Modernization project phases

O pesquisador Roger Bray (Departamento de Pesquisa Científica e Industrial da Nova Zelândia) rastreou as variações na atividade solar desde 527 a.C, verificando que o aumento da produção de radiocarbono por raios cósmicos ocorria nos períodos de fraca atividade heliomagnética. A escassez de manchas escuras no disco solar fez com que Bray percebesse uma ligação significativa entre o Sol menos ativo e o alto fluxo de raios cósmicos, fazendo-se então uma relação deste padrão com os avanços históricos das geleiras (BRAY, 1971). A ligação dos raios cósmicos com as nuvens e a variabilidade solar foi originalmente postulada em detalhes por Dickinson (1975), baseando-se e explorando uma sugestão feita por Ney (1959). As correlações entre as mudanças no fluxo de raios cósmicos e as nuvens foram relatadas pela primeira vez na década de 1990 por Veretenenko e Pudovkin (1997) e por Svensmark e Friis-Christensen (1997). Após estas primeiras observações, foram realizadas várias pesquisas (i.e., KERNTHALER et al., 1999; JORGENSEN; HANSEN, 2000; KRISTJANSSON; KRISTIANSEN, 2000; KRISTJANSSON et al., 2002; SUN; BRADLEY, 2002; DAMON; LAUT, 2004; HARRISON; STEPHENSON, 2006; VIEIRA; SILVA, 2006; USOSKIN et al., 2004; SVENSMARK, 2015; DIDEBULIDZE; TODUA, 2016) que confirmam a existência de correlações significativas entre o fluxo de raios cósmicos incidente na Terra e a cobertura planetária de nuvens.

A irradiância solar varia aproximadamente 0,1% ao longo do ciclo solar de 11 anos e é bem compreendida em termos do escurecimento das manchas e do brilho das fáculas (FRÖHLICH, 2000). No entanto, até agora não foi identificado nenhum mecanismo responsável pelas variações seculares de irradiância. Todavia, a variabilidade heliomagnética nas escalas decadal, centenária e milenar está bem estabelecida a partir de medições obtidas por magnetômetros nos últimos 150 anos (LOCKWOOD et al., 1999), por vestígios de 14C

em anéis de árvores e 10Be em núcleos de gelo (BEER, 2000), respectivamente. Estes dados de radioisótopos registram o fluxo de raios cósmicos galácticos (RCG) na atmosfera terrestre, que é modulado pelo campo magnético interplanetário, sendo sua heterogeneidade transportada pelo vento solar. Em estudos anteriores, considerou-se que a variabilidade heliomagnética, em longo prazo, seria um registro da variabilidade da irradiância solar (LEAN et al., 1995). No entanto, esta suposição carece de uma base física, e as estimativas de teorias mais recentes sugerem que as alterações na irradiância para um longo período são, provavelmente, não significantes (i.e., LEAN et al., 2002; FOUKAL et al., 2004; 2006).

Está bem estabelecido que o clima terrestre varia substancialmente em escalas de tempo centenárias e milenares (RUDIMAN, 2001). Algumas destas variações podem estar ligadas a oscilações internas (naturais) do sistema climático, envolvendo componentes com um tempo de resposta relativamente longo, como as placas de gelo. O principal desafio é estabelecer um mecanismo físico que possa ligar a variabilidade dos raios solares ou cósmicos com o clima.

Se os detalhes de um mecanismo físico, com implicações climáticas, fosse estabelecido, então todo o campo da variabilidade solar rapidamente se transformaria em um ramo quantitativo e respeitável da ciência climática. Mas qual poderia ser o mecanismo associado aos raios cósmicos, uma vez que a entrada de energia dos RCG para a atmosfera é praticamente desprezível, cerca de 10-9 da irradiação solar? Uma pista importante pode ser a correlação entre o fluxo de RCG e a quantidade de nuvens baixas estimadas por satélites (i.e., SVENSMARK; FRIIS-CHRISTENSEN, 1997; MARSH; SVENSMARK, 2000; 2003). Embora essas hipóteses sejam contestadas (i.e., KERNTHALER et al., 1999; JORGENSEN; HANSEN, 2000; KRISTJANSSON; KRISTIANSEN, 2000; KRISTJANSSON et al., 2002; SUN; BRADLEY, 2002; DAMON; LAUT, 2004) foram, recentemente, também confirmadas (i.e., USOSKIN et al., 2004; STEPHENSON, 2006; VIEIRA; DA SILVA, 2006; AGEE; KIEFER; CORNETT, 2012; SVENSMARK, 2015).

O aumento do fluxo de RCG parece estar associado ao aumento da cobertura de nuvens baixas, uma vez que se sabe que as nuvens baixas exercem um forte efeito de arrefecimento radiativo na Terra (HARTMANN, 1993). Isso proporciona o mecanismo necessário de amplificação e também um sinal do efeito do aumento dos RCG, que deveria estar, portanto, associado às temperaturas mais baixas.

Figura 4 - Série de variação do número dos grupos de manchas solares a partir de 1610 a 1995

Fonte: Adaptado de Hoyt e Schatten (1998).

O exemplo mais conhecido da variabilidade da atividade solar foi o período compreendido entre 1645 e 1715, conhecido como Mínimo de Maunder (EDDY, 1976), quando ocorreu uma ausência quase total das manchas no disco solar. Essa foi a mais pronunciada e prolongada das ondas de frio que se estenderam entre os anos de 1450 e 1750, que são conhecidas no meio científico como a pequena era do gelo (veja a Figura 4). Durante este período, o rio Tâmisa, em Londres, congelava regularmente durante o inverno e feiras completas com barracas de comida e espetáculos eram mantidas sobre o gelo. A pequena era do gelo foi precedida por um clima ameno, conhecido como o período quente medieval, que ocorreu entre os anos 1000 e 1270. As temperaturas durante o período quente medieval foram acima do normal, o que permitiu que os Vikings colonizassem a Groelândia e que o vinho fosse feito também a partir de uvas da Inglaterra. O clima frio da pequena era do gelo parece ter sido causado por um longo período de baixa atividade solar. Poucas manchas solares implicam em baixa atividade magnética e num elevado fluxo de RCG (KIRKBY, 2007). No entanto, será que o aquecimento observado desde a pequena era do gelo poderia ser explicado por mudanças na irradiância solar em vez de introduzir-se a possibilidade de ação dos RCG? Além das mudanças de irradiância devido ao aparecimento das manchas solares e ao brilho das fáculas, nenhum mecanismo físico foi identificado para variações de luminosidade solar em escalas de tempo centenárias ou milenares (FOUKAL et al., 2006).

Uma correlação foi observada entre a ocorrência das eras glaciais na Terra e os cruzamentos do sistema solar pelos braços espirais da Via Láctea, onde são estimados fluxos elevados de RCG (SHAVIV, 2002). O fluxo de RCG é mais elevado dentro dos braços espirais galácticos devido à proximidade com supernovas e o subsequente aprisionamento