Resumo de Geofísica I

Prévia do material em texto

~ Resumo de Geofísica – Vitória Azevedo ~
· O Campo gravitacional e o distúrbio de gravidade
Objetivo introduzir os elementos que constituem o campo de gravidade e mostrar o que é o distúrbio de gravidade.
– A lei da gravitação foi o ponto de partida a Lei da Gravitação Universal, publicada no século XVII por Newton. Uma das quatro interações fundamentais. Sendo a mais fraca de todas, só se manifesta em escalas astronômicas. Importância na explicação do sistema solar. Lei que governa não só a mecânica celeste, como a mecânica sobre a superfície terrestre e em regiões próximas a ela. Dentro deste contexto, esta lei incorpora dois aspectos: um geométrico (formato da Terra) e um físico (campo de gravidade).
· Erastóstenes (276-295 A.C) foi o primeiro a estimar o raio terrestre.
· Descreve a atração gravitacional entre duas massas
– Teoria do potencial estudo dos campos potenciais conservativos nos quais são derivados de um potencial. Como por ex o potencial de gravidade. Tais campos obedecem a uma equação diferencial parcial chamada de equação de Laplace, que serve para funções harmônicas. Descreve uma serie de fenômenos da natureza, tais como a transferência a de calor em meios homogêneos, o escoamento de fluídos em meios ideais, os campos eletrostáticos e magnetostáticos, dentre outros.
– Campo de gravidade e seus elementos: Terra real e Terra normal um campo é um conjunto de funções do espaço ou do tempo que descrevem alguma propriedade física em cada ponto do espaço, seja ele vetorial ou escalar.
 
Um trabalho realizado por uma força é a igual a variação de energia.
· Como caracterizar o campo gravitacional da Terra?
Na Geofísica estamos interessados na componente gravitacional que é relacionada com às variações de densidade no interior da Terra.
É necessário que a gente consiga retirar todas as componentes que não são de origem gravitacional, como as variações temporais do campo ocasionadas pela atração lunissolar; deriva instrumental e variações na pressão atmosférica. Para isso, teremos que descrever bem o campo gravitacional e as outras componentes.
· A Terra Real seja uma massa unitária em repouso na superfície terrestre. Este corpo experimenta uma força gravitacional e uma força centrífuga. A resultante destas duas é o vetor gravidade. Este corpo experimenta uma força gravitacional e uma força centrífuga. A resultante destas duas é o vetor gravidade. 
A soma destes vetores é o que chamamos de vetor de gravidade.
O módulo deste vetor é o que chamamos de gravidade.
· Se tomarmos o Laplaciano do potencial de gravidade em regiões livres de fontes. Podemos começar descrevendo o potencial de gravidade. 
O potencial de gravidade é a soma entre duas funções escalares: o potencial gravitacional e o potencial centrífugo.
 
· Estas equipotenciais são chamadas de geopes. A geope mais importante é o geóide que tem o formato da Terra. Sendo a geope que coincide com o nível médio dos mares não perturbados é chamada de geóide.
· A Terra real é uma medida da gravidade na superfície.
Podemos aproximar a terra por um elipsoide de revolução que possui:
· Elipsoide de revolução com formato oblato, que possui semi eixos que são A e B. Esse elipsoide é chamado de Terra normal.
A = é o maior semi eixo que coincide com o raio equatorial médio da Terra.
B= raio polar.
· Origem no centro de massa da terra;
O semieixo menor b coincide com o eixo de rotação da terra;
A mesma massa da terra;
Mesma velocidade de rotação.
· Distúrbio de gravidade 
 
· A gravidade depende da massa, da distribuição de densidade da Terra e do potencial centrífugo. 
· Componentes que compõe o campo de gravidade, este campo tem um somatório de uma parte gravitacional e outra parte centrífuga.
· Modelo assumido para a Terra é o elipsoide de referência. 
· Correção de ar livre corrige o dado de gravidade em relação ao nível do mar.
· Contraste de densidade é um valor que tem em comparação as rochas que estão ao redor. 
· Anomalia de Bouguer retirar a concentração da massa que tem acima do nível do mar e retirar o efeito do contraste negativo do oceano. Sendo a essa anomalia borguer positiva no oceano.
Analisar o distúrbio nos traz informações acerca do equilíbrio isostático da região estudada. Se o distúrbio de gravidade é próximo ou um pouco maior (ou menor) que zero, quer dizer que a região se encontra em equilíbrio, caso contrário não.
· Correção de terreno 
· Correção de Bouguer
· Anomalia de Bouguer para a Terra toda
· Isostasia é o efeito da concentração – ou deficiência – das massas que representam os continentes e os oceanos.
Como foi descoberto, onde até o século 18, a Lei da gravitação universal não podia ser utilizada para calcular a densidade média da Terra. No entanto, cientistas tentavam estimar a densidade de diversas formas.
Pierre Bouguer tentou, em uma expedição, uma estimativa para a densidade aproximadamente, 4 vezes maior que a verdadeira.
Chegaram à conclusão que esse desvio era ocasionado pelas “raízes” destas elevações.
· Existem dois principais modelos de compensação isostática:
– Modelo de Pratt
– Modelo de Airy
· Campo magnético e anomalia de campo total
As componentes do campo geomagnético 
O campo geomagnético possui duas componentes que é o campo externo que pode ser dividido em magnetosfera e ionosfera e o campo interno que pode ser dividido em crustal e principal. 
· Campo externo 
– Magnetosfera é a camada do campo magnético e o campo magnético protege a Terra dos raios e radiações que vem do exterior. Tem uma atitude de aproximadamente 500 km acima da superfície da Terra. As correntes geradas na magnetosfera são devido a interação do campo geomagnético e o vento solar. Esse fluxo de vento solar gera uma variação no campo magnético da Terra, e assim faz com que correntes sejam induzidas nessa região. Ocasionando uma variação do campo em torno de 5nT.
– Ionosfera de atitude entre aproximadamente 50km e 600km da superfície. As correntes geradas nessa região podem também alterar o campo magnético terrestre. Ocasionando uma variação de campo com forte dependência temporal, que podem durar de alguns segundos ou até mesmos dias. Podendo alterar de forma significativa a amplitude do campo medido na superfície terrestre em até algumas centenas de milhares de nT. Os processos físicos/fenômenos que controlam os sistemas de correntes nestas duas regiões estão acoplados (os fenômenos que são gerados na ionosfera dependem de fenômenos que ocorrem na magnetosfera). 
· Variação diurna na pratica, todos esses fenômenos são considerados em dois tipos: 
– Dias magneticamente calmos quando as amplitudes são baixas.
– Dias magneticamente perturbados quando as amplitudes são altas. Quando o vento solar fica com muita intensidade.
· Campo interno
– Campo principal 
O campo geomagnético é em sua maior parte, de origem interna. A componente do campo geomagnético que tem origem (é gerado) no núcleo externo é denominado campo principal. Esse campo é predominantemente dipolar e varia em intensidade e direção a longo dos anos. Pode variar anualmente ou em centenas de milhares de anos (variação secular).
O Norte magnético não coincide com o Norte geográfico.
Esse campo pode ser modelado pelo IGRF (International Geomagnetic Reference Field) é o campo geomagnético usado de referência, por exemplo. É atualizado a cada 5 anos com a contribuição de diversos observatórios magnéticos ao redor do mundo. De modo similar ao que tínhamos com a componente gravitacional do campo de gravidade...
– Crustal outra componente do campo geomagnético medida próximo a superfície é produzida por fontes magnetizadas na crostaterrestre. 
O campo produzido por estas rochas é chamado de campo crustal. De forma geral, em Geofísica o interesse é somente no campo crustal.
Outras componentes do campo geomagnético são atenuadas ou removidas dos dados medidos próximos a superfície terrestre.
· Essa simplificação acontece somente por que a magnetização tem a mesma direção do campo da Terra. Porém as vezes a magnetização do corpo nem sempre está na mesma direção do campo da Terra.
Esta simplificação acontece somente por que a magnetização tem a mesma direção do campo da Terra.
Uma vez que isolados os efeitos das fontes crustais conseguimos estudar dois corpos.
· Magnetização é o efeito gerado por um conjunto de dipolos de momento m no interior de um volume V.
Tipos de magnetização:
– Magnetização remanente natural (MR) a componente da magnetização que é devido à época de formação da rocha.
– Magnetização induzida (MI) componente devido à presença de um campo magnético externo.
Susceptibilidade magnética é a capacidade da rocha de adquirir a magnetização induzida.
· Modelagem e inversão em gravimetria e magnetometria
– Gravimetria foi um dos primeiros métodos na busca de óleo e gás. A instrumentação, navegação e das plataformas possibilitou a cobertura de grandes áreas. É também vastamente em diversas áreas como exploração mineral, hidrogeologia, dentre outros. É utilizado na para estimar o relevo do embasamento de bacias sedimentares, definição de contatos geológicos e delimitação da geometria dos corpos
– Magnetometria o método cresceu, principalmente, durante a Segunda Guerra Mundial. 
· Efeito gravitacional de uma distribuição de densidade
– Em 3D
– Somente uma linha
· Modelagem 2D