PROFESSOR ÂNGELO ANTÔNIO LEITHOLD - 01 ANOMALIA MAGNÉTICA DO ATLÂNTICO SUL

INSTITUTO DE AERONÁUTICA E ESPAÇOCAMPUS DE PESQUISAS GEOFÍSICAS MAJOR EDSEL DE FREITAS COUTINHOPROFESSOR ANGELO ANTONIO LEITHOLD - NOTAS DE AULA ENSINO TECNOLÓGICO01 BREVE DESCRIÇÃO DA ANOMALIA MAGNÉTICA DO ATLÂNTICO SULANOMALIA MAGNÉTICA DO ATLÂNTICO SUL está licenciado sob CC BY-NC-ND 4.0© 2 por PROFESSOR ANGELO ANTONIO LEITHOLD©2006 ESSE ARTIGO NÃO É DE CULTURA LIVRE, PROIBIDA CÓPIA/EDIÇÃO/REPRODUÇÃO

INSTITUTO DE AERONÁUTICA E ESPAÇO - IAE - CONVÊNIO 2002-2012 PROFESSOR - FACULDADES INTEGRADAS ESPÍRITA - PLANEJAMENTO DE PESQUISAS Plano Trabalho Progr Cientifico Convenio CRS UNIBEM Download CTA PLANO DE TRABALHO nov 2006 Download (c) Angelo Antonio leithold 2004 © angeloleithold 1998 - 2012© #py5aal 1998 - 2012 © angeloleithold 1998 -2012 © #py5aal 1998 - 2012

CLIQUE -> PÁGINA PRINCIPAL ANOMALIA MAGNÉTICA DO ATLÂNTICO SUL - AMAS - ARQUIVOS - FUNDAMENTOS

INTRODUÇÃO

#PROFESSORANGELOANTONIOLEITHOLDAMAS#PY5AAL O clima da Terra está mudando, principalmente nos últimos anos. São percebidas alterações drásticas na temperatura média do planeta com aumento de 0,8 oC em comparação com níveis anteriores à Revolução Industrial. É possível considerar que a mudança climática já tenha alcançado pessoas e ecossistemas com amplos efeitos. Uma crescente preocupação ocorre entre cientistas espaciais, ambientalistas, governos e a população mais informada. Devido aquecimento global, a humanidade enfrentará alterações ambientais extremas. Numa dada região da Terra em especial, a intensidade de radiação e chegada de partículas mais pesadas, é mais alta do que em qualquer outra parte do Planeta. O campo magnético, retém partículas e interage com radiações nos mais diversos comprimentos de ondas provindas do espaço, porque a parte mais interna do cinturão de Van Allen, tem a máxima aproximação com o solo. A este efeito, se dá o nome de “Anomalia Magnética do Atlântico Sul”, (AMAS ou SAA, do inglês, South Atlantic Anomaly). Na ionosfera, diferentes comprimentos de ondas se propagam até alturas diferentes, isso se deve em grande parte à ionização causada pelo Sol. A propagação ionosférica, é susceptível de várias espécies de distúrbios associados às explosões e manchas solares. Acima da atmosfera, as energias provindas do Espaço, se dissipam na forma de energia cinética transferida aos elétrons livres e íons da ionosfera. Assim, são gerados ruídos de fundo em diversos comprimentos de ondas, estes, têm seu nível variável conforme a atividade solar e a altura de sua geração. É possível estimar as condições solares, através da comparação de índices fornecidos em tempo real, obtidos de satélites artificiais, e o monitoramento por sistemas de recepção de sinais eletromagnéticos em VLF (Very Low Frequency) utilizando computadores portáteis antenas e bobinas de sensoriamento magnético, com atividades em campo. A construção de sistemas sistemas de prospecção através de redes antenas. O presente estudo decreve brevemente a Anomalia Magnética do Atlântico Sul e sua influência na Terra, não somente sobre a ionizaçao e eletricidade atmosférica, mas os mais diversos fenômenos observados.

#PROFESSORANGELOANTONIOLEITHOLDAMAS#PY5AAL A ANOMALIA MAGNÉTICA DO ATLÂNTICO SUL (AMAS) é uma defasagem no campo magnético terrestre, que se caracteriza por uma intensidade mais fraca do que em outras regiões do planeta. A anomalia está localizada sobre o Atlântico Sul, mais especificamente nas regiões Sul e Sudeste do Brasil, e estende-se até o Continente Africano conforme ilustrado na figura abaixo.

Acima: Área de abrangência da AMAS (Fonte: Guimarães e Silva 2003)

#PROFESSORANGELOANTONIOLEITHOLDAMAS#PY5AAL A AMAS, principalmente em épocas em que o Sol atinge seu máximo do Ciclo Solar, afeta satélites e outras espaçonaves com órbitas a algumas centenas de quilômetros de altitude e com inclinações orbitais entre 35° e 60°. Nessas órbitas, os satélites passam periodicamente pela AMAS, ficando expostos durante vários minutos às fortes radiações e partículas presas que ali existem. A Estação Espacial Internacional, orbitando com uma inclinação de 51,6 °, necessitou de um revestimento especial para lidar com o problema. O Telescópio Espacial Hubble não faz observações enquanto está passando pela região, na figura abaixo (NASA - 2008), os pontos brancos representam locais onde ocorreram defeitos nas naves em órbita.

Acima: Os pontos claros indicam as coordenadas em que espaçonaves mais sofrem danos (Fonte: NASA, 2008)

#PROFESSORANGELOANTONIOLEITHOLDAMAS#PY5AAL A Anomalia Magnética do Atlântico Sul ( AMAS ) é uma área onde o cinturão de radiação de Van Allen interno da Terra chega mais perto da superfície da Terra, mergulhando a uma altitude de 200 quilômetros em condições normais de vento solar, contudo, pode chegar até 50 km quando ocorrem eventos como chegada de massa coronal ejetada. Isso leva a um aumento do fluxo de partículas energéticas que transitam nesta região e expõe os satélites em órbita (incluindo a ISS) a níveis mais altos do que o normal de radiação ionizante. O efeito é causado pela não concentricidade da Terra e seu dipolo magnético e tem sido observado aumentando em intensidade recentemente, pois o campo magnético da Terra é mais fraco em relação a um campo dipolar idealizado centrado no planeta. A área da AMAS é confinada pela intensidade do campo magnético da Terra a menos de 32.000 nT (Nanoteslas) ao nível do mar, o que corresponde ao campo magnético dipolar em altitudes ionosféricas. No entanto, o próprio campo varia em intensidade como um gradiente.

#PROFESSORANGELOANTONIOLEITHOLDAMAS#PY5AAL Os cinturões de radiação de Van Allen são simétricos em relação ao eixo magnético da Terra, que é inclinado em relação ao eixo rotacional por um ângulo de aproximadamente 11°. A interseção entre os eixos magnético e de rotação da Terra não está localizada no centro, mas a cerca de 450 a 500 km de distância e devido a essa assimetria, o cinturão interno de Van Allen é o mais próximo da superfície do Oceano Atlântico Sul e o sul da América do Sul, e sua maior altitude da superfície da Terra é sobre o Oceano Pacífico Norte.

#PROFESSORANGELOANTONIOLEITHOLDAMAS#PY5AAL Se o campo magnético da Terra for representado por um ímã de barra, mas de forte intensidade, dipolo magnético, a variação da AMAS pode ser ilustrada colocando o ímã não no plano do Equador, mas a uma pequena distância ao norte, deslocado mais ou menos na direção de Cingapura. Como resultado, sobre o norte da América do Sul e o Atlântico Sul, perto do ponto antipodal de Cingapura, o campo magnético é relativamente fraco, resultando em uma menor repulsão às partículas presas nos cinturões de radiação, e como resultado essas partículas alcançam mais profundamente a atmosfera superior do que de outra forma.

#PROFESSORANGELOANTONIOLEITHOLDAMAS#PY5AAL O formato da AMAS muda ao longo do tempo desde sua descoberta, em 1958. Os limites do sul da anomalia permaneceram aproximadamente constantes, enquanto sua expansão de longo prazo se deslocou para o noroeste, norte, nordeste e leste. Além disso, a forma e a densidade de partículas variam em uma base diurna, com a maior densidade de partículas correspondendo aproximadamente ao meio-dia local. A uma altitude de aproximadamente 500 km, a AMAS abrange de -50° a 0° de latitude e de -90° a +40° de longitude. A porção de sua maior intensidade se desloca para o oeste a uma velocidade de cerca de 0,3° por ano, e é perceptível a partir de observações através de magnetômetros, ionossondas e satélites. Sua taxa de deriva é muito próxima do diferencial de rotação entre o núcleo da Terra e sua superfície, estimado entre 0,3° e 0,5° por ano.

#PROFESSORANGELOANTONIOLEITHOLDAMAS#PY5AAL As pesquisas efetuadas no Campus de Pesquisas Geofísicas Major Edsel de Freitas Coutinho de 1980 a 2012 sugerem que o enfraquecimento lento do campo geomagnético é uma das várias causas para as mudanças nas fronteiras da AMAS desde sua descoberta. À medida em que o campo geomagnético continua a enfraquecer, o cinturão interno de Van Allen se aproxima da Terra, com um aumento proporcional da AMAS em determinadas altitudes.

Acima: Campo Magnético na região da AMAS - 1850 a 1958 cartas náuticas; 2006 - 2012 Campus de Pesquisas Geofísicas Major Edsel de Freitas Coutinho. Intensidade do campo magnético no centro da Anomalia do Atlântico Sul, de 1840 a 2020

(Fonte: Angeloleithold 2006-2023)

#PROFESSORANGELOANTONIOLEITHOLDAMAS#PY5AAL Historicamente, a partir de medições de rochas ígneas e sua datação, foi observado que durante o Holoceno Médio, o campo magnético da Terra na região ocupada pela AMAS era relativamente calmo e quiescente, contrastando com sua atividade atual. Atualmente seu estudo é de grande importância para satélites astronômicos e outras espaçonaves que orbitam a Terra a centenas de quilômetros de altitude, pois essas órbitas levam os satélites através de uma região potencialmente perigosa para causar danos na eletrônica embarcada, devida à exposição durante vários minutos na região de forte radiação ionizante, causada pelos prótons presos no cinturão de Van Allen interno. Medições efetuadas no voo STS-94 do Ônibus Espacial verificaram que as taxas de dose absorvida de partículas carregadas se estenderam de 112 a 175 μGy/dia, com taxas de dose equivalente variando de 264,3 a 413 μSv/dia. No caso da Estação Espacial Internacional, que orbita com uma inclinação de 51,6°, obrigou a ser feita uma blindagem extra para lidar com esse problema. O Telescópio Espacial Hubble não faz observações enquanto passa pela anomalia e a passagem pela região causou alarmes falsos no sensor de explosões solares do Telescópio Apollo Skylab.

#PROFESSORANGELOANTONIOLEITHOLDAMAS#PY5AAL Os astronautas também são afetados por essa região, que é considerada a causa das peculiares "estrelas cadentes" ( fosfenos ) vistas no campo visual dos astronautas, um efeito denominado fenômeno visual de raios cósmicos. Também se observou que a passagem pela Anomalia do Atlântico Sul pode ter sido a razão das falhas dos satélites da rede Globalstar em 2007. Uma das prováveis causas da AMAS podem ser um reservatório de rocha muito densa dentro da Terra devida baixa velocidade de cisalhamento. A posição da anomalia pode ser a do fluxo magnético máximo ou a do centroide do fluxo, que é menos sensível ao ruído de amostragem (Ionossondas do Campus de Pesquisas Geofísicas Major Edsel de Freitas Coutinho (2007-2010) e mais representativo da característica como um todo. Quando foi atualizado o presente artigo (2023), sabe-se que em janeiro de 2021, o centroide da AMAS estava localizado perto de 26,61°S 49,06°W e se deslocando cerca de 0,23°S a 0,34°W por ano, confirmando observações anteriores.

#PROFESSORANGELOANTONIOLEITHOLDAMAS#PY5AAL O experimento PAMELA, ao passar pela AMAS, detectou níveis de antiprótons com ordens de magnitude maiores do que o esperado. Isso sugere que o cinturão de Van Allen confina antipartículas produzidas pela interação da atmosfera superior da Terra com os raios cósmicos. Também a NASA informou que computadores portáteis travaram quando os Ônibus Espaciais passaram em meados dos anos 2000 pela anomalia e é provável que as partículas que transitam pela região tenham iniciado uma série de eventos que levaram à destruição do Hitomi, o observatório de raios X mais poderoso do Japão. É sabido que ao passar pela região, a frote radiação desabilitou temporariamente um mecanismo de localização de direção (Sensor de estrelas), fazendo com que o satélite dependesse apenas de giroscópios que não estavam funcionando corretamente, e isso o fez girar fora de controle, perdendo seus painéis solares no processo.

IONOSSONDA - ANTENA YAGI-UDA - NVIS utilizada para pesquisar a Anomalia Magnética do Atlântico Sul.

#PROFESSORANGELOANTONIOLEITHOLDAMAS#PY5AAL A Antena Yagi apontada para cima -Ionossonda- foi usada (2008-2012) para emitir sinais para pesquisas das camadas iônicas da Ionosfera na região da AMAS. Basicamente uma ionossona consiste em um transmissor de rádio usado em diversas frequências, automaticamente sintonizável em uma ampla faixa. Normalmente, a cobertura de frequência é de 0,5–23 MHz ou 1–40 MHz, embora normalmente as varreduras sejam confinadas a aproximadamente 1,6–12 MHz. No Campus de Pesquisas Geofísicas Edsel de Freitas Coutinho, foram usadas diversas ionossondas. A mais utilizada foi uma antena Yagi apontada para cima (NVIS) com receptores de rastreamento que variavam automaticamente as frequências. Os receptores eram sironizados com os transmissores. As antenas tinham padrões de radiação adequados, que transmitiam verticalmente e eram com máxima eficiencia em todas as faixas de frequências utilizadas. Foram utilizados circuitos digitais para controle e análise de dados. Os transmissores varriam toda ou parte das faixas de frequências, transmitindo pulsos curtos. Esses pulsos eram refletidos em várias camadas da ionosfera, em alturas de 100–400 km, e seus ecos são recebidos pelos receptores e posteriormente analisados pelo sistema de controle.

#PROFESSORANGELOANTONIOLEITHOLDAMAS#PY5AAL O resultado eram exibidos na forma de ionogramas através de gráficos da altura das reflexões em função também do tempo entre a transmissões e as recepções dos pulsos versus frequências portadoras e encontrar as frequências de operação ideais para transmissões ou comunicações bidirecionais.

Ionossonda para a faixa de 7,00 MHz e 14,0 MHz - instalada no Campus de Pesquisas Geofísicas Major Edsel de Freitas Coutinho (2008 - 2010) © angeloleithold 1998 © #py5aal 1998 © angeloleithold 1998 © #py5aal 1998

#PROFESSORANGELOANTONIOLEITHOLDAMAS#PY5AAL O ionograma resultante exibe os dados produzidos pela ionossona, trata do gráfico da altura virtual da ionosfera plotada contra a frequência, no caso do CPGMEFC, os pulsos foram convertidos em perfis de densidade de elétrons para medir mudanças na ionosfera da Terra devido a eventos climáticos espaciais . No ionograma abaixo, a legenda pode ser mais claramente entendida como tendo "Vx-" e "Vx+" para substituir respectivamente "X-" e "X+". Estes se referem à reflexão vertical do tipo eXtraordinário. "Vo-" e "Vo+" se referem à reflexão Ordinária. Uma onda refletida Ordinariamente é aquela que se comporta como se não houvesse campo geomagnético. Foi desenvolvido um software de cultura livre (Linux) baseado no ARTIST. O software foi usado para deduzir e calcular os valores de parâmetros característicos medidos.

Acima: Ionossonda instalada no Campus de Pesquisas Geofísicas Major Edsel de Freitas Coutinho. (Fonte: Angeloleithold, 2010)

#PROFESSORANGELOANTONIOLEITHOLDAMAS#PY5AAL Foi utilizado um transmissor chirp que varre o espectro de rádio HF em uma programação regular, ouvido em rádios comuns como CW ou SSB à passagem do sinal de varredura. Na análise dos transmissores foi feita usando a tecnologia SDR - Software Defined Radio, ou rádio definido por software, projetado em 1988 por Helmuth Lang e Peter Hoeher, cuja variação do programa foi utilizada no CPGMEFC a partir de 2006. Nas leituras eram usadas as taxas de repetição e deslocamento do chirp. A taxa de repetição é o tempo entre duas varreduras em segundos e o deslocamento do chirp é o tempo da primeira varredura de 0 MHz após uma hora inteira em segundos. Se a frequência inicial for maior que 0 MHz, o tempo de deslocamento pode ser extrapolado linearmente para 0 MHz.

Acima: Campus de Pesquisas Geofísicas Major Edsel de Freitas Coutinho onde foram instaladas as antenas Yagi NVIS. (Fonte: Angeloleithold, 2006)

IR PARA A PÁGINA PRINCIPAL ANOMALIA MAGNÉTICA DO ATLÂNTICO SUL - AMAS

PROFESSORANGELOANTONIOLEITHOLDAMAS#PY5AAL O Campus de Pesquisas Geofísicas Major Edsel de Freitas Coutinho (Foto acima) são efetuados estudos dos efeitos da ocorrência da AMAS que se dá entre –90º a +40º de longitude e –50º até a linha do Equador. O CPGMEFC está muito próximo do epicentro da AMAS, fronteiras do Brasil-Argentina-Paraguai. A AMAS gera correntes induzidas em ULF, ou Freqüência Ultra Baixa, (menor que 3 Hz) até o topo do HF, cerca de 30 MHz. O Laboratório de Radiociência de Paula Freitas, como é conhecido na região, é uma base de pesquisas pertencente à Força Aérea Brasileira, construída em parceria com a Air Force Cambridge Research Laboratories (AFCRL - MIT). Atualmente (2006) pesquisas são efetuadas em parceria entre o Comando-Geral de Tecnologia Aeroespacial, Instituto de Aeronáutica e Espaço, (IAE), Faculdades Integradas 'Espírita', FIES e Campus Universitário Dr. Bezerra de Menezes, UNIBEM . A finalidade principal é o estudo da AMAS (Anomalia Geomagnética do Atlântico Sul) e suas conseqüências em âmbito regional e global.

O presente artigo é sobre a pesquisa: ESTUDO DA PROPAGAÇÃO DE RÁDIO E DAS DESCARGAS ATMOSFÉRICAS NA REGIÃO DA ANOMALIA MAGNÉTICA DO ATLÂNTICO SUL - RADIOCIÊNCIA - CAMPUS DE PESQUISAS GEOFÍSICAS MAJOR EDSEL DE FREITAS COUTINHO - Instituto de Aeronáutica e Espaço www.iae.cta.br - Convênio - 2002-2012- Plano Trabalho Progr Cientifico CRS UNIBEM.pdf - 121 KB Download CTA PLANO DE TRABALHO nov 2006.pdf - e113 KB Download - INSTITUTO DE FÍSICA ASTRONOMIA E CIÊNCIAS DO ESPAÇO - IFAE Publicado oficialmente nos seguintes endereços: 1 Biblioteca Central das FACULDADES INTEGRADAS ESPÍRITA; 2-Domínio Público MINISTÉRIO DE EDUCAÇÃO E CULTURA - MEC - http://www.dominiopublico.gov.br/ (c) 1987 - 2016 - Professor Ângelo Antônio Leithold - LEITHOLD, A. A. © angeloleithold 1998 © #py5aal 1998 © angeloleithold 1998 © #py5aal 1998

fessor Ângelo Antônio Leithold é um físico, astrônomo, radioamador e educador brasileiro, conhecido por suas contribuições nas áreas de astrofísica, geofísica, neurofísica, eletrônica e pedagogia1 2. Ele se formou em Física pela Universidade Federal do Paraná (UFPR) em 1978, fez mestrado em Física pela Universidade de São Paulo (USP) em 1982 e doutorado em Física pela USP em 1987. Sua tese de doutorado foi sobre a propagação de ondas de rádio na região da Anomalia Magnética do Atlântico Sul1. Leithold tem uma vasta experiência em pesquisa e ensino, tendo lecionado em diversas instituições, incluindo o Colégio Estadual do Paraná, o Senai e a Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR). Ele também é autor de vários trabalhos acadêmicos e livros, e é conhecido por seu envolvimento com o estudo da Anomalia Magnética do Atlântico Sul, um fenômeno que afeta a propagação de ondas de rádio e a atividade solar na região1 2. O professor Ângelo Antônio Leithold é um físico, astrônomo, radioamador e educador brasileiro, conhecido por suas contribuições em diversas áreas científicas e educacionais. Ele se destaca principalmente nas áreas de astrofísica, geofísica, neurofísica, eletrônica e pedagogia1 2. Formação Acadêmica e Carreira Graduação: Física pela Universidade Federal do Paraná (UFPR) em 1978. Mestrado: Física pela Universidade de São Paulo (USP) em 1982. Doutorado: Física pela USP em 1987, com a tese intitulada “Estudo da Propagação de Ondas de Rádio na Região da Anomalia Magnética do Atlântico Sul Pós-Doutorado: Astrofísica pela Universidade de Brasília (UnB) em 19921.Contribuições e Pesquisas Leithold é autor de diversos trabalhos acadêmicos e livros, e suas pesquisas são amplamente citadas por outros pesquisadores. Ele é especialmente conhecido por seu estudo sobre a Anomalia Magnética do Atlântico Sul, um fenômeno que afeta a propagação de ondas de rádio e a atividade solar na região1 2. Atuação Profissional Ensino Médio: Professor de física no Colégio Estadual do Paraná, onde lecionou por vários anos e participou de projetos pedagógicos e científicos. Ensino Técnico: Professor de eletrônica no Senai e no CEEP, desenvolvendo instrumentos e métodos para medir e analisar sinais eletromagnéticos. Ensino Superior: Professor de pedagogia na Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR), ministrando cursos sobre didática, metodologia científica e tecnologia educacional1 2. Outras Atividades Além de suas atividades acadêmicas, Leithold é um radioamador ativo, conhecido pelo indicativo PY5AAL. Ele também tem um blog onde compartilha suas pesquisas e experiências1. O indicativo PY5AAL pertence ao professor Ângelo Antônio Leithold, um radioamador brasileiro com uma vasta experiência e paixão pelo radioamadorismo. Ele é conhecido por seus experimentos com antenas e pela participação ativa na comunidade de radioamadores. Atividades e Contribuições Antenas: Leithold realiza experimentos com diferentes tipos de antenas, incluindo antenas NVIS (Near Vertical Incidence Skywave) e antenas Long Wire1 2. Ele compartilha suas descobertas e métodos de construção de antenas em seu blog e em sites dedicados ao radioamadorismo. Baluns Magnéticos: Ele também trabalha com a construção de baluns magnéticos, que são dispositivos usados para adaptar a impedância entre a antena e o transmissor, melhorando a eficiência da transmissão 2. Comunidade: Leithold é ativo na comunidade de radioamadores, participando de eventos e trocando informações com outros entusiastas. Ele utiliza suas habilidades para contribuir com a ciência e a educação, aplicando seus conhecimentos em física e eletrônica. Recursos e Publicações Leithold mantém um blog onde compartilha suas experiências e pesquisas no campo do radioamadorismo. Ele também publica artigos e tutoriais sobre a construção e otimização de antenas e outros equipamentos de rádio 3. O professor Ângelo Antônio Leithold tem várias referências acadêmicas e citações em diferentes áreas do conhecimento. Ele é citado em trabalhos sobre geofísica, astrofísica, eletrônica e educação, entre outros. Aqui estão alguns exemplos de onde suas obras e citações podem ser encontradas: Geofísica e Astrofísica: Leithold é frequentemente citado em estudos sobre a Anomalia Magnética do Atlântico Sul e a propagação de ondas de rádio1. Eletrônica e Radioamadorismo: Seus trabalhos sobre antenas e baluns magnéticos são amplamente referenciados em publicações técnicas e blogs especializados 2. Educação e Pedagogia: Ele também é citado em artigos e teses sobre metodologia científica e tecnologia educacional 3. Essas referências estão disponíveis em diversas plataformas acadêmicas e sites especializados, como Google Scholar, Academia.edu e em blogs pessoais do próprio professor1 2 3.