ANOMALIA MAGNÉTICA DO ATLÂNTICO SUL
INSTITUTO DE AERONÁUTICA E ESPAÇO - IAE
#Leithold A A
CAMPUS DE PESQUISAS GEOFÍSICAS MJ EDSEL DE FREITAS COUTINHO - CPGMEFC
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(c)1998 Angelo.Leithold Air Force Cambridge Research Laboratory, Cambridge, Massachusetts, USA. The AFCRL traced its origins to the Cambridge Field Station, founded in 1945 to pull together MIT wartime efforts on electronic countermeasures. An atmospheric research activity from Red Bank, New Jersey, was moved to the Boston area in 1948. These two separate functions, undertaken at several facilities in the Boston-Cambridge area but controlled by two separate directorates under the AFCRL organization, continued through the 1950's and early 1960's. In 1961 the countermeasure activities were moved to another division and AFCRL continued its atmospheric and geophysics research under the newly-created Office for Atmospheric Research. In 1962 AFCRL consisted of 1100 staff, of which 680 were degreed professionals, AFCRL started research into the South Atlantic Magnetic Anomaly
(c)1998 Angelo.Leithold O Laboratório de Pesquisas de Cambridge da Força Aérea dos Estados Unidos (Air Force Cambridge Research Laboratory, - AFCRL), Massachusetts, EUA, foi fundado em 1945, a partir da Estação de Pesquisas de Campo de Cambridge, com a finalidade de reunir os esforços do MIT no final da Segunda Guerra Mundial, para pesquisar contramedidas de guerra eletrônica. Uma unidade de pesquisas atmosféricas de Red Bank, Nova Jersey, foi transferida para a área de Boston em 1948. Assim, as duas pesquisas distintas, realizadas em várias instalações na área de Boston-Cambridge, eram controladas por duas diretorias distintas no AFCRL, e continuaram durante a década de 1950 e início da década de 1960. Em 1961, as atividades de contramedidas foram transferidas para outra divisão e a AFCRL continuou suas pesquisas atmosféricas e de geofísica sob o recém-criado Escritório de Pesquisa Atmosférica. Em 1962, a AFCRL contava com 1.100 funcionários, dos quais 680 eram cientistas profissionais. Assim foi iniciada no AFCRL a pesquisa da Anomalia Magnética do Atlântico Sul.© #Leithold A A
(c© #Leithold A A Sobre uma determinada região no Atlântico Sul, mais precisamente no sul do Brasil, o efeito de proteção da magnetosfera perde parte de sua eficiência, pelo fato de haver uma espécie de “mergulho” nos cinturões de Van Allen, em que a sua parte mais interna tem a máxima aproximação com a superfície da Terra. A este efeito anômalo se dá o nome de Anomalia Magnética do Atlântico Sul (Figura 1), AMAS ou SAA (do inglês, South Atlantic Anomaly). Algumas pesquisas indicam que o mergulho dos campos ocorre em conseqüência do deslocamento excêntrico do centro do campo magnético da Terra em relação ao seu centro geográfico. A altitude do cinturão mais próximo é entre 200 a 800 Km da superfície na região. Para as órbitas de naves espaciais inclinadas entre 35 e 60 graus, em relação ao equador, e alturas entre 180 até aproximadamente 200 Km [3], o resultado é que a intensidade de radiação é mais alta nesta região do que em qualquer outra. Observar que na figura 1 existem diferentes tonalidades de azul, estas indicam uma menor ''blindagem'' propiciada pelo campo magnético da Terra [1]. Observações das variações do ruído de fundo em diversas frequências realizadas no município de Paula Freitas, Paraná, no Campus de Pesquisas Geofísicas Major Edsel de Freitas Coutinho, sugerem que o nível de ruído tem uma variação significativa na região da anomalia, presume-se que isto ocorre devido campo magnético menor que o esperado para a região. Trabalhos de pesquisas estão monitorando este nível de ruído e comparando-o com dados provenientes dos satélites GOES que medem as partículas cósmicas que chegam do Sol. © py5aal © #Leithold A A
Figura 1: campo magnético da Terra (Cortesia NASA)
(c)1998 Angelo.Leithold A AMAS é produzida por um "mergulho" no campo magnético terrestre na região Sul do Brasil e o centro do campo está deslocado em relação ao centro geográfico por 450 km aproximadamente. Sabe-se que o campo magnético terrestre tem origem no núcleo externo da Terra em que interações geológicas do magma, composto de Ferro e Níquel, causam dois movimentos predominantes. O primeiro vertical, é provocado pelo gradiente de temperatura existente na camada do núcleo externo, fazendo a massa líquida subir e se resfriar, ocorrendo assim um adensamento, e por conseqüência a massa desce, gerando um movimento cíclico; o segundo movimento é horizontal, origina-se da rotação da Terra (força de Coriolis) apresentando movimentos cíclicos [6]. © py5aal © #Leithold A A
Figura 2: Locais onde espaçonaves em órbita sofreram danos (Cortesia NASA).
© angeloleithold 1998 O projeto original da Estação Espacial Internacional não previa proteções para a passagem na AMAS, sua inclinação orbital é de 51.6 graus, e a falta de tal previsão ocasionou alguns problemas durante o tempo, assim foi necessária a execução de medidas para proteger a ISS da alta radiação da região [1], orbitando com inclinação de 51.6°, necessita de revestimento especial para suportar as fortes radiações oriundas do Sol, o Space Telescope Huble tem as suas observações limitadas durante sua passagem sobre o Sul do Brasil. Isso se explica porque os artefatos ao passar periodicamente na zona onde a blindagem natural propiciada pelo campo magnético da Terra é reduzida, durante o tempo de trânsito, o fluxo elevado de partículas de alta energia atinge-os. Isso requer uma proteção maior dos equipamentos e das baterias fotovoltaicas principalmente, pois são degradadas mais rapidamente pelos fluxos mais elevados de partícula. O sistema fluido compõe um conjunto de correntes térmicas no meio níquel-ferro (correntes de convecção térmicas) com uma tendência maior de giro no sentido de rotação da Terra, integrando uma corrente efetiva que dá origem ao campo magnético terrestre e sua magnetosfera. © py5aal © #Leithold A A
Figura 2.a: Mapa magnético da Terra. A AMAS (El Pato, em azul) Anomalia Magnética do Atlântico Sul. O triângulo vermelho mostra a localização de seu centro no ano 2000.(Cortesia NASA)
© angeloleithold 1998 Todos estes movimentos e interações influem na ionização da Atmosfera sobre a região ou seja, no caso da Ionosfera, composta basicamente pelas camadas C, D, E, F1 e F2 e F3, a variação diurna pode ser fortemente influenciada. Na altura da camada ionosférica "D", a interação associada à Anomalia Geomagnética do Atlântico Sul parece ser menor [1]. Em maiores altitudes, devida a forte radiação associada à AMAS, grande parte das pesquisas apontam que os satélites e outras espaçonaves com órbita a algumas centenas de quilômetros de altitude e com inclinações entre 35° e 60° são atingidos pelas partículas presas nas linhas de campo. Ou seja, nessas órbitas os satélites passam periodicamente pela região, ''ficando expostos durante vários minutos às fortes radiações e partículas que ali transitam. [1]''. A AMAS sofre uma deriva ou deslocamento para oeste (Figura 19), sua velocidade é 0.3° por ano. A taxa de deslocamento é muito próxima da rotação diferencial entre o núcleo da Terra e sua superfície, estimada estar entre 0.3° e 0.5° por ano. No link abaixo é possível verificar seu movimento desde 1600 até 2005 quanto estava sendo feito o presente estudo.
DERIVA DA AMAS de 1600 até 2005 .320 kB .pdf © py5aal © #Leithold A A
Figura 2.b: O cinturão de Van Allen mais interno e sua proximidade com a superfícia da Terra (Fonte: ESA)
© #Leithold A A A Anomalia do Atlântico Sul é de especial interesse da astrofísica de alta energia, o uso de VLF é comprovadamente eficaz para sua pesquisa. A AMAS compreende uma região cuja radiação é muito densa pelo fato de haver um “fluxo elevado de partículas”, pode ser considerada como um laboratório "in situ" da radiação espacial. A NASA no Google Earth mostra seu epicentro sobre o Oceano Atlântico Sul, fora da costa brasileira, mas é sabido que os efeitos ocasionados pela alta energia podem estar concentrados em alguns momentos principalmente na região sul do Brasil. O fato do fluxo de partículas ser tão elevado obriga que freqüentemente os detectores dos satélites devam ser fechados ou pelo menos colocados numa modalidade de trabalho “segura” para protegê-los das fortes radiações [3], [6]. Para o estudo da AMAS, na década de setenta foi construído o Campus de Pesquisas Geofísicas Major Edsel de Freitas Coutinho na região de Paula Freitas, Paraná, pois, na época era onde se encontrava o epicentro da anomalia. Atualmente seus efeitos se fazem notar principalmente entre –90º a +40º de longitude e –50º até a linha do Equador. Logo, toda a América do Sul encontra-se sob sua influência, cujo epicentro, este se localiza atualmente próximo das fronteiras do Brasil-Argentina-Paraguai (Figuras 2a e 2b). © py5aal
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