quinta-feira, 10 de julho de 2014

Fatos, farsas, mitologias e folclores envolvendo as auroras boreais e austrais, um espetáculo da natureza...

A aurora polar é um fenômeno ótico composto de um brilho observado nos céus noturnos nas regiões polares, no norte extremo e no sul extremo, em decorrência do impacto de partículas de vento solar e a poeira espacial encontradas na Via Láctea com a alta atmosfera da Terra, canalizadas pelo campo magnético terrestre. Em latitudes do hemisfério norte é conhecida como “aurora boreal” (nome batizado por Galileu Galilei em 1619, em referência à deusa romana do amanhecer, Aurora, e ao seu filho, Bóreas, representante dos ventos nortes). Ocorre normalmente nas épocas de setembro a outubro e de março a abril. Em latitudes do hemisfério sul é conhecida como “aurora austral”, nome batizado por James Cook, uma referência direta ao fato de estar ao sul.

O fenômeno não é exclusivo somente à Terra, sendo também observável em outros planetas do Sistema Solar, tais como Júpiter, Saturno, Marte e Vênus. Da mesma maneira, o fenômeno não é exclusivo da natureza, sendo também reproduzível artificialmente através de explosões nucleares ou em laboratórios.



A aurora polar terrestre é causada por elétrons de energia de 1 a 15 keV, além de prótons e partículas alfa, sendo que a luz é produzida quando eles colidem com átomos da atmosfera do planeta, predominantemente oxigênio e nitrogênio, tipicamente em altitudes entre 80 e 150 quilômetros. Cada colisão emite parte da energia da partícula para o átomo que é atingido, um processo de ionização, dissociação e excitação de partículas. Quando ocorre ionização, elétrons são despejados do átomo, os quais carregam energia e criam um efeito dominó de ionização em outros átomos.

A excitação resulta em emissão, levando o átomo a estados instáveis, sendo que estes emitem luz em frequências específicas enquanto se estabilizam. Enquanto a estabilização do oxigênio leva até um segundo para acontecer, nitrogênio estabiliza-se e emite luz instantaneamente. Tal processo, que é essencial para a formação da ionosfera terrestre, é comparável ao de uma tela de televisão, no qual elétrons atingem uma superfície de fósforo, alterando o nível de energia das moléculas e resultando na emissão de luz.

De modo geral, o efeito luminoso é dominado pela emissão de átomos de oxigênio em altas camadas atmosféricas (em torno de 200 quilômetros de altitude), o que produz a tonalidade verde. Quando a tempestade é forte, camadas mais baixas da atmosfera são atingidas pelo vento solar (em torno de 100 quilômetros de altitude), produzindo a tonalidade vermelho escura pela emissão de átomos de nitrogênio (predominante) e oxigênio. Átomos de oxigênio emitem tonalidades de cores bastante variadas, mas as predominantes são o vermelho e o verde.


O fenômeno também pode ser observado com uma iluminação ultravioleta, violeta ou azul, originada de átomos de nitrogênio, sendo que a primeira é um bom meio para observá-lo do espaço (mas não em terra firme, pois a atmosfera absorve os raios UV).

Aurora artificial
As auroras também podem ser formadas através de explosões nucleares em altas camadas da atmosfera (em torno de 400 quilômetros). Tal fenômeno foi demonstrado pela aurora artificial criada pelo teste nuclear estadunidense Starfish Prime em 09 de julho de 1962 (foto abaixo). Nessa ocasião, o céu da região do Oceano Pacífico foi iluminado pela aurora por mais de sete minutos. Tal efeito foi previsto pelo cientista Nicholas Christofilos, que havia trabalhado em outros projetos sobre explosões nucleares. De acordo com o veterano estadunidense Cecil R. Coale, alguns hotéis no Havaí ofereceram festas da bomba de arco-íris em seus telhados para acompanhar o Starfish Prime, contradizendo relatórios oficiais que indicavam que a aurora artificial era inesperada. O fenômeno também foi registrado em filme nas Ilhas Samoa, em torno de 3.200 quilômetros distante da Ilha Johnston, local da explosão.


Aurora em outros planetas...
Tanto Júpiter quanto Saturno também possuem campos magnéticos muito mais fortes que os terráqueos (Urano, Netuno e Mercúrio também são magnéticos) e ambos possuem grandes cintos de radiação. O efeito da aurora polar vem sendo observado em ambos, mais claramente com o telescópio Hubble.

Tais auroras parecem ser originadas do vento solar. Por outro lado, as luas de Júpiter, em especial Io, também são fontes poderosas de auroras. Elas são formadas a partir de correntes elétricas pelo campo magnético, geradas pelo mecanismo de dínamo relativo ao movimento entre a rotação do planeta e a translação de sua lua. Particularmente, Io possui vulcões ativos e ionosfera, e suas correntes geram emissão de rádio, que vêm sendo estudadas desde 1955.

Histórico das pesquisas com as auroras...
As auroras boreais vêm sendo estudadas cientificamente desde o século 17. Em 1621, o astrônomo francês Pierre Gassendi descreveu o fenômeno observado no sul da França. No mesmo ano, o astrônomo italiano Galileu Galilei começou a investigar o fenômeno como parte de um estudo sobre o movimento dos astros celestes. Como seu raio de estudo limitava-se à Europa, o fato de verificar o fenômeno no norte do continente levou-o a batizá-lo “aurora boreal”. No século 18, o navegador inglês James Cook presenciou no Oceano Índico o mesmo fenômeno de Galileu, batizando-o aurora austral. A partir de então ficou claro que o efeito não era exclusivo do hemisfério norte terrestre, criando-se a denominação aurora polar. Na mesma época, o astrônomo britânico Edmond Halley suspeitou que o campo magnético terrestre estivesse relacionado com a formação de auroras boreais. Em 1741, Olof Hiorter e Anders Celsius foram os primeiros a noticiar evidências do controle magnético quando existiam observações de auroras.

Henry Cavendish, em 1768, calculou a altitude no qual o fenômeno ocorre, mas somente em 1896 uma aurora foi reproduzida em laboratório por Kristian Birkeland. O cientista, cujos experimentos em câmara de vácuo com raios de elétrons e esferas magnéticas mostravam que tais elétrons era guiados para as regiões polares, propôs por volta de 1900 que os elétrons da aurora são originados de raios solares. Esse modelo possui problema devido à falta de evidências no espaço, tornando-se obsoleto em pesquisas atuais. Birkeland também deduziu em 1908 que as correntes de magnetismo fluíam na direção leste-oeste.

Mais evidências na conexão com o campo magnético são os registros estatísticos das auroras polares. Elias Loomis (1860) e posteriormente mais detalhadamente Hermann Fritz (1881) estabeleceram que a aurora aparece principalmente em uma região em forma de anel com raio de aproximadamente 2.500 quilômetros em volta do polo magnético terrestre. Loomis também foi responsável por descobrir a relação da aurora com a atividade solar, ao observar que entre 20 e 40 horas mais tarde de uma erupção solar, noticiava-se o aparecimento de auroras boreais no Canadá.


A aurora polar nas culturas dos povos...
Para quem acreditava no fenômeno da Terra oca, no século 19, era crença de que as auroras polares fossem reflexos de luzes das cidades no interior do planeta, e que nos polos haveria entradas e saídas para esses mundos que seriam paralelos. Por muitos anos várias pessoas acreditaram piamente nesta possibilidade.

Através da história as pessoas vêm escrevendo e falando sobre sons associados às imagens da aurora. O explorador dinamarquês Knud Rasmussen mencionou tal efeito em 1932 enquanto descrevia tradições folclóricas dos esquimós da Groeelândia. Os mesmos sons no mesmo contexto são mencionados pelo antropólogo canadense Ernest Hawkes em 1916. Públio Cornélio Tácito, um historiador da Roma Antiga, escreveu em sua obra “Germania” que os habitantes da atual Alemanha aclamavam escutá-los da mesma maneira. Atualmente, várias pessoas continuam reportando tais sons, ainda que suas gravações nunca tenham sido publicadas, e que existam problemas científicos com a ideia de sons originados de auroras serem ouvidos.

No clássico livro de Thomas Bullfinch, de 1855, “Mitologias”, existe uma citação da mitologia nórdica relacionada ao fenômeno: “As Valquírias são virgens da guerra, montadas em cavalos e armadas com elmos e lanças. Quando elas cavalgam adiante em sua mensagem, suas armaduras derramam uma luz estranha que bruxuleia, que acende por cima dos céus do norte, fazendo o que os homens chamam ‘aurora borealis’, ou ‘luzes do norte’”. Apesar de uma descrição marcante, não há citações na literatura escandinava que apóiem tal afirmação. Embora a atividade auroral seja comum na região na qual situa-se a Escandinávia, é possível que o polo norte magnético estivesse consideravelmente mais longe dessa região nos séculos anteriores à documentação da mitologia, assim explicando a falta de referências.


A primeira citação na mitologia nórdica é encontrada na crônica “Konungs skuggsjá” (1250). Seu autor havia ouvido falar sobre o fenômeno de compatriotas retornando da Groenlândia, e fornece três explicações: que o oceano estava rodeado de fogos vastos, que os raios solares podiam atingir o “lado noturno” do mundo, ou que as geleiras podiam armazenar energia de forma a tornarem-se eventualmente fluorescentes.

Um antigo nome escandinavo para as luzes do norte é traduzido como “relâmpago de arenque”. Acreditava-se que as luzes fossem reflexos lançados por grandes cardumes de arenques para o céu. Outra fonte escandinava refere-se a fogos que rodeiam os extremos norte e sul do mundo. Isso coloca em evidência que os nórdicos chegaram a se aventurar até a Antártica, ainda que somente uma citação seja insuficiente para formar uma conclusão sólida.

O nome finlandês para a aurora é “revontulet”, que significa “fogos de raposa”. De acordo com a lenda, as raposas feitas de fogo viviam na Lapônia, e “revontulet” eram as faíscas que elas arremessavam para a atmosfera com seus rabos. Em estoniano é chamado “virmalised”, “espíritos dos altos reinos”. Em algumas lendas eles possuem caráter negativo, enquanto noutras positivo.

O povo sami acreditava que deveria se ter cuidado e silêncio ao observar as estrelas do norte (chamadas “guovssahasat” em sua língua), senão elas poderiam descer e matar o observador. Já os algonquinos acreditavam que as luzes eram seus ancestrais dançando ao redor de um fogo cerimonial. No folclore inuit, a aurora boreal era composta por espíritos de mortos jogando futebol com uma caveira de morsa pelo céu. Eles também utilizavam a aurora para chamar seus filhos para casa antes da escuridão, clamando que se a pessoa fizesse sons em sua presença ela baixaria e a queimaria. No folclore letão, especialmente se a cor vermelha era observada, acreditava-se que se tratasse de almas de guerreiros mortos, um agouro de desastre, como guerra ou fome. No folclore chinês acredita-se que as auroras trazem nascimentos em um período próximo.

Também é creditada como uma referência às auroras uma citação bíblica do livro de Ezequiel: “Olhei, e eis que um vento tempestuoso vinha do norte, uma grande nuvem, com um fogo que emitia de contínuo labaredas, e um resplendor ao redor dela; e do meio do fogo saía uma coisa como o brilho de âmbar”, Ez 1:4.