Ondas Curtas - Indices geofísicos das condicoes de propagacao
Índices Geofísicos das Condições de Propagação
Os Alertas Geofísicos nos dizem o que podemos ouvir
Interpretando a propagação em função dos Índices de Atividade Solar e Terrestre
Questões gerais sobre a Meteorologia Espacial
Significado dos ícones de Raios X e Campo Geomagnético
Indicadores do Tempo Espacial - Atividade segundo escala NOA
Fontes de Informação em Tempo Real
Condições em tempo real do Fluxo de Raios-X e Campo Magnético
Fornecido por n3kl.org
SOHO Extreme ultraviolet Imaging Telescope (EIT) full-field Fe IX, X 284 Å images from NASA Goddard Space Flight Center
Histórico dos Índices K e A
Condições do Tempo Espacial
Condições do Vento Solar em tempo real
Ciclo Solar - Progressão do Número de Manchas Solares
A propagação das ondas de radio na ionosfera é afetada por um grande numero de fatores físicos : raios cósmicos, partículas atômicas, radiação solar e outros.
Este guia é baseado principalmente em informações tornadas disponíveis pelo instituto americano USNOAA ( United States National Oceanic and Atmospheric Administration's Sape Environment Services Center ) - SESC - baseado em Boulder, no estado do Colorado. As transmissões de rádio dos Alertas Geofísicos são primariamente direcionadas para usuários nos Eua e na região do PAcifico, devido a presença nestas regiões das estações de radio WWV e WWVH, onde são melhores recebidas. Entretanto, os dados apresentados nas transmissões são úteis com abrangência mundial, e as condições de propagação podem ser tais que uma ou ambas estações podem ser recebidas surpreendente bem ao longo do mundo.
Um dos métodos mais simples e baratos de se entender melhor o estado corrente das condições de propagação de radio em ondas curtas, é através da monitoração da Transmissão dos Alertas Geofísicos realizadas a cada 18 minutos apos cada hora pelas estações de rádio WWV do U.S. National Institue of Standards and Technology, localizadas no Forte Collins, no Colorado, a apos 45 minutos de cada hora através da WWHV localizada na ilha Kauau no Hawai.
A WWV transmite continuamente nas freqüências de 2.5, 5, 10, 15 e 20 MHz e a WWVH transmite em 2.5, 10 e 15 MHz.
Aqui no Brasil, pode-se sintonizar com facilidade em 10000, 15000 e 20000 kHz. No inverno, é normal sintonizarmos também em 5000 kHz a partir de Colorado e até em 2.500 kHz.
Estas transmissões de 45 segundos de Alertas Geofísicos representam a natureza corrente do ambiente terrestre-solar. Elas são produzidas pelo NOAA ( National Oceanic and Atmospheric Administration's Space Environment Services Center ). Este centro opera uma rede de sensores em nível mundial que continuamente observam as condições entre a Terra e o Sol. Um ouvinte familiar com estes tipos de informações apresentados pode obter uma surpreendente visão de como os fenômenos naturais são primariamente responsáveis pelas comunicações de longa distancia em ondas curtas e como as afetam no momento assim como no futuro próximo.
Atualizados a cada 3 horas se iniciando em 00:00 UTC, os Alertas Geofísicos são relacionados com dois primários tipos de interação Sol-Terra : radiação eletromagnética e atividade geomagnética ( as quais incluem efeitos de emissões de partículas solares subatômicas ). Os efeitos de cada um são sumarizados a seguir :
O espectro eletromagnético do Sol é um continuo espalhamento de radiação não só infravermelha, visível e de comprimentos de onda ultravioleta, mas também porções de rádio, raios X e acima. Os sensores na Terra e no espaço observam continuamente porções especificas do espectro de energia do Sol para monitorar os seus níveis e prover aos cientistas indicações de quando ocorrem eventos significativos.
As emissões solares nesta categoria são todas de natureza eletromagnética, o que significa, se movem a velocidade da luz. Os eventos detectados no Sol nestes comprimentos de onda começam a afetar o ambiente da Terra apos 8 minutos aproximadamente de ocorreram.
Em adição a radiação eletromagnética , o Sol constantemente ejeta matéria na forma de partículas atômicas e subatômicas. Consistindo tipicamente de elétrons, prótons, e núcleos de Helio, este tênue gás é acelerado a velocidades acima da velocidade de escape gravitacional do Sol e desta forma, se move em direção ao sistema solar. O termo coletivo para a formação do gás e das partículas é denominado de Vento Solar. O período de rotação aproximado de 27 dias do Sol resulta em nuvens sendo desprendidas para fora em um padrão espiral, o qual, na distancia Terra-SOl, se sobrepõem a Terra por trás conforme esta se move ao longo de sua órbita.
Conforme as nuvens se encontram com a Terra, o campo geomagnético e a atmosfera terrestre previnem as partículas do vento solar de atingir o planeta diretamente. As interações magnéticas entre as nuvens e o campo magnético causam nas partículas do vento solar a fluir em torno do campo, formando um buraco parecido com uma casca com a Terra no centro. O buraco, conhecido como a Magnetosfera da Terra, é realmente distorcida à uma forma de cometa com a cabeça do cometa sempre apontada diretamente ao vento solar, e a cauda diretamente para fora. Na ausência de atividade solar significativa, o vento solar é uniforme com uma velocidade de aproximadamente 400 km por segundo. Sob estas condições, a magnetosfera da Terra se mantém com uma forma e orientação regularmente constante.
Quando os distúrbios ocorrem no Sol, algumas nuvens de partículas solares podem ser explodidas a velocidade tremendas. Conforme estas nuvens de partículas solares de alta velocidade se encontram com a magnetosfera terrestre, esta se torna perturbada, alterando a intensidade e direção do campo magnético terrestre. Isto é análogo a uma biruta de vento no alto de um prédio em uma rajada de vento; altas velocidades repentinas podem atingi-la e causar que se gire. Ainda, mudanças na densidade e velocidade do vento solar pode causar outras anomalias referidas como sendo "impulsos súbitos" ( SI sudden impulse ).
A atividade geomagnética, incluindo as variações causadas pelas particular solares no campo magnético são cuidadosamente monitoradas por instrumentos tanto na Terra como no espaço. Altos níveis de atividade geomagnética agem diretamente na degradação da habilidade para ionosfera a propagar sinais de radio em alta freqüência ( HF ). Logo, estas são de grande interessa aos usuários desta porção do espectro de radio freqüência. Da mesma forma que as porções de radiação eletromagnética saídos do Sol, as atividades geomagnéticas compreendem outra família de interações observadas e reportadas por grupos tais quais o IPS e SESC ( os institutos que realizam o monitoramento destas atividades ).
As Transmissões dos Alertas Geofísicos
Estas consistem de três seções primarias para descrever o ambiente Solar-Terrestre : a mais recente informação, e depois um sumario da atividade das ultimas 24 horas, e finalmente, uma previsão para as próximas 24 horas. A palavra real de cada seção da transmissão é explicada a seguir com uma breve descrição do que está sendo reportado. O jargão similar é também usado em outras transmissões, logo, o exemplo da WWV é relevante para outros reportes.
"Solar-terrestrial indices for (UTC Date) follow: Solar flux (number) and (estimated) Boulder A index (number) . Repeat, solar flux (number) and (estimated) Boulder A index (number) . The Boulder K index at (UTC time) on (UTC Date) was (number) repeat (number) ."
"Seguem os índices solares-terrestres para ( data UTC ) : fluxo solar ( numero ) e índice Boulder A estimado ( numero ). Repito, fluxo solar ( numero ) e índice Boulder A estimado ( numero ). O índice Boulder K em ( hora UTC ) em ( data UTC ) foi ( numero ) repito ( numero )."
Considerando que o índice final A não está disponível até 00:00 UTC, a palavra "estimado" é usada para os anúncios de 18:00 e 21:00 UTC.
O Fluxo Solar é uma medida da intensidade das emissores solares de radio na freqüência de 2800 MHz feita usando um radio telescópio localizado em Ottawa, Canadá. Conhecido também como a fluxo 10.7 cm ( o comprimento de onda do sinal de radio em 2800 MHz ), esta emissão de radio solar tem sido apresentada como proporcional a atividade das manchas solares. Adicionalmente, o nível das emissões ultravioletas e raios X do Sol é primariamente responsável pos causar a ionização na camada superior da atmosfera terrestre. São estas emissões que produzem as "camadas" ionizadas envolvidas na propagação das ondas curtas de radio através de longas distancias.
O numero do fluxo solar reportado na transmissão é em unidades de fluxo solar ( s. f. u. ) e é registrado diariamente em Ottawa as 17:00 UTC para ser direcionado ao SESC. O intervalo das leituras do fluxo solar se inicia a partir do mínimo teórico de aproximadamente 67 até o numero observado realmente maior que 300. Números baixos de fluxos solares dominam durante as porções inferiores do clico solar de manchas de 11 anos, aumentando conforme o ciclo procede com o fluxo solar médio sendo um indicador de razoável confiabilidade do comportamento do ciclo em longo prazo. 1 s.f.u. é igual a 10-22 Watts/metro2.
O índice A é uma quantidade media da medida da atividade geomagnética derivada de uma serie de medidas físicas. Magnetômetros medem diferenças entre a orientação corrente da magnetosfera e a compara ao que seria sob condições geomagnéticas "quietas". Mas existe mais a ser aprendido com o significado do índice Boulder A reportado no Alerta Geofísico. O índice Boulder A no anuncio é o índice A de 24 horas derivado a partir do 8 índices de 3 horas registrados em Boulder. A primeira estimativa é feita usando os seis índices Boulder K disponíveis naquelas horas ( 00:00 a 18:00 UTC ) e a melhor previsão do SESC para os restantes dois índices K. Para fazer tais previsões, os analistas do SESC examinam as tendências presentes e outros indicadores geomagnéticos. As 21:00 UTC, o próximo índice Boulder K observado é medido e o índice A estimado é reavaliado e atualizado se necessário. As 00:00 UTC, o oitavo e ultimo índice Boulder K é medido e o índice Boulder A real é produzido. Para o anuncio de 00:00 UTC e todos os anúncios subseqüentes a palavra "estimado" é eliminada e o índice Boulder A real é utilizado.
O conceito base do índice A é prover uma fotografia de longa duração da atividade geomagnética usando medidas medias tanto através de algum intervalo de tempo como de um intervalo de estações através do globo ( ou ambos ). Os números apresentados como índices A são o resultado de processos de diversas etapas : primeiro, a leitura de um magnetômetro é tomada para produzir o índice K para aquela estação ( veja o índice K abaixo ) ; o índice K é ajustado para a localização geográfica da estação para produzir um "índice a" ( não há erro de digitação aqui, a letra "a" minúscula é usada aqui ) para aquele período de 3 horas; e finalmente uma média de coleção de índices é produzido para um índice A geral para o intervalo de hora ou região de interesse,
O intervalo do índice A e a minúsculo varia em valor de 0 a 400 e são derivados de índices K baseados na tabela de equivalentes mostrados no Apêndice ao final.
O índice K é o resultado de 3 horas de medida de magnetometro comparando a orientação e intensidade da corrente do campo geomagnético ao que teria sido sob condições geomagnéticas "quietas". As medidas de índice K são feitas em sítios ao longo do globo e cada uma é cuidadosamente ajustada para as características de sua localidade. A escala usada é quase logarítmica, aumentando conforme o campo geomagnético se torna mais perturbado. O intervalo do índice K varia de 0 a 9.
Nos Alertas geofísicos, o índice K usado é geralmente derivado de medidas feitas de magnetometro localizado no Observatório de Table Mountain logo ao norte de Boulder, Colorado. A cada 3 horas novos índices K são determinados e as transmissões são atualizadas.
Condições para as passadas 24 horas
"Solar-terrestrial conditions for the last 24 hours follow:
Solar activity was (Very low, Low, Moderate, High, or Very high) , the geomagnetic field was (Quiet, Unsettled, Active, Minor storm, Major storm, Severe storm) ."
"Seguem as condições terrestres-solares para as ultimas 24 horas :
A atividade solar foi ( Muito baixa, Baixa, Moderada, ALta ou Muito alta ), o campo geomagnético estava ( Quiete, Não estabelecido, Ativo, Tempestade menor, Tempestade maior, Tempestade severa )."
Foto do Sol obtida do espaço
A atividade solar é uma medida de energia liberada na atmosfera solar, geralmente observada por detectores de raios X nos satélites em órbita terrestre. Um pouco diferente das medições de longo prazo de Fluxo Solar, os dados de Atividade Solar provêem uma visão geral das emissões de raios X que excederam níveis pré estabelecidos. O cinco termos padrões listados correspondem ao seguintes níveis de emissões avançadas de raios X observadas ou previstas dentro do período de 24 horas :
Muito baixo Eventos de raios X menos que classe C
Baixo Eventos de raios X de classe C
Moderado Eventos isolados ( 1 a 4 ) de raios X de classe M
Alto Diversos eventos ( 5 ou mais ) de raios X de classe M, ou eventos isolados ( 1 a 4 ) de raios X M5 ou maior
Muito alto Eventos diversos ( 5 ou mais ) raios X M5 ou maior
Os eventos de raios X de classes listadas correspondem a um método padronizado de classificação baseado no pico do fluxo de emissões de raios X como medido pelos detectores. Os raios X solares ocupam um largo intervalo de comprimentos de onda com a porção utilizada para classificação das labaredas de 0.1 até 0.8 nm. O intervalo do esquema de classificação em picos crescentes de fluxo de raios X de eventos classe B, até classes C e M, aos eventos classes X no mais alto ponto ( veja no Apêndice ).
Nos Alertas Geofísicos, os dados de atividade solar provêem uma visão geral das emissões de raios X os quais podem afetar a qualidade da propagação de ondas curtas de radio. Grandes explosões de raios X solares podem produzir repentina e extensiva ionização nas regiões mais baixas da ionosfera terrestre as quais podem rapidamente aumentar a absorção de sinais de ondas curtas nestas. Ocorrendo no lado da Terra da face do Sol, estes distúrbios ionosféricas súbitos são conhecidos como "desvanecimento total das ondas curtas" e podem degradar as comunicações em ondas curtas a partir de 10 minutos de duração até horas.
Eles são caracterizados pelo desaparecimento inicial de sinais em freqüências mais baixas com subseqüente desvanecimento acima do espectro de freqüência em um curto período ( geralmente menos de uma hora ). Os distúrbios de comunicações diurnas em HF devido a alta atividade solar são mais comuns durante os anos próximos ao pico do ciclo solar. O Sol rotaciona aproximadamente a cada 27 dias, normalmente levando regiões ativas na sua superfície aonde elas de novo se faceiam a Terra; os períodos de distúrbios podem ocorrer novamente durante este intervalo como resultado.
Regra básica : o maior que seja a atividade solar, serão melhores as condições em freqüências mais altas ( ex. 15, 17, 21 e 25 MHz ). Durante uma explosão de raios X solares, as freqüências mais baixas são as primeiras a sofrer. Lembrar também que aqueles sinais cruzando caminhos diurnos serão os mais afetados. Se você escutar anúncios nas estações de radio difusão internacionais ( ex. Radio Nederlands ) ou através da WWV/WWVH de tais distúrbios solares, tente sintonizar uma freqüência mais alta. As freqüências mais altas são também as primeiras a se recuperarem após uma tempestade. Note que isto é o oposto aos distúrbios indiretamente causados por tempestades geomagnéticas.
Como uma avaliação geral das variações naturais no campo magnético, seis termos padrões são usados no reporte da atividade geomagnética. A terminologia é baseada no índice A estimado para o período de 24 horas diretamente precedendo a última hora em que a transmissão foi atualizada.
Intervalo do índice A
Quieto 0 -7
Não estabelecido 8-15
Ativo 16-29
Tempestade menor 30-49
Tempestade maior 50-99
Tempestade severa 100-400
Estes termos padronizados correspondem ao intervalo de índices "a" e "A" previamente explicados na seção "Índice A". O acréscimo na atividade geomagnética corresponde a mais e maiores perturbações do campo geomagnético como resultado de variações no vento solar e mais emissões de partículas solares energéticas.
Usando a analogia anterior, imagine o campo geomagnético sendo parecido com a biruta de vento em uma tempestade crescente de vento. Conforme o vento aumenta, a biruta é continuamente atingida por rajadas e oscila em torno da direção do vento predominante. Essencialmente, a categoria da atividade geomagnética reportada corresponde a como violentamente o campo geomagnético está sendo atingido.
Para usuários de espectro de radio de HF, atividade geomagnética alta tende a degradar a qualidade das comunicações porque os distúrbios do campo geomagnético também diminuem as capacidades da ionosfera para propagar sinais de radio. Dentro e próximo da zona boreal, a absorção de energia de radio na região D da ionosfera ( aproximadamente 80 km de altura ) pode aumentar dramaticamente, especialmente nas porções mais baixas da banda de HF. Os sinais que passam através destas regiões podem se tornar sem uso.
Os distúrbios geomagnéticos nas latitudes medias podem diminuir a densidade de elétrons na ionosfera e assim, a maior freqüência máxima de radio a região ira propagar. Períodos estendidos de atividade geomagnética conhecidos como tempestades geomagnéticas podem durar dias seguidos. O impacto na propagação de radio durante as tempestades depende do nível do fluxo solar e da severidade do distúrbio do campo geomagnético.
Durante algumas tempestades geomagnéticas, distúrbios de abrangência global da ionosfera são também possíveis. Chamados tempestades ionosféricas, a propagação de ondas curtas através da região F da ionosfera ( aproximadamente 300 km de altura ) podem ser afetados. Aqui, a propagação de média latitude pode ser diminuída enquanto a propagação em altitudes mais baixas é aprimorada. As tempestades ionosféricas podem ou não acompanhar atividade geomagnética, dependendo da severidade da atividade, sua historia recente, e do nível do fluxo solar.
Regra básica : A simplificação é perigosa no campo complexo da propagação. Nos sabemos muito menos de "tempo de rádio" do que as condições do tempo normais. De forma geral, para a sintonia de estações de longa distancia, o índice A deve ser abaixo de 14, e a atividade solar de moderada a baixa. Se o índice A cai abaixo de 7 por alguns dias em seqüência ( geralmente durante condições mínimas de manchas solares ) procure por condições intercontinentais realmente excelentes.
Durante tempestades geomagnéticas menores, os sinais das regiões equatoriais do mundo são as menos afetadas. Nas bandas tropicais de 60 e 90 metros pode-se esperar menor interferência de estações utilitárias da Europa/América do Norte/Austrália. Algumas vezes, isto significa que sinais mais fracos dos trópicos podem passar através, mesmo que possam sofrer desvanecimento irregular. Os sinais nas freqüências mais altas desvanecem primeiro durante as tempestades geomagnéticas. Os sinais viajam de qualquer lugar próximo ao Pólo Norte e Sul e podem desaparecer ou sofrer desvanecimento crônico.
As ejeções vindas do Sol viajam até a Terra e distorcem o campo magnético terrestre, resultando em atividade geomagnética
"The forecast for the next 24 hours follows:
Solar activity will be (Very low, Low, Moderate, High, or Very high).
The geomagnetic field will be (Quiet, Unsettled, Active, Minor storm, Major storm, Severe storm)."
"Segue a previsao para as próximas 24 horas :
A atividade solar será ( Muito baixa, Baixa, Moderada, Alta ou Muito alta).
O campo geomagnético será ( Quieto, Não estabelecido, Ativo, Tempestade menor, Tempestade maior, Tempestade severa )."
Os critérios quantitativos para a previsão da atividade solar são idênticos às porções das "Condições para as ultimas 24 horas" como explicados previamente, exceto que o analista está usando todas as medidas disponíveis e informações de tendências para tornar como informado uma projeção possível. Alguns dos elementos chave na confecção da previsão incluem o numero e tipos de manchas solares e outras regiões de interesse da superfície do Sol assim como que tipos de eventos energéticos ocorreram recentemente.
Os mesmo termos padronizados são usados como nas porções das "Condições para as ultimas 24 horas" da transmissão com as previsões principalmente baseadas em atividade geomagnética corrente, eventos recentes no Sol cujos efeitos podem influenciar as condições geomagnéticas, e considerações de longo prazo tais como o período do ano e o estado do ciclo das manchas solares.
No caso de acesso à Internet, a atividade solar está disponível em tempo real.
Índice a - uma atividade geomagnética equivalente em amplitude de 3 horas para uma estação especifica ou rede de estações expressando o alcance do distúrbio do campo geomagnético. O índice "a" é escalado a partir de índice K amostrado por 3 horas de acordo com a seguinte tabela :
Classe de labareda de raios X - classificação de uma labareda baseada na sua saída de raios X. As labaredas são classificadas de acordo com a ordem de magnitude da intensidade do pico da rajada ( I ) medida na Terra na banda de comprimento de onda de 0.1 a 0.8 nm como segue :
Pico, banda de 0.1 a 0.8 nm
Classe ( Watts / metros quadrados )
C 10-6 I < 10-5
M 10-5 I < 10-4
X I 10-4
Um multiplicador é usado para indicar o nível dentro de cada classe. Por exemplo :
M6 = 6 x 1-=5 Watts/metro quadrado
Interpretando a Propagação em Função dos Índices da Atividade Solar e Terrestre
Índice A e K : Índices de atividade geomagnética, índices altos ( K > 5 ou A > 20 ) significa condições de tempestade com um campo magnético ativo. Quanto mais ativo, mais INSTÁVEL a propagação será com a possibilidade de desvanecimento total da propagação. Especialmente em torno das altas latitudes e especialmente próximo as regiões polares, onde o campo geomagnético é mais fraco, a propagação pode desaparecer completamente. Índices extremamente elevados podem resultar na propagação "aurora", com a propagação de longa distancia fortemente degradada, especialmente notado próximo as regiões de alta latitude, quando os caminhos transpolares podem se abrir. O índice Maximo de K é 9, e o índice A pode exceder bem mais que 100 durante condições de tempestades muito severas, sem máximo definido.
Quanto mais alto o índice K, o mais INSTÁVEL a propagação se torna, o efeito é maior em latitudes mais altas, e menor próximo a linha do equador. Quando o nível de tempestade é alcançado, a propagação degrada fortemente, possivelmente com desvanecimento total nas latitudes mais altas. A classificação dos índices K é a seguinte :
K0 Inativo
K1 Muito Quieto
K2 Quieto
K3 Não Estabelecido
K4 Ativo
K5 Tempestade menor
K6 Grande tempestade
K7 Tempestade severa
K8 Tempestade muito severa
K9 Tempestade extremamente severa
Assim como o índice K, quanto mais alto o índice A, o mais INSTÁVEL a propagação se torna. A classificação dos índices A é a seguinte :
A0 - A7 Quieto
A8 - A15 Não Estabelecido
A16 - A29 Ativo
A30 - A49 Tempestade menor
A50 - A99 Tempestade grande
A100 - A400 Tempestade severa
Nível de Raio-X : Este pode variar de B ( muito baixo ), C ( pouco a moderado ), M ( moderado a alto ) a X ( alto a extremamente alto ), quanto maior o numero depois da letra, maior é a radiação de Raio-X. Logo, o índice X0.1 é maior que um índice M9.9. Grandes quantidades de radiação Raio-X causam intensa ionização da camada D, resultando em forte absorção de sinais de HF ( Ondas Curtas ). As labaredas solares são comumente medidas em relação a quantidade de radiação de Raio-X.
Fluxo Solar : Este numero de fluxo é medido a partir da quantidade de radiação na banda de 10.7 cm ( 2800 MHz . É muito relacionado a quantidade de radiação ultra violeta, a qual é necessária para criar a ionosfera. O numero mais baixo possível para este fluxo solar é 63.75. A propagação de "único pulo" já começa em 70 em áreas de baixa latitude. A propagação de alcance mundial ( DXismo ) pode se ativar com um fluxo solar em 120. Pelo observado, uma media de fluxo solar de 170 parece ser ideal para as faixas de 10 m a 20 m com grandes possibilidades de durante estas condições, as ondas de rádio alcançarem muitas partes do globo em longa distancia.
Gráfico da Aurora Oval : O delinear da aurora mostram a extensão corrente e posição do oval da aurora sobre cada pólo, extrapolados a partir das medidas tomadas durante a mais recente passada do satélite GOES do instituto NOAA.
Quando exibido em coordenada geográficas, os padrões estatísticos dos dados de força das partículas da Aurora provêem uma estimativa de melhor aproximação das localizações, extensão geográfica e intensidade da aurora na hora da passada do satélite que estimou a esta atividade. As partículas energéticas da Aurora ( primariamente elétrons ) não apenas produzem a visível "aurora boreal" como também influencia enormemente as propriedades da ionosfera e estão conectadas ao longo do campo geomagnético ao processo dinâmico em alta altitude na magnetosfera. Assim, este mesmo gráfico exibe uma aproximação similar das localizados geográficas que estão sujeitas a flutuações geomagnéticas que resultam de correntes elétricas fluindo na ionosfera, ou os caminhos de propagação que podem ser degradados por causa do aumento na absorção do sinal de radio pela ionosfera perturbada.
1- O que é a meteorologia espacial ?
A meteorologia espacial se origina no SOL. A atividade na superfície solar, tais quais as labaredas, podem causar altos níveis de radiação no espaço sideral. Esta radiação pode vir como partículas ( plasma ) ou radiação eletromagnética ( luz ).
2- De onde vem a energia do Sol ?
A energia do Sol é gerada pela fusão nuclear no seu núcleo. Fusão é a colisão de átomos em alta temperatura e velocidade que os tornam um único átomo e liberam energia.
3- O que é uma labareda solar ?
Mesmo considerando que os cientistas não estão certos a respeito do que causa as labaredas, eles sabem que são surtos de radiação eletromagnética. Estas explosões, as quais aparecem no ciclo de 11 anos, produzem ondas de radio as quais penetram na atmosfera da Terra, geralmente causando distúrbios nas transmissões de radio na Terra.
4- O que é tempestade geomagnética ?
Uma tempestade geomagnética ocorre quando geralmente fortes rajadas de vento solar ( partículas carregadas vindas do Sol ) atingem a Terra. Este efeito causa variações no campo magnético que circunda nosso planeta.
5- Quais são as diferentes camadas do Sol ?
A camada mais interior do Sol é denominada Núcleo. A fusão nuclear, a qual cria a luz que o Sol emite, ocorre dentro do núcleo, o qual a temperatura atinge 15 milhões de graus Celsius.
A segunda camada a seguir é a camada Radioativa. Esta camada se parece como um isolador, e ajuda a manter a temperatura do núcleo.
A terceira camada é a Convectiva. A energia do Sol é transportada para fora do núcleo pela camada de convecção.
A próxima camada é a Fotosfera, a qual é a parte do Sol que podemos ver com nossos olhos. As manchas solares - sunspots - aparecem na fotosfera.
A quinta camada é a Cromosfera a qual é mais escura que a fotosfera e pode ser vista apenas durante um eclipse. A cromosfera é onde as labaredas solares são melhor observadas.
A próxima camada é a Corona a qual é compreendida por duas camadas. A corona interior é um halo que se estende milhões de quilômetros distante do Sol. A Corona é muito mais quente que a fotosfera e produz raios X. A corona exterior se estende à Terra e mais distante desta ainda.
6- Pode-se comparar a meteorologia espacial ao tempo na Terra ?
Até certo ponto, a meteorologia espacial e terrestre são similares. Por exemplo, o vento solar é muito parecido com o vento na Terra, exceto que envolve o movimento de matéria ao invés de massas de ar. A meteorologia terrestre ocorre e é contida na atmosfera. A meteorologia espacial ocorre na atmosfera solar, mas pode afetar a atmosfera da Terra.
7- O que são as manchas solares e como se relacionam com a meteorologia espacial ?
As manchas solares - sunspots - ainda não são bem conhecidas, mas os cientistas tem alguma idéia do que são. Forte atividade magnética / eletromagnética é associada às manchas solares. Eles são a parte mais fria do Sol, e geralmente se desenvolvem em pares. A atividade de manchas solares é um ciclo de 11 anos. Correntemente, nós estamos saindo de um período de baixa atividade, e mais manchas estão começando a aparecer. O campo magnético nas manchas solares armazenam energia que é liberada nas labaredas solares. Como resultado, as labaredas geralmente ocorrem em um ciclo que imita o ciclo solar de 11 anos. Outras formas de meteorologia espacial tais quais tempestades geomagnéticas e radiações de prótons se apresentam como um ciclo similar.
8- O que é o máximo solar e o mínimo solar ?
Os máximos e mínimos solares se referem ao ciclo de 11 anos das manchas solares. A cada 11 anos existem manchas notáveis na superfície do Sol. As manchas declinam a um mínimo e então se elevam a um Maximo neste ciclo de 11 anos. No mínimo solar, o Sol pode se apresentar sem nenhuma mancha visível. No Maximo, podem existir centenas de manchas em qualquer dia.
9- O que são as "luzes do hemisfério" ou aurora boreal e como estão relacionadas à meteorologia espacial ?
As luzes do hemisfério norte, também chamadas de aurora boreal, é radiação eletromagnética causada por elétrons colidindo com moléculas da ionosfera. Este espectro de radiação eletromagnética varia de infra vermelho ao ultra violeta. O espectro visível é dominado por luz branca e verde produzidas pelas moléculas de oxigênio excitadas e luz cor de rosa emitidas pelo nitrogênio. Quando o Sol está ativo, geralmente produz ejeção de massa que interage com o campo magnético da Terra. A corrente elétrica começa a fluir dentro da camada superior da atmosfera, e estas correntes produzem a aurora boreal, o que ocorre quase simultaneamente em torno do pólo norte e sul.
10- Porque a previsão do tempo espacial é tão importante ?
A previsão do tempo espacial é critica em uma variedade de campos. Primeiro, é critico para missões espaciais longe do nosso planeta. Abaixo deste, o tempo espacial afeta uma grande variedade de sistemas eletromagnéticos baseados na Terra, por isso a importância do entendimento e previsão. Alguns dos efeitos mais específicos do tempo espacial na Terra incluem interferência com a propagação de ondas curtas, problemas com plantas geradoras de eletricidade, o decaimento das órbitas dos satélites, e perigo de radiação para satélites e para astronautas durante algumas fases das missões.
11- Quando os efeitos do tempo especial se apresentam na Terra ?
As labaredas ( brilho súbito ) afetam a ionosfera imediatamente, com efeitos adversos nas comunicações e na radio navegação ( GPS e LORAN ). Acompanhando as explosões de rádio vindas do Sol são esperadas acréscimos de ruído nos sistemas de telefonia celular em 2 a 3 vezes a cada ciclo solar.
As partículas energéticas solares chegam entre 20 minutos e algumas horas, ameaçando a eletrônica embarcada das naves espaciais e astronautas desprotegidos, tão logo aumentem a 10000 vezes o fluxo quieto de fundo.
Massas de plasma ejetadas e seu campo magnético distorcido chegam entre 30 e 72 horas ( dependendo da velocidade inicial e aceleração ) armando uma tempestade geomagnética, levando correntes a fluir na magnetosfera e partículas sendo energizadas. As correntes causam aquecimento atmosférico e aumentam o arrasto para os operadores de satélite. Eles também induzem tensão e correntes ao longo de condutores e ao nível de aterramento, afetando negativamente plantas de geração de energia e linhas de dutos de gás e petróleo.
As partículas energéticas causam a aurora boreal, assim como carregamento dielétrico de superfície e profundo em aeronaves; subseqüentes descargas eletrostáticas do excedente de carga podem danificar os equipamentos eletrônicos das aeronaves. A ionosfera se altera de seu estado normal, devido as correntes e as partículas de energia, assim afetando negativamente as comunicações e radio navegação.
A instabilidade de Rayleigh-Taylor geralmente ocorrem em latitudes tropicais, causando elevação de bolhas a ascenderam para fora da ionosfera e substancialmente distorcem as camadas normais. Isto causa a propagação dos feixes de onda de radio através destas colunas elevatórias o que leva a 30 dB de cintilação, os receptores de GPS perdem o sincronismo e os sinais de comunicação se interrompem como resultado.
O monitor de estado dos Raios-X solares atualiza os dados periodicamente a partir do servidor de FTP do NOAA Space Environment Center. Os dados de amostra de 5 minutos das últimas 24 horas recebidos de cada satélite ( GOES 8 e GOES 10 ) são analisados, e um nível apropriado de atividade para as últimas 24 horas é assinalado e exibido através dos ícones à seguir.
O fluxo de Raio X solar está ativo. ( >= 1.00e-6 W/m^2 )
Uma labareda ( Flare ) de Classe M ocorreu. ( Fluxo de Raio-X >= 1.00e-5 W/m^2 )
O fluxo de Raio X solar está quieto. ( < 1.00e-6 W/m^2 )
Uma labareda ( Flare ) de Classe X ocorreu. ( Fluxo de Raio-X >= 1.00e-4 W/m^2 )
Uma labareda sem precedentes ocorreu. ( Fluxo de Raio-X >= 1.00e-3 W/m^2 )
O monitor de estado do Campo Geomagnético carrega dados periodicamente do servidor de FTP do NOAA Space Environment Center. Os dados de Índice Planetário Kp referentes à 3 horas de amostragem das últimas 24 horas são analisados e um nível apropriado de atividade para as ultimas 24 horas é assinalado através dos ícones à seguir.
O Campo Geomagnético está quieto ( Kp < 4 )
Uma tempestade Geomagnética ocorreu ( Kp > 4 )
O Campo Geomagnético não está estabelecido ( Kp = 4 )
Descrição das Escalas de Meteorologia Espacial - NOAA
(1 ciclo = 11 anos)
A duração do evento irá influenciar a severidade dos efeitos
Kp valores*
determinados a cada 3 horas
Número de eventos de tempestade quando o nível K foi alcançado;
(número de dias com tempestades)
Sistemas de potência: podem ocorrer problemas de amplas proporções em controle de tensão e sistemas de proteção, alguns sistemas de distribuição podem experimentar colapso completo ou blackouts. Os transformadores podem ser danificados.
Outros sistemas e RF: correntes em tubulações podem alcançar centenas de amperes, a propagação em HF ( rádio freqüência) pode ser impossível em muitas áreas por um ou dois dias, a navegação por satélite pode ser degradada durante dias, e o fenômeno da aurora boreal pode ser visto tão baixo quanto a Fl[orida e sul do Texas ( tipicamente 40º de latitude geomagnética)**.
(4 dias por ciclo)
Sistemas de potência: podem ocorrer problemas de amplas proporções em controle de tensão e alguns sistemas de proteção poderão detectar erroneamente informações chaves.
Outros sistemas e RF: as correntes induzidas em tubulações podem afetar medidas preventivas, esporadicamente, a propagação de rádio HF e a navegação por satélite (GPS) sofrerão degradação por diversas horas, a navegação por baixa freqüência ( MW e LW ) corrompida, e a aurora boreal pode ser vista tão baixo como Alabama e nordeste da Califórnia ( tipicamente 45º latitude geomagnética)**.
Kp = 8, incluindo a 9-
(60 dias por ciclo)
Sistemas de potência: correções de tensão podem ser requeridas, falsos alarmes disparados em alguns dispositivos de proteção..
Outros sistemas e RF: intermitência em navegação por satélite e navegação por rádio em baixa freqüência (MW e LW) podem ocorrer, o rádio em HF pode se tornar intermitente, e a aurora boreal pode ser vista tão baixa como Ilinois e Oregon (tipicamente 50º latitude geomagnética)**.
(130 dias por ciclo)
Sistemas de potência: sistemas de potência em alta latitude podem experimentar alarmes de tensão, tempestades de longa duração podem danificar transformadores.
Outros sistemas e RF: A propagação de rádio HF pode sofrer desvanecimento em altas latitudes, e a aurora boreal pode ser vista tão baixa como Nova Iorque e Idaho ( tipicamente 55º latitude geomagnética)**.
(360 dias por ciclo)
Sistemas de potência: podem ocorrer flutuações fracas na rede de distribuição de potência.
Outros sistemas: animais migratórios podem ser afetados neste e em níveis mais altos; a aurora boreal é comumente vista em altas latitudes ( nordeste de Michigan e Maine)**.
(900 dias por ciclo)
* O índice K usado para estas mensagens são derivadas de medições em tempo real através do Magnetômetro do NOAA em Boulder . O índice K de Boulder, na maioria dos casos, se aproxima do índice Kp Planetário referenciado nas Escalas de Tempo Espacial do NOAA. O índice Kp Planetário não está disponível em tempo real.
** Para localidades específicas ao longo do globo, use a latitude geomagnética para determinar visões similares. (Dicas para observação da Aurora)
Escala de Meteorologia Espacial do NOAA para radiação Solar
Tempestades de Radiação Solar
Nível de fluxo de>= 10 MeV partículas (ions)*
Número de eventos quando atingido o nível de fluxo (número de dias com tempestade**)
Biológico: perigo inevitável de alta radiação aos astronautas (atividade extra veicular); passageiros e tripulação em vôo de alta altitude podem ser expostos a risco de radiação.***
Outros sistemas: Blackout completo de comunicações de rádio em HF ( alta freqüência) através das regiões polares, e erros de posicionamento tornam operações de navegação extremamente difíceis.
Menor que1 por ciclo
Biológico: perigo inevitável de alta radiação para astronautas; passageiros e tripulação em aeronaves em alta altitude podem ser expostos ao risco.***
Outros sistemas: Blackout nas comunicações de rádio HF através das regiões polares e acréscimo em erros de navegação em diversos dias são esperados.
Biológico: Aviso de perigo de radiação para astronautas; passageiros e tripulação de aeronaves em alta altitude podem ser expostos a riscos de radiação.***
Outros sistemas: propagação de rádio HF degradada através das regiões polares e similarmente, erros de posicionamento de navegação.
Biológico: passageiros e tripulação em aeronaves em alta altitude podem estar expostos a risco de radiação elevada.***
Outros sistemas: Pequenos efeitos na propagação de HF através das regiões polares e navegação na calota polar possivelmente afetados.
Biológico: nenhum.
Outros sistemas: impactos menores no rádio de HF nas regiões polares.
*	Os níveis de fluxos são uma média de 5 minutos. Fluxo em partículas s-1·ster-1·cm-2. Baseado nesta medição, mas outras medições físicas podem ser consideradas.
** Estes eventos podem durar mais que um dia.
*** Medições de partículas de alta energia (>100 MeV) representam um melhor indicador de risco de radiação para passageiros e tripulação. Mulheres grávidas são particularmente suscetíveis.
Escala de Meteorologia Espacial do NOAA para Balckout de Rádio
(1 ciclo=11 anos)
Blackouts de Rádio
Pico de Luminosidade de Raios-X GOES por classe e por fluxo*
Número de eventos quando atingido o nível de fluxo (número de dias com tempestade)
Radio HF: Blackout de rádio HF completo (alta frequência**) no lado inteiro iluminado da Terra, durante diversas horas. Isto resulta na perda de contato por rádio com marinheiros e aviadores em rota neste setor.
Navegação: Sinais de navegação de baixa freqüência usados por sistemas de aviação e marítimos sofrem falhas no lado da Terra iluminado pelo Sol, causando perdas em posicionamento. Acréscimo em erros de navegação por satélite durante diversas horas no lado iluminado da Terra, o que pode se espalhar para o lado noturno.
Menor que 1 por cycle
Radio HF: Blackou das comunicações de rádio em HF em quase todas as áreas da Terra iluminadas pelo Sol por uma ou duas horas. O contato por rádio de HF é perdido durante este período.
Navegação: Falhas nos sinais de navegação em baixa freqüência causam sucessivos erros em posicionamento por uma ou duas horas. É possível disrupção de sinais de navegação por satélite no lado da Terra iluminado pelo Sol.
(8 dias por ciclo)
Radio RF: Blackout de ampla área de comunicações de rádio em HF, perda de contato por rádio por aproximadamente uma hora no lado da Terra iluminado pelo Sol.
Navegação: Sinais de navegação em baixa freqüência degradados por aproximadamente uma hora.
(140 dias por ciclo)
Radio RF: Blackout limitado de comunicações de rádio em HF no lado iluminado do Sol, perda de contato por rádio por 10 minutos.
Navegação: Degradação dos sinais de navegação de rádio em baixa freqüência por aproximadamente 10 minutos.
Radio RF: Degradação menor ou fraca de comunicação de rádio em HF no lado da Terra iluminado pelo Sol, ocasionalmente, perda de contato através do rádio.
Navegação: Sinais de navegação em baixa freqüência degradados por breves intervalos.
(950 dias por ciclo)
* Fluxo, medido no intervalo de 0.1-0.8 nm em W·m-2. Baseado nesta medição, mas outras medições físicas também são consideradas.