3_as_observacoes_atuais

Prévia do material em texto

1
As observações atuais são aqui 
consideradas desde o ano de 1840, quando os 
primeiros observatórios foram instalados, até os 
dias atuais, chegando até os avanços das medições 
do campo magnético por satélites. 
Para a navegação havia a necessidade de 
atualizar os mapas de declinação magnética, já que 
o campo varia no tempo. Essa atualização 
incentivou a realização de medidas sistemáticas no 
mar, em terra e a instalação de observatórios 
magnéticos. Essas observações diretas iniciaram há 
aproximadamente quatro séculos atrás e até hoje 
os mapas magnéticos são atualizados. 
A variação do campo no tempo pode ser 
observada pelas suas componentes (veja Fig. 8 do 
módulo 1.1): norte (X), leste (Y), vertical (Z), 
horizontal (H), pelos seus ângulos de declinação 
(D), inclinação (I) e pela sua intensidade total (F). 
Existem alguns pontos específicos na Terra, 
onde o campo é totalmente horizontal. Esse local é 
chamado de equador magnético (Figura 1). Neste 
caso, a componente horizontal (H) é igual à 
intensidade total (F) e a inclinação I é mínima 
(I=0°). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Os chamados pólos geomagnéticos são os 
locais onde o campo total (F) é igual à componente 
vertical (Z), ou seja, a inclinação magnética é 
máxima (I=90º). Atualmente o pólo norte 
magnético está localizado na Ilha de Ellesmere no 
Canadá (Figura 2A) e o pólo sul magnético na 
Antártica (Figura 2B). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A Figura 3 mostra a intensidade do campo 
de 2010, onde são indicados os locais aproximados 
dos pólos magnéticos e a região onde o campo é 
mais fraco (Anomalia Magnética do Atlântico Sul- 
AMAS). 
 
 
MÓDULO 1.3: AS OBSERVAÇÕES ATUAIS 
 
Figura 2: Localização geográfica aproximada dos pólos 
norte (A) e sul(B) magnéticos. 
A 
B 
Figura 1. Mapa da inclinação (I) do campo magnético em 
2010, onde a linha verde mostra o equador magnético. 
 
 
 
 
 
 
 
2
Tantos os valores da inclinação magnética e 
do campo total mostrados nas figuras 1 e 3 foram 
calculados a partir de um modelo matemático 
chamado IGRF (International Geomagnetic 
Reference Field), que é um modelo global do 
campo magnético de referência internacional. Este 
modelo é baseado nos dados obtidos nos 
observatórios e nos satélites. O IGRF é capaz de 
prever as mudanças do campo para os cinco anos 
seguintes. Por isso, pelo último modelo IGRF 
lançado em 2010, podemos prever onde estarão os 
pólos magnéticos em 2015 (Figura 4). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Para construir um modelo global do campo 
geomagnético, como o IGRF, são necessárias 
medições do campo que podem ser realizadas em 
observatórios magnéticos, estações móveis e 
satélites. O instrumento que mede o campo 
magnético da Terra é chamado de magnetômetro. 
Há vários tipos de magnetômetros: o fluxgate 
mede as componentes do campo (exemplo: X, Y, Z) 
continuamente em intervalos de segundos, já o 
fluxgate acoplado a um teodolito (DI-flux teodolito) 
é responsável pelas medidas absolutas da 
declinação e inclinação magnéticas. As medições 
do campo magnético total (F) são feitas pelo 
magnetômetro de prótons (ou pelo overhauser). A 
Figura 5 mostra alguns exemplos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A 
Pólo sul magnético 
Pólo norte magnético 
AMAS 
Figura 3. Mapa do campo magnético total (F) em 2010, 
com a indicação dos locais aproximados dos pólos 
magnéticos e da Anomalia Magnética do Atlântico Sul 
(AMAS). 
Figura 4: Deslocamento da posição dos pólos norte (A) e 
sul (B) magnéticos de 1900 até 2015, usando o modelo 
internacional de referência do campo geomagnético 
(IGRF). 
A 
B 
Figura 5: Magnetômetro DI-flux.teodolito para a medição 
da declinação e inclinação magnéticas.O esquema mostra 
as partes principais deste instrumento. 
 
 
 
 
 
 
 
3
Os observatórios magnéticos são locais fixos 
na superfície da Terra onde o campo é medido 
continuamente, normalmente em intervalos de 
poucos segundos. Somente observatórios podem 
garantir um registro de dezenas de anos e com 
grande precisão, que são essenciais para descrever 
a variação secular e construir modelos globais do 
campo geomagnético. Outra vantagem dos dados 
gerados pelos observatórios é a possibilidade de 
separação entre as fontes internas (do núcleo e 
crosta) e externas (magnetosfera e ionosfera). Essa 
separação é feita usando um método matemático 
chamado “análise por harmônicos esféricos”, 
desenvolvido por Gauss em 1838. 
 Existem cerca de 180 observatórios na Terra 
(Figura 6) e os mais antigos datam de 1840. 
Entretanto, a distribuição global é extremamente 
desigual, especialmente na região dos oceanos e no 
Hemisfério Sul onde existem poucos observatórios. 
Os observatórios magnéticos são operados por 
diferentes instituições e a qualidade dos dados 
pode variar consideravelmente. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A Associação Internacional de 
Geomagnetismo e Aeronomia (IAGA) e o 
INTERMAGNET (“International Real-time Magnetic 
Observatory Network”) coordenam atividades dos 
observatórios distribuídos no globo, definindo 
padrões de qualidade, formatos para transmissão 
dos dados e aconselhando sobre instrumentação e 
aquisição dos dados. Atualmente há 113 
observatórios participando do INTERMAGNET, que 
seguem estes padrões de qualidade. 
No Brasil, há somente um observatório 
INTERMAGNET, que é o observatório de Vassouras, 
no Rio de Janeiro que funciona desde 1915. O 
Observatório Nacional (ON) também é responsável 
pelo Observatório Magnético de Tatuoca (TTC- 
Pará) e Observatório Magnético do Pantanal (PNL- 
Mato Grosso). O ON tem como meta a instalação 
de sete novos observatórios INTERMAGNET no 
Brasil. 
 
 
A desigual distribuição dos observatórios é 
complementada pelos dados de satélites. A 
principal vantagem da medição do campo 
magnético por satélite é a capacidade de 
proporcionar uma distribuição global de dados. 
Entretanto, há algumas desvantagens, como: os 
satélites têm uma vida útil menor do que a de um 
observatório; eles estão em uma altitude entre 300 
à 800 km, o que resulta em cálculos extras para 
correção dessas diferenças; maior dificuldade para 
tratar os dados dos satélites do que dos 
observatórios, já que o campo magnético está 
variando continuamente e ao mesmo tempo o 
satélite está em movimento. 
 O satélite POGO foi o primeiro a medir o 
campo entre 1965 a 1971. Já o satélite MAGSAT foi 
lançado (outubro de 1979) e permaneceu até junho 
de 1980. Por muitos anos o MAGSAT forneceu os 
dados de satélite de melhor qualidade para o 
estudo do campo principal. Nesta época, os 
SAIBA MAIS SOBRE OBSERVATÓRIOS 
MAGNÉTICOS NO BRASIL! 
Figura 6. Distribuição espacial de todos os 
observatórios magnéticos no globo. 
 
 
 
 
 
 
 
4
cientistas notaram que era possível estudar o 
campo crustal usando satélites. Depois do grande 
sucesso do MAGSAT, houve uma época, de quase 
vinte anos, sem lançamentos de novos satélites 
com a finalidade de estudar o campo 
geomagnético. Somente em fevereiro de 1999 um 
novo satélite, chamado Oersted foi lançado. Em 
2000, foram lançados os satélites CHAMP e SACC. 
Os principais satélites para estudaro campo 
magnético e suas durações são mostradas na Figura 
7. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 O futuro da era dos satélites é promissor. A 
Agência Europeia Espacial (ESA- European Space 
Agency) planeja o lançamento da chamada missão 
SWARM, incluindo pela primeira vez três satélites 
para o estudo do campo geomagnético: dois em 
uma mesma altitude de 450 km, medindo 
gradientes leste-oeste, e outro em uma altitude de 
550 km medindo gradientes verticais (Figura 8). 
 A missão SWARM tornará possível muitos 
avanços em pesquisa de geomagnetismo, como 
mapa global de anomalia magnética crustal de alta 
resolução, melhor visão sobre os estudos de 
dinâmica do núcleo terrestre e novos 
conhecimentos sobre a AMAS. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Referências Bibliográficas 
Finlay, C. C., Maus, S., Beggan, C. D., Bondar4, T. N., 
Chambodut, A., Chernova, T. A., Chulliat, A., 
Golovkov, V. P., Hamilton, B., Hamoudi, M., Holme, 
R., Hulot, G., Kuang, W., Langlais, B., Lesur7, V., 
Lowes, F. J., Lühr, H., Macmillan, S., Mandea, M., 
McLean, S., Manoj, C., Menvielle, M., Michaelis, I., 
Olsen, N., Rauberg, J., Rother, M., Sabaka, T. J., 
Tangborn, A., Tøffner-Clausen, L.., Thébault, E., 
Thomson, A. W. P., Wardinski, I., Wei, Z., Zvereva, T. 
I. 2010. International Geomagnetic Reference Field: 
the eleventh generation (2010). Geophys. J. Int., 
183, 1216-1230 
 
Friis-Christensen,, E., Lühr,, H., Hulot, G., 2006. 
Swarm: A constellation to study the Earth’s 
magnetic field. Earth Planets Space 58, 351–358. 
 
Jackson, A., Jonkers, A.R.T., and Walker, M.R., 2000. 
Four centuries of geomagnetic secular variation 
from historical records. Philosophical Transactions 
of the Royal Society of London A, 358: 957– 990. 
 
Lanza, R. & Meloni, A., 2006. The Earth’s 
magnetism- an introduction for geologists. 
Springer. 
Figura 8. Ilustração da missão SWARM, mostrando os três 
satélites (A, B e C) e suas trajetórias em torno da Terra. 
Figura 7. Duração dos satélites POGO, Magsat, 
Oersted, CHAMP, SAC-C e o planejamento para a nova 
missão de satélite chamada SWARM. 
 
 
 
 
 
 
 
5
Macmillan, S., 2007. Observatories, Overview. Em: 
Encyclopedia of Geomagnetism and 
Paleomagnetism, Editores: Gubbins, D. & Herrero-
Bervera, E., Springer, p. 66 – 68. 
 
Merril, R. T., Mcelhinny, M. W.; McFadden, P. L., 
1996. The Magnetic Field of the Earth- 
Paleomagnetism, the core and the deep mantle. 
Academic Press. Volume 63. 
 
Olsen, N., Holme, R., Hulot, G.,, Sabaka, T., 
Neubert, T., Tøffner-Clausen, L., Primdahl, G., 
Jørgensen, J., Léger, J., Barraclough, D., Bloxham, J. , 
Cain, J., Constable, C., Golovkov, V., Jackson, A., 
Kotze, P., Langlais, B., Macmillan, S., Mandea, M., 
Merayo, J., Newitt, L., Purucker, M., Risbo, T., 
Stampe, M., Thomson, A., Voorhies, C., 2000. 
Ørsted initial field model. Geophys. Res. Lett. 
27(22), 3607–3610. 
Olsen, N., G. Hulot and T. J. Sabaka, 2010. 
Measuring the Earth's magnetic field from space: 
Concepts of past, present and future missions, 
Space Sci. Rev., 155, 65-93. 
Siqueira, F., 2012. Tese de Mestrado defendida no 
Observatório Nacional em março de 2012: 
Métodos para Instalação e Processamento de 
Dados do Novo Observatório Magnético no 
Pantanal. 
Fontes das Figuras 
Figuras 1 e 3: Artigo científico “International 
Geomagnetic Reference Field: the eleventh 
generetion. Finlay et al., 2000 
 
Figura 2: Google Maps 
 
Figura 4: Homepage do Centro de Pesquisas 
Geológicas da Inglaterra: “British Geological 
Survey”:http://www.geomag.bgs.ac.uk/education/
poles.html 
Figura 5: Tese de doutorado de Fillipe Siqueira 
(Siqueira, 2012) e homepage: 
http://terraplus.ca/products/magnetometers/over
hauser-magnetometer-version6.aspx 
 
Figura 6: Artigo científico: Observatories, Overview. 
Macmillan, 2007. 
 
Figura 7: Artigo científico: Measuring the Earth's 
magnetic field from space: Concepts of past, 
present and future missions. Olsen et . al., 2010. 
 
Figura 8: Homepage da Agência Espacial Européia- 
ESA: European Space Agency: 
http://www.esa.int/esaLP/LPswarm.html