Na imagem que registra um ciclo de atividade solar com duração de cinco dias, é possível observar fios brilhantes que saem das regiões ativas do Sol e conectam áreas de polaridades opostas. Créditos: Solar Dynamics Observatory, NASA

Os vários níveis e mecanismos pelos quais o Sol influencia os planetas são estudados pela ciência há séculos. Porém, um novo estudo está mostrando, pela primeira vez, como  as forças gravitacionais exercidas pelos planetas  são capazes de influenciar diretamente  não apenas o ciclo de atividade solar, que tem uma duração de 11 anos, mas também outras flutuações periódicas que ocorrem em nossa estrela.  O  estudo conduzido por Frank Stefani, do Institute of Fluid Dynamics do Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), e do Institute of Continuous Media Mechanics que fica em Perm, na Rússia.

Os cálculos do modelo revelam que as maiores variações na atividade solar, que ocorrem ao longo de milhares de anos, constituem na verdade um processo caótico.  apesar de existir um calendário planetário para os ciclos curtos e médios, é impossível prever as atividades do Sol a longo a prazo.

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Há séculos, os físicos têm buscado  explicações satisfatórias para os diversos ciclos de flutuação de atividade que são observados no Sol, muites delas, inclusive, simultaneamente.  Além do famoso “ciclo de Schwabe”, que tem um período de  11 anos, existem também flutuações mais longas, que podem se estender  de centenas até milhares de anos. Por exemplo, o “ciclo Suess-de Vries”  leva  200 anos para se completar, e o quase-ciclo de “eventos Bond” alcança 1500 anos.

É fato que o campo magnético solar controla todas essas flutuações. Porém, as explicações e modelos ainda divergem quanto ao motivo que causaria as mudanças  do campo magnético. Seriam elas o resultado de  influências externas  ou seriam  reflexo de alterações ocorridas em seu interior ? Frank Stefani e seus colegas têm procurado por respostas há anos, e investigaram em especial a controvérsia envolvendo uma possível influência dos planetas sobre a atividade solar.

Movimento pode produzir ciclo de 193 anos

Mais recentemente, a equipe de  pesquisadores têm exanimado em detalhes o movimento orbital do Sol.  Nossa estrela não permanece fixa no centro do Sistema Solar, mas executa uma espécie de dança pelo campo gravitacional comum que se forma pela interação com os planetas gigantes Júpiter e Saturno, uma dança que leva 19,86 anos. Os cientistas sabem que, à medida que a Terra gira enquanto percorre sua própria órbita, essa movimentação  desencadeia pequenas perturbações em seu núcleo líquido. Algo semelhante também acontece dentro do Sol. No entanto, até o momento, os efeitos desse movimento sobre o campo magnético solar haviam sido  deixados de lado.

Os pesquisadores teorizaram que parte do momento orbital angular do Sol pode ser transferido para sua rotação. Ele, portanto, acaba afetando o dínamo, nome dado ao processo interno que leva à formação do campo magnético solar. Isso seria suficiente para alterar a capacidade de armazenamento magnético extremamente sensível da taquoclina, que é uma região de transição entre diferentes tipos transporte de energia que existe no interior do sol. “Isso poderia facilitar o “encaixe’ das espirais de  campo magnético sobre a  superfície do sol”, diz Stefani.

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A equipe de cientistas adicionou, então, uma dessas perturbações regulares  sobre a taquoclina em seu modelo de funcionamento do dínamo solar. Eles, assim, foram capazes de reproduzir diversos fenômenos cíclicos conhecidos. O mais extraordinário foi que, além do ciclo de Schwabe de 11,07 anos que já havia sido modelado em trabalhos anteriores, a intensidade do campo magnético também mudou ao longo de  uma taxa de 193 anos. Isso se aproxima do  ciclosolar de  Suess-de Vries, cuja duração está entre 180 a 230 anos.

Matematicamente, os 193 anos surgem como o que é conhecido como o período de batimentos entre o ciclo de 19,86 anos e o chamado ciclo duplo de Schwabe, que também é conhecido como  ciclo de Hale. O ciclo de Suess-de Vries seria, portanto, o resultado de uma combinação de dois “relógios” externos: as forças das marés dos planetas e o próprio movimento do Sol ao longo do campo gravitacional do sistema solar.

Planetas como metrônomos

Para o ciclo de 11,07 anos, Stefani e seus pesquisadores haviam encontrado anteriormente fortes evidências estatísticas de que ele deve seguir um “relógio” externo. Eles relacionaram esse “relógio” às forças das marés dos planetas Vênus, Terra e Júpiter. Seu efeito é maior quando os planetas estão alinhados, uma configuração que ocorre a cada 11,07 anos. Quanto ao ciclo de 193 anos, um efeito físico sensível também foi decisivo para gerar  um efeito que fosse forte o suficiente das fracas forças de maré dos planetas sobre o dínamo solar.

Após ter experimentado um ceticismo inicial em relação à hipótese que destacava o papel dos planetas, Stefani agora assume que essas conexões não são coincidentes. “Se o Sol estivesse pregando uma peça em nós aqui, seria com uma perfeição incrível. Ou, de fato, temos uma primeira noção de um quadro completo dos curtos e longos ciclos de atividade solar”. Os resultados atuais também reafirmam retroativamente que o ciclo de 11 anos deve ser um processo cronometrado. Caso contrário, a ocorrência de um período de batimento seria matematicamente impossível.

Mergulhando no caos: mínimos na atividade solar a cada  mil ou 2 mil anos não podem ser previstos com muita precisão

Além dos ciclos de atividade um tanto mais curtos, o Sol conta com eventos longos, na faixa dos mil anos de duração. Estes se caracterizam  por quedas prolongadas na atividade, os chamados “mínimos solares”.  O mais recente deles foi o  “Mínimo de Maunder”, ocorrido entre 1645 e 1715 durante a “Pequena Idade do Gelo”. Ao analisar estatisticamente esses mínimos, os pesquisadores puderam mostrar que eles não são processos cíclicos. Sua ocorrência em intervalos de aproximadamente um a dois mil anos é matematicamente aleatória.

Para verificar essa aleatoriedade usando modelagem matemática, os pesquisadores expandiram suas simulações do dínamo solar para um período mais longo de 30 mil anos. Na verdade, quando se expandia a observação para além dos ciclos mais curtos, havia quedas repentinas e irregulares na atividade magnética a cada mil a 2 mil anos. “Vemos em nossas simulações como se forma uma assimetria norte-sul, que eventualmente se torna muito forte e fica fora de sincronia até que tudo desmorona. O sistema cai no caos e demora um pouco para voltar a sincronizar”, disse Stefani. Mas este resultado também significa que fazer previsões de longo prazo da atividade solar – por exemplo, para determinar a influência sobre a evolução do clima – é algo  quase impossível.

Publicado em 22/06/2021