O Sol afecta o clima terrestre?

O Sol pode influenciar o clima terrestre de várias maneiras e em diferentes escalas de tempo:

1) O aquecimento da superfície terrestre provem quase totalmente do Sol. Qualquer oscilação no fluxo de radiação solar que chega à Terra, irá influenciar o equilibrio energético do nosso planeta.

2) O espectro solar é bastante amplo, isto é, do Sol provem radiação de vários comprimentos de onda, desde os infravermelhos, passando pelo vísivel e ultra-violeta até chegar aos raios-X. Acredita-se que variações no fluxo de ultravioletas poderá influenciar a química das camadas superiores da atmosfera terrestre, nomeadamente o equilíbrio entre a criação e a destruição de ozono (na famosa camada de ozono). Embora a radiação ultra-violeta abaixo dos 300 nm contribua apenas cerca de 1% do espectro solar, sabe-se que durante o ciclo solar as variações nesta parte do espectro podem chegar aos 200%. Este facto só por si faz com que esta variação seja responsável por uma variação de 10-20% da irradiancia total.

3) Finalmente, o Sol pode influenciar o clima terrestre através de outros mecanismos menos conhecidos como por exemplo: a modelação do fluxo de raios cósmicos que poderá ser responsável pela formação de nuvens a média/baixa altitude.

A pergunta que temos que fazer na realidade é: Afinal qual é o grau de influência que o Sol tem no clima terrestre e qual o mecanismo mais importante? Um problema que se põe é que na realidade, pelo menos por agora, a influencia solar no clima terresrte não pode ser medida directamente. No entanto, é possível encontrar boas correlações entre a temperatura terrestre e vários outros  proxies (indice de carbono 14, 14C, número de manchas solares, etc.). Ver figuras 1 e 2.

Fig.1 - Médias de 11 anos para a temperatura média das massas de ar terrestre do hemisfério norte entre 1951 e 1980 calculada a partir da duração do ciclo solar (manchas solares). Adaptado de DMI, no seguimento do artigo Thejll & Lassen 2000, JASTP 62, 1207; 2002, JASTP 64, 105.

Fig.2 - A lilás temos o número de manchas solares e a azul temos a concentração de 14C determinada apartir de anéis de árvores. Os círculos pretos representam flutuações no tamanho dos glaciares (Eddy 1976, Nature 192, 1189). Pode ver-se a olho nú que existe uma correlação bastante notável entre o tamanho dos glaciares e os proxies de variabilidade solar.

Um outro exemplo é a coincidência do chamado Mínimo de Maunder (período de actividade solar muito baixa, caracterizado por uma ausencia quase completa de manchas na superfície do Sol) com a "pequena idade do gelo" vivida na Europa durante o sec. XVII. Este foi um período de frio intenso em que até o rio Tamisa congelou e os glaciares alpinos alastraram-se do cume das montanhas até aos vales. Alguns pintores da escola Holandesa da época ilustraram estes acontecimentos através de quadros como o que está patente na figura 3. Há que ter em atenção que uma boa correlação nem sempre significa um relação causal entre fenómenos e não se pode pôr de parte a possibilidade de se tratar apenas uma coincidência. Além disso existem evidencias recentes que relacionam este período gelado com grandes erupções vulcanicas. O ponto fraco da correlação temperatura/manchas solares é que nem o número de manchas solares nem a duração do seu ciclo influencia a Terra. O que realmente influência a Terra é a irradiância e o campo magnético solar (que variam ao longo do ciclo). No que toca às alterações climáticas que se têm vindo a registar nas últimas décadas, restam poucas dúvidas que são devidas a actividade humana.

Fig.3 - Pintura realizada por Hendrick Avercamp, um dos maiores pintores paisagistas holandeses, famoso pelas suas paisagens de Inverno, retrata aqui a congelação do rio Tamisa...

O Sol também influencia a Terra em escalas de tempo mais curtas. Por exemplo, o campo magnético solar na heliosfera, assim como o vento solar e partículas energéticas afectam a magnetosfera e a ionosfera terrestre (ver fig. 4). Estes efeitos podem ser observados e medidos directamente.

Fig.4 - O campo magnético solar e as ejecções de plasma afectam directamente a Terra e o resto do sistema solar. O vento solar modela a magnetosfera terrestre e as ejecções de plasma da corona solar provocam tempestades magnéticas, aqui representadas a aproximar-se do planeta. Estas tempestades magnéticas podem causar estragos em muitas das infraestruturas tecnológicas nas quais a sociedade moderna assenta. Na figura, as linhas brancas representam o vento solar; a lilás está representado o arco de choque (interacção inicial entre os campos magnéticos do Sol e da Terra); a azul estão representadas as linhas de campo magnético terrestre que constituem a magnetosfera. Uma nuvem de plasma pode ter cerca de 50 milhões de km de largura quando chega à orbita terrestre (fonte: SOHO).

Fig.5 - Esta montagem mostra três evidências visíveis da variabilidade solar e interacção Sol-Terra: uma ejecção de massa coronal (CME, à esquerda), uma aurora vista do espaço (ao centro) e uma aurora vista da superfície da Terra (à direita). A ejecção de massa que dá origem à tempestade solar é chamada "ejeccção de massa coronal" (CME - Coronal Mass Ejection). A imagem aqui representada (à esquerda) é baseada em dados dos instrumentos EIT e LASCO, abordo do satélite SOHO. A imagem do meio foi montada a partir de dados do satélite Polar (VIS imager) e mostra a distribuição de particulas carregadas que entraram na atmosfera terrestre depois da tempestade solar de 14 de julho de 2000. Esta tempestade provocou apagões no norte dos E.U.A e no Canadá. À direita temos uma foto tirada por Jan Curtis de uma aurora boreal que foi visível no Alaska durante essa mesma tempestade (fonte SOHO).

Para saber mais sobre a interacção Sol - Terra consulte:

 

Sunspots and the Solar Cycle
International Solar-Terrestrial Physics (NASA)
Space Weather Prediction Center
The Solar and Heliospheric Observatory (SOHO)
National Geophysical Data Center (NGDC)


Texto adaptado da página "The Sun and the Earth Climate", por Natalie Krivova do Max Planck Institute for Solar System Research, Alemanha