O primeiro observatório permanente de auroras boreais do mundo ocupa um pequeno edifício de pedra no topo do monte Halde, na Noruega. Construído em 1899 por Kristian Birkeland, físico e explorador do Ártico, o espaço era um refúgio de onde os cientistas do início do século 20 podiam estudar as auroras que cintilavam pelos céus árticos durante a noite.
A Noruega é considerada o berço da pesquisa sobre auroras. Lá, elas foram observadas, analisadas e fotografadas cientificamente. Como escreveu o escritor dinamarquês Erik Johan Jessen em 1763, na Noruega “as auroras boreais têm, em grande medida, seu lar”.
Viver na ventosa Halde durante o inverno era árduo, e em 1926 as pesquisas foram transferidas para o oeste, em Tromsø, onde as medições de eventos solares e do campo magnético da Terra continuam até hoje.
Mas agora, um século após o fechamento do observatório original, um sofisticado sistema de radar deve começar a operar em Skibotn, uma cidade situada entre Tromsø e Halde. Uma rede de 10 mil antenas vai sondar a atmosfera superior da Terra para tentar fornecer uma compreensão detalhada das auroras e do clima espacial.
Aurora no auge
No extremo norte, o mistério das luzes do norte era explicado por meio de inúmeras lendas, como donzelas dançantes e espíritos de crianças mortas. Marinheiros em alto-mar frequentemente retornavam à terra firme em vez de arriscar serem agarrados e levados pelas luzes espectrais.
No final do século 19 e início do século 20, Birkeland desenvolveu e testou a primeira teoria científica sólida. Quando partículas carregadas do Sol interagem com o campo magnético da Terra, elas colidem com átomos na atmosfera, que liberam energia na forma de luz.
Cores diferentes resultam dependendo das partículas envolvidas; verde e vermelho vêm de átomos de oxigênio, enquanto roxo, do nitrogênio.
Birkeland e seus assistentes realizaram medições de auroras no observatório de Halde, estimando sua altitude por triangulação entre o observatório e uma montanha próxima. Eles descobriram que elas normalmente ocorrem a uma altitude de 80 a 480 quilômetros.
Depois que Birkeland deixou Halde, ele continuou testando suas teorias por meio de experimentos em laboratório, simulando a magnetosfera da Terra em uma pequena esfera magnetizada conhecida como terrella.
Na Segunda Guerra Mundial, as forças alemãs destruíram o observatório; a restauração começou na década de 1980. “A história vive em nossas instalações”, disse Hakon Haldorsen, fundador da Amigos de Haldetoppen, uma sociedade histórica. “Se não cuidarmos do prédio, ninguém encontrará essa história.”
Arcos, cortinas e coroas
O norte da Noruega é ideal para estudar auroras, principalmente porque está localizado acima do oval auroral, uma região em forma de anel centrada no polo norte magnético da Terra, onde as partículas solares tendem a se concentrar.
Quando as pesquisas foram transferidas para o Observatório Auroral de Tromsø (posteriormente renomeado Observatório Geofísico de Tromsø), os cientistas mapearam centenas de cores de auroras, do verde fantasmagórico ao vermelho semelhante ao amanhecer, e categorizaram as diversas formas do fenômeno, incluindo arcos, cortinas e coroas.
Os armários no porão do observatório de Tromsø estão repletos de magnetômetros antigos, placas de vidro com fotografias de auroras e pastas com dados geomagnéticos. Njal Gulbrandsen, físico espacial do observatório, vê essas relíquias como um legado. “Quando faço meu trabalho, tenho que pensar em quem virá depois de mim.”
Cientistas em Tromsø mantêm um banco de dados de medições magnéticas que já dura décadas. “É função do observatório manter as séries temporais de longo prazo”, afirmou Magnar Gullikstad Johnsen, diretor do observatório.
As mesmas medições são vitais para ajudar os cientistas a prever o clima espacial, quando eventos solares podem perturbar a alta atmosfera da Terra e interferir nas comunicações e danificar redes elétricas.
Na década de 1980, a Associação Científica Europeia de Dispersão Incoerente (EISCAT), começou a operar grandes sistemas de radar perto de Tromsø para medir com precisão a ionosfera, a parte da atmosfera superior ionizada pela radiação solar.
Hoje, a física geral da aurora boreal é amplamente aceita, segundo o físico espacial Asgeir Brekke, da Universidade Ártica da Noruega em Tromsø. O que é menos claro, acrescentou, são “os detalhes”, incluindo o que explica as variações na densidade de partículas e os movimentos da aurora.
Plasma em 3D
Ao longo da Rota da Aurora Boreal, uma estrada sinuosa que percorre 480 quilômetros do norte da Noruega, está o EISCAT 3D, um dos radares de dispersão mais avançados do mundo e o irmão mais novo pioneiro do local de radar próximo a Tromsø. Um conjunto de 10 mil antenas com 90 metros de largura estudará a ionosfera da Terra transmitindo ondas de rádio e medindo como elas são dispersas pelos elétrons livres presentes ali.
O radar será coordenado com dois locais semelhantes na Finlândia e na Suécia. Os cientistas podem controlar a direção das ondas de rádio emitidas pelas antenas e iluminar todo o céu em segundos. Com os dados coletados, eles podem criar imagens tridimensionais de plasma, ou gases ionizados, que surgem de perturbações climáticas espaciais e criam auroras espetaculares.
Johnsen comparou a ciência auroral à microscopia: quanto melhor o instrumento, maior a ampliação. À medida que os cientistas ampliam a imagem do escudo protetor da Terra, eles se aproximam cada vez mais da compreensão da microfísica que o faz funcionar.
As auroras envolvem o céu e têm características variadas, como grandes ondas e pequenas curvas. “Entender a natureza física das coisas é entender o que acontece nos níveis mais básicos”, afirmou o diretor do observatório.
Fonte ==> Folha SP – TEC
