esses eventos".
Os cientistas estudam a ionosfera usando radares, câmeras, instrumentos ligados a satélite e modelos de computador para entender melhor a dinâmica física e química da região. Armado com esse conhecimento, eles esperam prever melhor as rupturas na ionosfera e evitar problemas que podem causar no terreno abaixo.
