Grupo prevê ocorrência de fenômenos solares

Pesquisadores trabalham com sistemas de suporte baseados em algoritmos inteligentes


Clima espacial é um termo referente a fenômenos que ocorrem no Sol – explosões solares, ejeções de massa coronal, ventos solares – e que, dependendo da intensidade, podem danificar satélites, distorcer sinais de GPS principalmente em voos que cruzam os polos, causar problemas de saúde em astronautas devido à radiação, comprometer as telecomunicações e a transmissão de energia na Terra, entre outros impactos. Prever a ocorrência desses fenômenos com antecedência, a fim de prevenir ou diminuir esses danos, é o objetivo do grupo HighPIDS (High Performance Intelligent Decision Systems), sediado na Faculdade de Tecnologia (FT) da Unicamp, em Limeira.

Fundado em 2015, o HighPIDS tem à frente os professores André Gradvohl, Ana Estela Silva e Guilherme Coelho, que orientam mais de 30 alunos de iniciação científica e de pós-graduação. “O grupo trabalha com projeto e implementação de sistemas de suporte à decisão baseados em algoritmos inteligentes, que funcionam em computadores de alto desempenho. Dentre as pesquisas estão as de algoritmos para previsão do clima espacial. Quanto maior a antecedência na previsão desses eventos solares, melhor a tomada de decisões para mitigar seus efeitos, por exemplo, reposicionando satélites para que não sejam atingidos; alertando astronautas a procurarem os locais mais revestidos da estação espacial ou ajustando os GPS em caso de alterações”, explica André Gradvohl.

Segundo o professor da FT, o Sol passa por ciclos de atividade de aproximadamente 11 anos cada, mas que não são bem definidos. “Nesse período, ele tem picos de máximo de atividade solar, com muitas explosões e outros fenômenos acontecendo, e picos de mínimo de atividade, em que fica muito calmo, com poucos e pequenos eventos que não nos afetam. Estamos justamente num momento de transição de ciclos, saindo do mínimo e subindo de escala até um provável início de máximo.”

Gradvohl compara o Sol a uma bomba de hidrogênio funcionando ininterruptamente e afirma que os principais fenômenos são as explosões solares. “Existem campos magnéticos de polaridades invertidas (positivo e negativo) que, quando se aproximam, formam arcos magnéticos; quando essas manchas solares são muito intensas, os polos se rompem: imagine um arco de partículas que se quebra, lançando no espaço essas partículas, que podem vir carregadas em direção à Terra. As explosões são os fenômenos que mais preocupam e que queremos prever com mais antecedência.”

Foto: Scarpa
O professor André Gradvohl, um dos coordenadores do grupo: “Nossa expectativa é de que, com mais dados a respeito do Sol, possamos obter algoritmos de previsão ainda melhores”

Existem cinco níveis de explosões solares, conforme o pesquisador: nos níveis A e B, elas são fracas, o C é intermediário, o nível M é considerado forte, mas sem causar tantos impactos, e o nível X é o extremo. “Em 1988 aconteceu uma explosão de classe X que causou um blecaute no Canadá, por exemplo – é o evento mais emblemático que temos porque realmente foi uma explosão muito grande. Outro fenômeno é de ejeções de massa coronal: explosões que também lançam partículas carregadas no espaço, mas de intensidade menor que as explosões solares.”

André Gradvohl observa que a Terra possui uma proteção natural contra a radiação solar, a magnetosfera. “Existem dois polos, o norte magnético e o sul magnético que, como se fossem um ímã, geram em torno do planeta essa magnetosfera. Quando as explosões ou ventos solares atingem a Terra, esse escudo faz com que as partículas migrem em direção aos polos – as auroras boreal (no hemisfério norte) e austral (no hemisfério sul), em que o céu brilha nessas regiões, são decorrentes desses fenômenos. Se não houvesse essa camada de proteção natural, provavelmente não estaríamos aqui.”


Física solar

De acordo com o professor da Unicamp, alguns centros no exterior dedicam-se à previsão de eventos solares, mas ainda não existe um mecanismo automático e seguro de previsão, que é realizada geralmente por físicos, mediante análise de todo um conjunto de dados brutos. Essas informações vêm do Space Weather Prediction Center (SWPC), órgão do National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), do governo dos Estados Unidos, e dos satélites Solar and Heliospheric Observatory (SOHO) e Solar Dynamics Observatory (SDO), que fazem parte da Agência Espacial Americana (Nasa). “Esses centros costumam antecipar os fenômenos e prever um blecaute de rádio em determinada área do planeta ou o momento em que as transmissões serão mais complicadas.”

O coordenador do HighPIDS conta que a partir desta enorme massa de dados (ou Big Data), seu grupo em Limeira vem trabalhando para tentar prever a ocorrência de explosões solares com 24, 48 e até 72 horas de antecedência, com taxas de acertos superiores a 90%. “Além disso, nossas pesquisas buscam correlações entre outros eventos físicos que antecedem às explosões solares, com o intuito de ajudar os astrofísicos a compreenderem melhor a física solar.”

Atualmente, diz o professor, há um doutorado, dois mestrados e três iniciações científicas em andamento sobre o tema, sendo que já foi defendido outro mestrado e concluídos vários trabalhos de iniciação. “Uma pesquisa de doutorado que estou orientando, juntamente com meus parceiros, é do aluno Tiago Cinto, com a expectativa de ampliarmos a precisão da previsão e o seu horizonte, por exemplo, de 72 horas para uma semana, o que tornaria este trabalho inédito na literatura.”


Sonda Parker

Os pesquisadores do HighPIDS aguardam com grande expectativa os dados a serem enviados pela sonda solar Parker, lançada em 11 de agosto do cabo Canaveral, na Flórida, com uma tecnologia que mais se aproximará do Sol, a uma distância de seis milhões de quilômetros do astro – nunca se chegou tão perto. A viagem está prevista para dois meses e meio, a 700 mil km/hora (é o objeto mais rápido construído pelo homem), com uma carona da sonda na gravidade de Vênus para melhor ajustar a sua órbita ao redor do Sol – procedimento que se repetirá sete vezes em quase sete anos, período em que serão coletados dados para determinar a estrutura e a dinâmica do campo magnético coronal solar.

Foto: Reprodução
Uma explosão solar

“Nossa expectativa é de que, com mais dados a respeito do Sol, possamos obter algoritmos de previsão ainda melhores, com taxas de acerto mais precisas e com antecedência maior”, prevê André Gradvohl. “Já acumulamos bastante conhecimento sobre o Sol, mas uma das dúvidas existentes é por que a coroa solar possui uma temperatura bem mais alta que a do núcleo – sendo uma bomba de hidrogênio, teoricamente, o núcleo deveria ser mais quente que a coroa. Uma das suspeitas é de que outros componentes químicos e físicos mantêm o calor externamente ao núcleo.”

Outra informação esperada da sonda Parker, salienta o professor da Unicamp, é sobre como se comporta o campo magnético solar. “Percebemos que aparecem manchas e que elas causam as explosões, mas não entendemos a física, ou seja, o que faz as manchas surgirem. A partir das informações que os equipamentos devem trazer, vamos gerar teorias a respeito. A questão do campo magnético interessa particularmente ao nosso grupo, pois se os físicos decifrarem melhor esse mecanismo, obteremos mais informações para ajudar na previsão. Agora em setembro houve um primeiro teste dos equipamentos da sonda e tudo funcionou muito bem.”

Mais informações no site do grupo HighPIDS: https://highpids.ft.unicamp.br

 

 

Imagem de capa JU-online

Audiodescrição: ilustração com representação gráfica dos efeitos do clima espacial na Terra, onde há, no canto inferior esquerdo, parte do Sol, em imagem aproximada de sua superfície, permitindo ver uma explosão com fogo saindo da superfície e projetando-se para a direita. Há vários traçados paralelos em várias direções, iguais a meridianos em toda tela. No canto superior direito, em tamanho reduzido, o planeta Terra. As cores prevalecentes na ilustração são amarelo, laranja, vermelho e roxo. Imagem 1 de 1.