O Brazilian Solar Spectroscope e as Investigações de Fenômenos Solares

início da década de 90 (1992), para investigar os fenômenos solares explosivos relacionados à região de aceleração de partículas. Inicialmente, foi desenvolvido para operar numa estreita banda (1500-1700 MHz) de freqüências com resoluções temporal de 100 ms e de até 50 canais em freqüência. A resolução em freqüência do instrumento era de 3 MHz. Com a combinação adequada de resolução temporal, largura de banda e resolução em freqüência o instrumento permitia observações com sensibilidade da ordem de 2-3 Unidades de Fluxo Solar – UFS – 1 UFS = 10-22 W/m2Hz (Sawant et al., 1993).

Em meados da década de 90 (1995), o instrumento incorporou medidas de tempo absoluto a partir de um decodificador de tempo do sinal de GPS tomado a partir do prédio do Centro de Controle de Satélites (CCS) do INPE, São José dos Campos. Este sistema de obtenção do sinal de tempo possuía uma precisão absoluta de 3 ms. Naquela época o Sol estava no período de mínimo do ciclo de atividade – baixa freqüência de ocorrência de fenômenos solares explosivos. O ciclo seguinte se iniciou em 1997. Naquele ano, o BSS começou a ser reformulado. Foram criados softwares para permitir a visualização em tempo quasi-real - após 5 minutos do registro dos dados em disco rígido do microcomputador - e a análise preliminar dos dados coletados pelo instrumento. Estes softwares foram desenvolvidos em linguagem Interactive Data Language (IDL). O primeiro permite a visualização dos espectros dinâmicos, após o registro dos dados no disco rígido do microcomputador. Como cada arquivo de dados é adquirido durante 5 minutos, o espectro dinâmico aparece na tela do microcomputador de visualização após 5 minutos do início da aquisição de dados. A Figura 2.1 mostra um exemplo de espectro dinâmico (gráfico de tempo nas abscissas versus canal de freqüência nas ordenadas versus intensidade, definida através de uma escala de cores)

obtido de observações de fenômenos solares. O segundo software permite o tratamento preliminar dos dados - perfil temporal de determinado canal, espectro de um dado instante de tempo, subtração de background, etc (Sawant et al., 2000).

FIGURA 2.1 – Espectro dinâmico de explosão solar observada pelo BSS. FONTE: Adaptada de Nascimento et al. (2002, p. 7).

Também foi aperfeiçoado o software de aquisição de dados permitindo a escolha e ajuste das resoluções temporal e em freqüência e a largura de banda de freqüências de observação. Desta forma, tornou-se possível, a partir de 1998, a escolha da resolução temporal das observações entre, 10, 20, 50, 100, 200 e 1000 ms. Também se tornou possível a escolha entre 25, 50 e 100 canais de freqüência de observação (Faria, 1999). Além disso, a banda de freqüências de observação poderia ser ajustada selecionando a banda de operação do analisador espectral que funcionava como um receptor de varredura em freqüência no modo-Z (intensidade do sinal). Este sistema opera junto a uma antena de 9 m de diâmetro equipada no foco com um alimentador log-periódico, que permite a aquisição do sinal dentro de uma banda de 1000-2500 MHz (Sawant et al., 1996).

Ainda em 1998 iniciaram-se observações regulares e sistemáticas das explosões solares pois o Sol já estava se aproximando do máximo do ciclo de atividade – período durante

o qual aumenta drasticamente a ocorrência de fenômenos solares explosivos. Esses fenômenos podem afetar a Terra e as atividades humanas de várias formas. Alguns exemplos são as perturbações nas telecomunicações, perturbações na órbita de satélites, perturbações nos sistemas de navegação, e até a produção de blecautes em casos extremos. As investigações científicas destes fenômenos explosivos de origem solar são importantes para que seja possível uma melhor compreensão a respeito dos fenômenos com o intuito de que sejam evitados ou, pelo menos, minimizados seus efeitos sobre as atividades humanas (Cecatto et al., 2003).

Em suma, o BSS é um radioespectrógrafo decimétrico de banda larga (1000-2500 MHz) que opera diariamente das ~11:30 – 18:00 UT, junto a uma antena parabólica de 9 m de diâmetro – vide Figura 2.2, desde abril de 1998 no INPE de São José dos Campos. Suas principais características são a resolução em freqüência de 3 MHz e temporal ajustável em 10, 20, 50, 100, 200 e 1000 ms (Sawant et al., 1996 e 2001; Martinon e Fernandes, 2000).

FIGURA 2.2 – Antena parabólica de 9 metros do Brazilian Solar Spectroscope. FONTE: Adaptada de Martinon e Fernandes (2000, p. 9).

Por sua vez, os dados do instrumento são digitalizados e armazenados em disco rígido de um microcomputador para posterior visualização e processamento. O processo de

visualização é efetuado pelo software BSSView que foi desenvolvido para essa finalidade (Faria, 1999).

Um exemplo de visualização de um arquivo de dados feito pelo BSSView pode ser visto na Figura 2.3. A tela gráfica do BSSView apresenta o arquivo de dados no formato que é designado por Espectro Dinâmico. Desta forma, pode-se visualizar todo o arquivo de dados que foi adquirido segundos após seu armazenamento em disco.

FIGURA 2.3 – Espectro dinâmico visualizado no BSSView.

FONTE: Adaptada de Nascimento et al. (2002, p. 6).

A linha de Pesquisas de Física do Meio Interplanetário (FMI) da Divisão de Astrofísica (DAS) do INPE utiliza as observações solares realizadas pelo BSS para investigar os fenômenos associados à liberação de energia dos flares solares, através da análise das explosões solares decimétricas observadas principalmente acima de 1000 MHz, particularmente emissões tipo III, e estruturas finas, que apresentam uma banda estreita em freqüência e curta duração, daí a necessidade de altas resoluções temporal e espectral (Martinon e Fernandes, 2000).

Na faixa de ondas decimétricas o BSS é o único espectrógrafo da América Latina, conforme pode ser visto na Tabela 2.1. O BSS participa desde 1999 de observações solares conjuntas com diversos observatórios em solo, tal como o VLA, e satélites tais como SOHO e RHESSI, promovidas pelo Maximum Millenium Program (Fernandes, 2003).

TABELA 2.1 – Espectrógrafos solares em operação em ondas de rádio métricas- decimétricas. Observatório Banda de Freqüência (MHz) Resolução Temporal (ms) Bern, Suíça 100-8000 0,5-1000

Ondrejov, Rep. Checa 800-2000

2000-4500 100 100 Beijing, China 1000-2000 2600-3800 8 100 Hiraiso, Japão 500-2500 500 Culgoora, Austrália 18-1800 3000 INPE, Brasil 1000-2500 10-1000

FONTE: Adaptada de Fernandes (2003, p. 6).