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Imagem do banner: O Sol é a principal fonte de energia da Terra. A energia do Sol, chamada irradiância solar, impulsiona o clima, a temperatura, o clima, a química atmosférica, os ciclos oceânicos, o equilíbrio da energia e muito mais. Crédito: NASA / Scott Wiessinger
Depois de quase duas décadas, o Sol se pôs para o SOlar Radiation and Climate Experiment (SORCE), uma missão que continuou e avançou o recorde de 40 anos da agência de medir a irradiância solar e estudar sua influência no clima da Terra.
A equipe da SORCE desligou a sonda em 25 de fevereiro de 2020, concluindo 17 anos medindo a quantidade, o espectro e as flutuações da energia solar que entram na atmosfera da Terra - informações vitais para entender o clima e o balanço energético do planeta. O legado da missão é continuado pelo Sensor de Irradiância Solar Total e Espectral (TSIS-1), lançado na Estação Espacial Internacional em dezembro de 2017, e pelo TSIS-2, que será lançado a bordo de sua própria espaçonave em 2023.
Monitorando a "bateria" da Terra
O Sol é a principal fonte de energia da Terra. A energia do Sol, chamada irradiância solar, impulsiona o clima, a temperatura, o clima, a química atmosférica, os ciclos oceânicos, o equilíbrio da energia e muito mais. Os cientistas precisam de medições precisas da energia solar para modelar esses processos, e os avanços tecnológicos nos instrumentos da SORCE permitiram medições de irradiância solar mais precisas do que as missões anteriores.
"Essas medidas são importantes por duas razões", disse Dong Wu, cientista do projeto da SORCE e TSIS-1 no Centro de Voo Espacial Goddard da NASA, em Greenbelt, Maryland. "Os cientistas climáticos precisam saber quanto o Sol varia, para que saibam quanta mudança no clima da Terra se deve à variação solar. Em segundo lugar, debatemos por anos, o Sol está ficando mais brilhante ou mais escuro ao longo de centenas de anos? viver apenas um curto período, mas uma tendência precisa se tornará muito importante.Se você souber como o Sol está variando e pode estender esse conhecimento para o futuro, poderá colocar a entrada solar futura prevista nos modelos climáticos juntamente com outras informações, como concentrações de gases traços, para estimar qual será o nosso clima futuro ".
Os quatro instrumentos da SORCE mediram a irradiância solar de duas maneiras complementares: Total e espectral.
A irradiância solar total, ou ETI, é a quantidade total de energia solar que atinge a atmosfera externa da Terra em um determinado momento. Manchas solares (áreas escuras na superfície do Sol) e faculae (áreas iluminadas) criam pequenas variações de ETI que aparecem como mudanças mensuráveis no clima e nos sistemas da Terra. Do espaço, a SORCE e outras missões de irradiância solar medem a ETI sem interferência da atmosfera da Terra.
Os valores da ETI da SORCE foram ligeiramente, mas significativamente inferiores aos medidos em missões anteriores. Isso não foi um erro - o Monitor de Irradiância Total era dez vezes mais preciso que os instrumentos anteriores. Isso melhorou a irradiação solar nos modelos climáticos e climáticos da Terra do que estava disponível anteriormente.
"A grande surpresa do TSI foi que a quantidade de irradiância medida era 4,6 watts por metro quadrado menor do que o esperado", disse Tom Woods, principal pesquisador da SORCE e pesquisador associado sênior do Laboratório de Física Atmosférica e Espacial da Universidade do Colorado ( LASP) em Boulder, Colorado. "Isso iniciou toda uma discussão científica e o desenvolvimento de um novo laboratório de calibração para instrumentos de ETI. Descobriu-se que o TIM estava correto e todas as medições de irradiância anteriores eram erroneamente altas".
"Não é frequente nos estudos climáticos que você dá um salto quântico na capacidade de medição, mas a melhoria de dez vezes na precisão da SORCE / TIM foi exatamente isso", disse Greg Kopp, cientista de instrumentos da TIM para SORCE e TSIS na LASP.
As outras medidas da SORCE se concentraram na irradiância solar resolvida espectralmente (SSI): A variação da irradiância solar com o comprimento de onda em todo o espectro solar, cobrindo as principais regiões de comprimento de onda importantes para o clima e a composição atmosférica da Terra.
Além do familiar arco-íris de cores na luz visível, a energia solar também contém comprimentos de onda ultravioleta e infravermelho mais longos, os quais desempenham papéis importantes ao afetar a atmosfera da Terra. As camadas atmosféricas e a superfície da Terra absorvem diferentes comprimentos de onda de energia - por exemplo, o ozônio atmosférico absorve a radiação ultravioleta prejudicial, enquanto o vapor d'água da atmosfera e o dióxido de carbono absorvem a radiação infravermelha de maior comprimento de onda, que mantém a superfície quente. A SORCE foi a primeira missão de satélite a registrar um amplo espectro de SSI por um longo período, acompanhando comprimentos de onda de 1 a 2400 nanômetros em seus três instrumentos SSI.
A Experiência de Radiação Solar e Clima da NASA, ou SORCE, coletou esses dados sobre irradiância solar total, a quantidade total de energia radiante do Sol, ao longo de setembro de 2017. Manchas solares (áreas escuras na superfície do Sol) e faculae (áreas iluminadas) criam uma pequena ETI variações que aparecem como mudanças mensuráveis no clima e nos sistemas da Terra. Crédito: NASA / Walt Feimer
"Para a saúde pública, a química do ozônio e a radiação ultravioleta são muito importantes e a luz visível é importante para a modelagem climática", disse Wu. "Precisamos conhecer a variabilidade solar em diferentes comprimentos de onda e comparar essas medidas com nossos modelos".
A SORCE observou o Sol através de dois mínimos solares (períodos de baixa atividade de manchas solares), fornecendo informações valiosas sobre a variabilidade ao longo de um período relativamente curto de 11 anos. Mas é necessário um registro mais longo para melhorar as previsões de longo prazo, disse Wu.
Comprando tempo para uma missão de envelhecimento
O SORCE foi originalmente projetado para coletar dados por apenas cinco anos. A extensão de sua vida útil para 17 exigia engenharia criativa e engenhosa, disse Eric Moyer, diretor de missão da SORCE em Goddard.
A bateria da SORCE começou a se deteriorar em seu oitavo ano de operações, não fornecendo mais energia suficiente para suportar a coleta consistente de dados. Infelizmente, o instrumento da NASA projetado para realizar suas medições de ETI, Glory, foi perdido logo após seu lançamento em 2011, e o próximo instrumento, o Experimento de Transferência de Calibração de Irradiação Solar Total da Força Aérea dos EUA / Força Aérea dos EUA (TCTE), não seria lançado até 2013. Se o SORCE não pudesse mais operar, o registro de irradiância solar em andamento poderia ser interrompido. Como o Sol muda muito lentamente - suas manchas solares e faculae seguem um ciclo de 11 anos, e algumas mudanças duram décadas ou mesmo séculos - um registro longo e contínuo é essencial para entender como o Sol se comporta.
A equipe de engenharia mudou para a coleta de dados solares somente durante o dia, desligando os instrumentos e parte da espaçonave durante a parte noturna da órbita da SORCE. Esse plano efetivamente permitiu que o satélite funcionasse sem bateria funcionando, disse Woods - uma conquista inovadora da engenharia.
"As equipes de operação e ciência de nossas organizações parceiras desenvolveram e implementaram uma maneira completamente nova de operar essa missão quando parecia que ela terminou por causa da perda de capacidade da bateria", disse Moyer. A LASP e a Northrup Grumman Space Systems lideraram o desenvolvimento de um novo software operacional para continuar a missão da SORCE. "A equipe pequena e altamente dedicada perseverou e se destacou ao enfrentar desafios operacionais. Estou muito orgulhosa de sua excelente realização e honrada por ter tido a oportunidade de participar no gerenciamento da missão da SORCE".
Continuando um legado brilhante
Quando o tempo da SORCE no Sol termina, o registro de irradiância solar da NASA continua com o TSIS-1. Os dois instrumentos da missão medem TSI e SSI com instrumentos ainda mais avançados que se baseiam no legado da SORCE, disse Wu. Eles já permitiram avanços como o estabelecimento de uma nova referência para o Sol "silencioso" quando não havia manchas solares em 2019 e para comparar isso com as observações da SORCE do mínimo anterior do ciclo solar em 2008.
O TSIS-2 está programado para ser lançado em 2023 com instrumentos idênticos ao TSIS-1. Seu ponto de vista a bordo de sua própria espaçonave proporcionará mais flexibilidade do que a coleta de dados do TSIS-1 a bordo da ISS.
"Estamos ansiosos para continuar a ciência inovadora introduzida pela SORCE e manter os registros de dados de irradiância solar durante e após esta década com o TSIS-1 e 2", disse Peter Pilewskie, investigador principal das missões do TSIS, Peter Lewis, Peter Lewis. "A SORCE estabeleceu o padrão para a precisão das medições e a cobertura espectral, dois atributos da missão que foram essenciais para obter informações sobre o papel da Sun no sistema climático. O TSIS fez melhorias adicionais que devem aprimorar ainda mais os estudos sobre o clima solar".
"As medições de irradiância solar são muito desafiadoras, e a equipe da SORCE propôs uma maneira diferente, uma nova tecnologia, para medi-las", disse Wu. "Usando tecnologia avançada para aprimorar nossa capacidade científica, a SORCE é um exemplo muito bom do espírito da NASA".
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Fornecido pelo Centro de Voo Espacial Goddard da NASA
Fonte: Phys News / por Jessica Merzdorf, Goddard Space Flight Center da NASA / 22-03-2020
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HélioR.M.Cabral (Economista,
Escritor e Divulgador de conteúdos da
Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e Climatologia).
Membro da Society for
Science and the Public (SSP) e assinante de conteúdos científicos da NASA
(National Aeronautics and Space Administration) e ESA (European Space Agency).
Participa
do projeto S`Cool Ground Observation (Observações de Nuvens) que é integrado ao
Projeto CERES (Clouds and Earth´s Radiant Energy System) administrado pela
NASA.A partir de 2019, tornou-se membro da Sociedade Astronômica
Brasileira (SAB), como astrônomo amador.
Participa também do projeto The Globe Program / NASA
Globe Cloud, um Programa de Ciência e Educação Worldwide, que também tem o
objetivo de monitorar o Clima em toda a Terra. Este projeto é patrocinado pela
NASA e National Science Fundation (NSF), e apoiado pela National Oceanic and Atmospheric
Administration (NOAA) e U.S Department of State.
e-mail: heliocabral@coseno.com.br
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