Un grupo de investigadores brasileños afiliados al Instituto Nacional de Investigaciones Espaciales (INPE) está trabajando para instalar una red compuesta por magnetómetros (instrumentos utilizados para medir la intensidad de un campo magnético) en América del Sur.

La Red Embrace Magnetometer para Sudamérica (Embrace MagNet) involucra esfuerzos conjuntos de otras instituciones latinoamericanas con el objetivo de estudiar las características específicas de las perturbaciones del campo magnético en el continente y comparar sus intensidades con las que ocurren en otras partes del mundo. El posible daño causado por el clima espacial a los aparatos electrónicos también es un tema principal.

Ubicado en Sao Jose dos Campos, Brasil, en la sede del Instituto Nacional de Investigaciones Espaciales (Inpe), Embrace MagNet ya tiene 13 magnetómetros en funcionamiento. Cuando la red esté completa, Consistirá en 24 magnetómetros instalados en 16 estados brasileños y Argentina, Chile y Uruguay.

Antes de adoptar MagNet, Los investigadores sudamericanos dependían de los datos de instituciones en los EE. UU., Europa y Japón para estudiar las perturbaciones del campo magnético en América del Sur, según el responsable de ciencias espaciales y atmosféricas del INPE, Clezio Marcos De Nardin.

"Las perturbaciones magnéticas no son equivalentes en los hemisferios norte y sur. Varias publicaciones en la literatura científica muestran que la aurora boreal y la aurora austral no son simétricas, cualquiera, "dice el investigador." Según sus datos, cuando escuchamos que el campo magnético estaba perturbado, no teníamos idea de si la perturbación había llegado a Brasil o si podíamos asumir que la perturbación ocurrió en este sector, " él añade.

La iniciativa fue objeto de dos artículos escritos por De Nardin y sus colegas, publicado recientemente en Ciencia de la radio , una revista de la American Geophysical Union. El primer artículo describe los objetivos científicos de la red y detalla su diseño, equipo, e instalación y tratamiento de los datos que produce. En el segundo artículo, los autores dan a conocer los primeros resultados científicos de la iniciativa.

Las erupciones solares provocan importantes fenómenos en el campo magnético. Expulsan radiación electromagnética (luz) y cantidades masivas de partículas altamente energizadas al espacio. Viajando a más de 2 millones de kilómetros por hora, las partículas llegan a la Tierra en unos días, bombardeando el campo magnético que rodea y protege el planeta.

Las interacciones entre las partículas solares energizadas y el campo magnético de la Tierra causan perturbaciones en todo el mundo, produciendo auroras en la estratosfera sobre los polos norte y sur.

"En las regiones aurorales, las interacciones de las nubes magnéticas con el campo magnético crean un sistema de corrientes a una altitud de 100 km que pueden dañar los equipos en tierra, ", dijo el coautor Paulo Roberto Fagundes. Fagundes es profesor de la Universidad del Valle de Paraíba (UNIVAP) en São José dos Campos, Estado de São Paulo.

Los fenómenos solares que llegan a la Tierra pueden provocar interferencias en los sistemas de navegación por satélite, como el GPS que utilizan los vehículos de motor, aviones y barcos, cuyo funcionamiento se vería gravemente degradado. Las erupciones solares también pueden inducir corrientes eléctricas en los transformadores de las líneas eléctricas y afectar la protección de los oleoductos y gasoductos.

En el caso de las centrales eléctricas, las consecuencias pueden ser incluso peores. Cuando una nube magnética solar golpea el campo magnético de la Tierra, aparecen auroras en el cielo y corrientes eléctricas en el suelo. En las proximidades de una central hidroeléctrica, las corrientes pueden dañar los transformadores e interrumpir la red, causando un apagón.

Tal escenario sucedió en América del Norte el 13 de marzo de 1989, tres días y medio después de una gran tormenta solar y una erupción solar. Los fenómenos indujeron poderosas corrientes en el suelo en varios lugares de América del Norte, provocando una interrupción de nueve horas en la provincia canadiense de Quebec y una interrupción importante en la transmisión por satélite, satélites meteorológicos y otros.

"Estudios recientes publicados en la revista Análisis de riesgo estimar que, si un evento geomagnético como la tormenta solar de 1989 ocurriera hoy, Causaría daños por valor de entre $ 2.4 billones y $ 3.4 billones a nivel mundial, "Dijo De Nardin.

No hace falta una gran tormenta solar para dañar la red eléctrica, sin embargo. Cualquier tormenta solar provoca corrientes de tierra que afectan a los transformadores. Adicionalmente, Las centrales hidroeléctricas construidas junto a grandes presas y embalses son especialmente vulnerables a las corrientes terrestres provocadas por las tormentas solares. El agua en los embalses aumenta la transmisión de corriente. Peor aún, como el agua fluye a través de las turbinas en las centrales eléctricas, transmite la corriente directamente a los transformadores.

Las frecuencias más altas o más bajas de las explosiones solares están directamente relacionadas con el ciclo solar (es decir, el ciclo de actividad magnética solar), que tiene una duración de 11 años y se caracteriza por sucesivos aumentos y disminuciones en el número y la superficie de las manchas solares.

"En momentos de máxima actividad solar, empeora la degradación del transformador. Los artículos publicados por el IEEE [Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos] basados ​​en investigaciones realizadas en Sudáfrica muestran que los transformadores pueden explotar si no se realiza el mantenimiento adecuado. "dijo De Nardin, quien también es subdirector del Servicio Internacional de Medio Ambiente Espacial (ISES), una red colaborativa de organizaciones de servicios meteorológicos espaciales de todo el mundo.

Según su análisis de la montaña de datos recopilados todos los días por Embrace MagNet, Los investigadores brasileños están desarrollando un índice K magnético específico para América del Sur llamado índice Ksa. Los índices K cuantifican las perturbaciones en el componente horizontal del campo magnético de la Tierra y caracterizan las magnitudes de las tormentas geomagnéticas.

"Nuestro objetivo es producir un índice K específicamente para América del Sur, de ahí la 'sa' en el acrónimo. Ya sabemos que lo que pasa en el resto del mundo no es lo mismo que lo que pasa aquí, ", Dijo De Nardin." Además, también logramos capturar la variación en una explosión solar en el momento en que la radiación del sol llega a la Tierra, antes de la tormenta."

Además de estudiar el campo magnético utilizando Embrace MagNet, el proyecto también ha producido un importante descubrimiento científico, dice Fagundes. "Detectamos la existencia de una cuarta capa en la ionosfera, la capa F4 ".

La ionosfera es la porción de la atmósfera superior de la Tierra que se encuentra entre aproximadamente 60 km y 500 km sobre la superficie. La radiación solar ioniza los átomos y moléculas dentro de esta capa, creando una capa de electrones. "Sabíamos de la F1, Capas F2 y F3. Ahora, hemos descubierto F4, la capa más externa, por encima de 350 km de altitud. Estamos investigando el mecanismo que crea esta estructura, "Dijo Fagundes.