INSTITUTO DE AERONÁUTICA E ESPAÇOCAMPUS DE PESQUISAS GEOFÍSICAS MAJOR EDSEL DE FREITAS COUTINHOPROFESSOR ANGELO ANTONIO LEITHOLD - NOTAS DE AULAENSINO TECNOLÓGICO03 Campo de Pesquisas Geofísicas Major Edsel de Freitas Coutinho - PESQUISAS
Campo de Pesquisas Geofísicas Major Edsel de Freitas Coutinho - PESQUISAS está licenciado sob CC BY-NC-ND 4.0© 2 por PROFESSOR ANGELO ANTONIO LEITHOLD
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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 - CONVÊNIO 2002-2012
Acima: Campus de Pesquisas Geofísicas Major Edsel de Freitas Coutinho. (Fonte: Professor Angelo Antonio Leithold, 2005)
#professorangeloantonioleitholdnotasdeaula #py5aal O Campus de Pesquisas Geofísicas Major Edsel de Freitas Coutinho é um Campus de Pesquisas de Física Espacial localizado no município de Paula Freitas, Paraná, que tem por finalidade principal os estudos da AMAS (Anomalia Geomagnética do Atlântico Sul) e suas influências em âmbito regional e global.
Acima: Área de abrangência da AMAS (Fonte: Guimarães e Silva 2003)
#professorangeloantonioleitholdnotasdeaula #py5aal A importância do Campus de Pesquisas Geofísicas Major Edsel de Freitas Coutinho reside no estudo dos efeitos da ocorrência da anomalia (AMAS) que se dá entre –90º a +40º de longitude e –50º até a linha do Equador. Logo, toda a América do Sul encontra-se sob seus efeitos, e, em especial, a Base está muito próxima do epicentro, este se localiza próximo das fronteiras do Brasil-Argentina-Paraguai. A anomalia geomagnética (AMAS), quando ocorrem grandes eventos solares, gera correntes induzidas em ULF, ou Freqüência Ultra Baixa, (menor que 3 Hz). O Laboratório de Radiociência de Paula Freitas, é uma base de pesquisas pertencente à Força Aérea Brasileira, construída em parceria com a Air Force Cambridge Research Laboratories (AFCRL). Atualmente (2005) as pesquisas são efetuadas em parceria entre o Comando-Geral de Tecnologia Aeroespacial, Instituto de Aeronáutica e Espaço, (IAE). e as Faculdades Integradas 'Espírita', FIES, Campus Universitário Dr. Bezerra de Menezes, UNIBEM . A finalidade principal é o estudo da AMAS (Anomalia Geomagnética do Atlântico Sul) em âmbito regional e global.
Acima: Os pontos claros indicam as coordenadas em que espaçonaves mais sofrem danos (Fonte: NASA, 2008)
#PROFESSORANGELOANTONIOLEITHOLDPY5AAL As radio-observações são feitas partir do Campus de Pesquisas Geofísicas major Edsel de Freitas Coutinho. Nota-se que o sinal varia e observa-se a ausência de poluição eletromagnética na região, reforçando assim, a previsão do grupo de pesquisas liderado pelo professor pesquisador Angelo Antonio Leithold de Paula Freitas. A escolha pela Aeronáutica da localidade foi feita a partir de dados obtidos a partir de magnetômetros, à medida em que aumentam as atividades de pesquisas geofísicas no campus, aumenta a qualidade dos dados. Foi instalado um sistema transmissores/receptores e antenas de recepção em VLF de alto ganho além de outros sistemas de prospecção ionosférica em HF. No caso do sistema VLF, uma torre atua conectada a um transmissor e a um receptor que funcionam como radar pulsado. Foram instalados filtros eletromagnéticos que operam em diversas freqüências.
Acima: Circuito tanque da antena da ionossonda (Fonte: Professor Angelo Antonio Leithold, 2005)
#professorangeloantonioleitholdnotasdeaula #py5aal Os efeitos da AMAS são observados também nos Cinturões de Radiação de Van Allen, fazendo-os se aproximar mais do solo na região do epicentro, ou se afastar, conforme avança o Ciclo Solar e suas atividades. O fenômeno da ocorrência dos cinturões de radiação não é exclusivo da Terra. Foram detectados em outros planetas do sistema solar como Júpiter, Saturno, Marte e Vênus. Também possível reproduzí-los artificialmente através de explosões nucleares na alta atmosfera ou em laboratório. A anomalia geomagnética gera correntes induzidas de ULF, ou Freqüência Ultra Baixa, menor que 3 Hz, além de criar condições anômalas na ionização da ionosfera terrestre que podem podem interferir na propagação de RF nas mais diversas frequências. O espelhamento de correntes elétricas ionosféricas, associadas à variações nos campos geomagnéticos causadas pelas partículas energizadas que penetram na atmosfera, podem criar correntes imagem na superfície da Terra e na sua atmosfera. As influências magnéticas, e eletromagnéticas inserem elementos de baixíssima freqüência, em torno de 1 Hz ou menos, em sistemas de transmissão e geração de energia elétrica, linhas de transmissão de dados, telefonia, entre outros efeitos danosos ao funcionamento de equipamentos eletro-eletrônicos. Foi comprovado que: (sic)..."numa análise de defeitos em linhas de transmissão de energia elétrica de alta potência no Brasil, foi detectado que 96% dos casos avaliados estavam diretamente ligados às ocorrências da Anomalia Geomagnética do Atlântico Sul"(PINTO, L., MACEDO, L.H., DRUMMOND, M.A., SZCZUPAK, J.S.)... Portanto, a ocorrência do fenômeno geomagnético causa perturbações elétricas em regiões contíguas à localidade da ocorrência primária. E quanto mais próximo do epicentro, maiores os efeitos ocasionados pelas anomalias. A AMAS além de gerar correntes induzidas de ULF, ou Freqüência Ultra Baixa, criar condições anômalas na ionização da ionosfera terrestre, também interfere em sistemas embarcados em aeronaves e satélites artificiais. O espelhamento de correntes elétricas ionosféricas, associadas à variações nos campos geomagnéticos causadas pelas partículas energizadas que penetram na atmosfera, podem criam correntes imagem na superfície da Terra.
#professorangeloantonioleitholdnotasdeaula #py5aal As influências magnéticas, e eletromagnéticas inserem elementos de baixíssima freqüência, em torno de 1 Hz ou menos, em sistemas de transmissão e geração de energia elétrica, em linhas de transmissão, telefonia e equipamentos eletro-eletrônicos e a ocorrência do fenômeno geomagnético causar as perturbações citadas, estudos mais aprofundados poderão mostrar outros efeitos.
#professorangeloantonioleitholdnotasdeaula #py5aal Os eventos associados ao clima espacial são muito intensos e afetam satélites e outras espaçonaves com órbitas a algumas centenas de quilômetros de altitude e com inclinações orbitais entre 35° e 60°, que, passam periodicamente pela AMAS ficando expostos durante minutos às fortes radiações da região. A Estação Espacial Internacional, (International Space Station), cuja órbita tem uma inclinação de 51.6°, após comprovados tais efeitos, necessitou de um revestimento especial para suportar as radiações presentes na área onde ocorre o fenômeno. Outro importante artefato espacial que necessitou cuidados especiais, foi o Telescópio Espacial Hubble, que não pode fazer observações enquanto está passando sobre a região. A NASA, face aos problemas encontrados sobre a região da AMAS rotas e altitudes dos satélites de pesquisas.
#professorangeloantonioleitholdnotasdeaula #py5aal Nas freqüências de 3,0 Mhz até 30,0 Mhz, a reflexão pode ocorrer, nas camadas superiores (F1, F2) da ionosfera, pois a densidade eletrônica é elevada em determinados horários e dias. Abaixo de 3,0 Mhz há a reflexão camada D, mais inferior, e com a variação iônica aumentada, a RF tem sua propagação alterada devida sua absorção. Existe, portanto um limite para a reflexão ionosférica ótima, este varia com a atividade solar, a posição do Sol, a distância entre outros fatores que podem ser mapeados pelo CPGMEFC.
#professorangeloantonioleitholdnotasdeaula #py5aal Um dos tais efeitos aparece durante uma erupção solar, em que a ionosfera é empurrada para baixo e ao mesmo tempo tem seu limite inferior empurrado para cima, aumentando assim a densidade iônica. Uma vez que as ondas longas não podem penetrar na camada inferior, elas acabam refletindo ou sendo absorvidas, como se a ionosfera fosse uma superfície metálica. Nas camadas mais abaixo, em função do fenômeno da recombinação logo acima ocorrido pelo aumento da energia provinda do Sol, acontecem certos fenômenos indesejáveis ao monitoramento aéreo por radar. Estes podem ser o apagamento momentâneo da aeronave das telas, ou o surgimento de imagens fantasmas, pois, as condições ionosféricas e atmosféricas, podem fazer aparecer um avião real e um avião virtual ocasionadas ora pelo efeito blindagem, ora pelo efeito de múltiplas reflexões do sinal de alta freqüência. Portanto, o conhecimento do geomagnetismo e dos fenômenos ionosféricos se tornam vitais para a segurança do vôo.
#professorangeloantonioleitholdnotasdeaula #py5aal A radiação solar é composta por ondas eletromagnéticas e partículas aceleradas, que variam com o ciclo solar. As partículas são na maior parte prótons de baixa energia (10-100 keV) e são significativamente de menor energia do que raios cósmicos do Espaço Extrasolar. Em aviões de alta altitude, a radiação é mais elevada que no solo, (Relatório das Nações Unidas UNSCEAR 2000), portanto os trabalhadores aeronáuticos recebem maior dose na média do que qualquer outro profissional, inclusive operadores de Usinas Nucleares e Técnicos de Raios-X.
Circuito de potência de uma Ionossonda de 1,3 Mw (Fonte: Professor Angelo Antonio Leithold, 2005)
IONOSSONDA - NVIS (Near Vertical Incidence Sky wave)
#PROFESSORANGELOANTONIOLEITHOLDPY5AALO conceito NVIS (Near Vertical Incidence Sky wave), ou utilização da ionosfera como meio refletor das ondas utilizando ângulos perto da incidência vertical 90° é utilizado pelas FFAA (Forças Armadas) de todo o mundo. O alcance destes sistemas de transmissão é de distâncias desde as dezenas de quilômetros até às centenas de quilômetros. O sistema NVIS é dependente do ângulo de emissão e é um sistema útil para curtas e médias distâncias. Dentre as antenas utilizadas para NVIS, estas vão desde dipolos próximos aos solos, as conhecidas ''bigode de gato'' até antenas mais elaboradas, como Yagis apontadas para cima. Telecomunicações trabalho com o conceito NVIS desde a década de 80. Sobre este conceito, clique aqui. ANTENAS NVIS - NOTAS DE AULA
#PROFESSORANGELOANTONIOLEITHOLDPY5AALQuando se aponta uma antena HF para cima, com ângulo de emissão entre 60° e 89°, ou quando montadas próximas ao solo, seu lóbulo de emissão é influenciado pela absorção ou reflexão da radiação. O conceito NVIS (Near Vertical Incident Skywave) ocorre quando a altura de uma antena é menor que 1 comprimento de onda, ou quando sob si está inserida uma superfície ou um elemento cuja interação é ''enxergada'' pela antena como um efeito terra, neste caso, o dipolo deve estar no mínimo a 1/4 de comprimento de onda e o refletor a uma distância de 0,1 de comprimento de onda do dipolo, o solo é um componente do sistema e influencia os lóbulos de radiação e a impedância característica do sistema de transmissão. Assim, as antenas com refletor embaixo podem ser utilizadas para o aproveitamento deste fenômeno eletromagnético. Os refletores se disseminaram nos sistemas irradiantes, em que a alteração de impedância e o diagrama resultante da distância de uma antena ao solo é largamente utilizada. A forma e a distância do refletor à antena força seu comportamento, se determinado um diagrama a antena trabalha dentro dele. Este é um dos parâmetros que imediatamente percebidos, é a relação frente/costas no caso de antenas direcionais, pois à medida que esta relação aumenta, conseqüentemente aumentará a diretividade da antena. A reflexão na ionosfera e alteração de lóbulos é função da distância e diâmetro dos elementos. Com o passar do tempo e experiências, chegou-se à conclusão que estes praticamente se igualam em forma e dimensões aos dipolos ou monopolos dos quais fazem parte. Numa antena direcional cilíndrica, por exemplo, recomenda-se que os elementos parasitas também o sejam, os comprimento físicos daqueles, se refletores devem ser ligeiramente maiores que o elemento ativo em cinco a dez por cento. No caso de refletores planos sua superfície não precisa ser infinita, basta que seja ressonante, ou seja, uma superfície refletora contínua cuja malha não ultrapasse a 10% do comprimento de onda aplicado e esteja a tal distância da terra que esta não anule o efeito de sintonia. Uma vez feito este procedimento alterará a impedância e largura de faixa do sistema resultante, o dipolo, não mais será um dipolo isolado, passará a se comportar como uma rede com todas as características dadas pela disposição dos elementos interferente.
#PROFESSORANGELOANTONIOLEITHOLDPY5AALCanalização, espalhamento e reflexão através da ionosfera, são fenômenos concomitantes, porém algumas vezes concorrem entre si, outras vezes se somam. A reflexão ionosférica é explorada por sistemas de radiodifusão com as antenas de transmissão em ângulo baixo. As propriedades operacionais das ionossondas (sistemas compostos de transmissores, receptores e antenas direcionais apontadas diretamente para a ionosfera) propiciam um conhecimento do comportamento da região. O princípio da reflexão ionosférica em ângulos altos é utilizado há muitos anos para pesquisas, porém pouco utilizado nas comunicações. O efeito ocasionado por inúmeras camadas sucessivas de ionização leva à reflexão das ondas de rádio. Este efeito ocorre sobre uma faixa de alturas estreita e em baixas freqüências, onde, ou os raios refratam, ou refletem. No caso da refração a distância atingida por estes é apreciável, chegando a milhares de quilômetros, na reflexão direta, esta não ultrapassa a algumas centenas de quilômetros. O espalhamento fraco e incoerente de energia ocorre devido às flutuações térmicas e aleatórias da densidade eletrônica no plasma ionosférico. Este espalhamento tem sua eficiência aumentada pelas irregularidades ionosféricas e pelo aumento da densidade iônica. A Máxima Freqüência Utilizável, é a maior freqüência possível onde pode ocorrer o fenômeno da reflexão ionosférica. Estas irregularidades dão origem a sinais de espalhamento direto e sinais de retroespalhamento (reflexão). No caso da reflexão direta, não há canalização, já no caso do espalhamento, ocorre a refração e a canalização ou dutificação dos sinais. A canalização de sinais a grande distâncias ocorre em altura de ionização reduzida, porém não é regra. A probabilidade desta é nas camadas E e F, em alguns casos com ecos percorrendo toda a circunferência da Terra. Pode ocorrer a canalização, onde o sinal refrata e reflete ao mesmo tempo dentro de regiões irregulares do campo alinhado acima da região F também, porém sem íons livres isto não acontece.
#PROFESSORANGELOANTONIOLEITHOLDPY5AALA reflexão ionosférica pode levar ao fenômeno da cintilação, isto ocorre devido à atuação dos sinais perante as irregularidades ionosféricas que atual como uma tela de fase variável nos sinais transionosféricos de fontes. Esta tela eletrônica dá origem à efeitos de difração com cintilação de amplitude, ângulo de chegada e fase. Portanto, num meio variável onde ocorrem densidades variáveis, ocorre o fenômeno da reflexão, refração e difração dos sinais de radiofreqüência que pode ser simultâneo ou não.
REFERÊNCIAS
*ANALYSIS, IV EPG Encontro Latino Americano de Pós-Graduação Científica, 2004, São José dos Campos – SP.
*BERTONI, Fernando C. Perin. Derivas Ionosféricas em Latitudes Equatoriais: Observações e Modelagem. 149p. Tese de Doutorado em Geofísica Espacial. São José dos Campos: INPE, 2004.
*Davies, K., 1990. Peter Peregrinus Ltd, London. ISBN 0-86341-186-X Ionospheric Radio.
*Grotz, Toby, "The True Meaing of Wireless Transmission of power". Tesla : A Journal of Modern Science, 1997.
*Hargreaves, J. K., "The Upper Atmosphere and Solar-Terrestrial Relations". Cambridge University Press, 1992,
*K.Rawer and Y.V.Ramanamurty (eds) (1 January 1986). International Reference Ionosphere - Status 1985/86. Pergamon Press. IRI85-6.
*Swanson, D.G. Plasma Waves (2003). 2nd edition.
SOBRE A FÍSICA ESPACIAL E RADIAÇÕES NA ALTA ATMOSFERA: E-bomb na defesa nuclear do Exército Brasileiro
O presente endereço 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.
fessor Ângelo Antônio Leithold é um físico, astrônomo, radioamador e educador brasileiro, conhecido por suas contribuições nas áreas de astrofísica, geofísica, neurofísica, eletrônica e pedagogia12. 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 região12. 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 pedagogia12. 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 região12. 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 educacional12. 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 Wire12. 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 transmissão2. 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 rádio3. 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 especializados2. Educação e Pedagogia: Ele também é citado em artigos e teses sobre metodologia científica e tecnologia educacional3. Essas referências estão disponíveis em diversas plataformas acadêmicas e sites especializados, como Google Scholar, Academia.edu e em blogs pessoais do próprio professor123.
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