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O clima da Terra está mudando, principalmente nos últimos anos. São percebidas alterações drásticas na temperatura média do planeta com aumento de 0,8º C 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 alter
Tipologia: Notas de estudo
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Orientador: Mestre Josué Tadeu Borba Co-Orientador: Mestre Oneide José Pereira Pesquisadores: Ângelo Antônio Leithold, Clarisvaldo Galina de Souza, Marcelo Alegria Bruning, Marco Antônio Costa Garcia, Rodrigo Madeira Fernandes da Silva. Curitiba 2007
O clima da Terra está mudando [7], principalmente nos últimos anos. São percebidas alterações drásticas na temperatura média do planeta com aumento de 0,8º C em comparação com níveis anteriores à Revolução Industrial [6]. 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, não retém as radiações nos mais diversos comprimentos de ondas provindas do espaço, porque a parte mais interna do cinturão de Van Allen [3], 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) [5], [8]. 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[1], [2]. Acima da atmosfera, as energias provindas do Espaço, se dissipam na forma de energia cinética transferida aos elétrons livres da ionosfera [3]. 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. O atual estudo seguirá dois procedimentos: O primeiro, é a estimativa das 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 [3], [8], [9] com atividades em campo. O segundo procedimento é a construção de um sistema de prospecção através de uma antena quadra-cúbica na região do Boqueirão – Curitiba para compilação de sinais e comparação de dados com a chegada de Massa Coronal Ejetada. Desta forma, se pode levantar as condições, por exemplo, não só da ionização em grandes altitudes, mas, da eletricidade atmosférica, da ozonosfera, de pulsos eletromagnéticos e radiações provindas do Espaço. Existe possibilidade de monitorar a chegada à superfície do Planeta de partículas das mais diversas naturezas, além da comparação dos dados obtidos pela recepção de sinais de radiofreqüência através da rádio-observação [5], [8]. Os sinais captados gerarão importantes dados iniciais para ser utilizados no projeto de iniciação científica que ora se inicia através do atual projeto mostrado no V CONFIES.
A ocorrência da AMAS se dá entre –90º a +40º de longitude e –50º até a linha do Equador. Quando ocorrem as explosões solares, na região anômala acontece o fenômeno das Correntes Geomagneticamente Induzidas (GIC) cujas freqüências são abaixo de 1 Hz. Também ocorrem os Distúrbios Repentinos da Ionosfera (SID – Sudden Ionospheric Disturbance) [10]. Os cinturões de Van Allen, em geral, ‘’prendem’’ partículas arremessadas sobre si pelo vento solar. Contudo, esta captura depende da energia das partículas e de sua velocidade, pois sendo muito energéticas e velozes não serão capturadas e se dirigirão para as camadas mais inferiores da atmosfera atingindo as regiões ionizadas (Figura 3). Figura 3: Superfície descrita pela partícula presa ao redor da Terra (Fonte [3]) Uma vez que a “capa de proteção” dos cinturões de Van Allen não é eficiente para blindar as emanações eletromagnéticas ionizantes e não ionizantes de alta energia provindas do Sol na região da AMAS, o efeito para partículas mais pesadas também se repete, isto é, quando ocorre uma CME, a “matéria” ejetada não capturada, é lançada ao espaço. Estando o lado diurno da Terra, coincidentemente a região da AMAS, “enxergando” a chegada de massa coronal, ocorre uma verdadeira “chuva” de partículas, estas não ficam presas pelas blindagens geradas pelo “dínamo da Terra”. Ocorre assim uma forte ionização na alta atmosfera em todas as camadas. Também pode ocorrer uma forte recombinação, pois prótons provindos do Sol, íons positivos, numa velocidade de 450 km/s, podem encontrar elétrons livres na ionosfera, propiciando assim condições para a captura de elétrons que porventura estejam na região de sua trajetória. Ocorre neste momento um “desequilíbrio” iônico nas camadas superiores [1], [7], [10]. Dependendo da quantidade de massa coronal, e da disponibilidade de elétrons livres, as camadas F1 e F2 não retém todos os prótons, nem partículas mais leves, da mesma forma que parte da radiação ionizante passa por si. Os excedentes continuarão em direção às camadas inferiores, “E” e “D”.(Figura 4). Figura 4: Íons em direção à Terra (Fonte NASA) Os efeitos anômalos concomitantes ainda não são totalmente compreendidos no Hemisfério Sul, mas podem varrer a região atingida afetando sistemas de comunicação, operações de satélites, sistemas de radares, sistemas elétricos de potência, também ocorre a blindagem na alta atmosfera à propagação de ondas de rádio, além disso, dependendo da quantidade de massa coronal e de sua energia, ainda existe a possibilidade desta ultrapassar a blindagem propiciada pela ionosfera, assim, atinge camadas mais baixas da atmosfera, e, através de múltiplas colisões, propicia um aumento da radioatividade ambiental da região atingida, através de radiações secundárias, os eventos descritos estão bem exemplificados na Tabela 1 [10].
Tabela 1: Manifestações provocadas pelo Sol (Fonte NASA – SPACE WEATHER) 2.1.1 Linhas de transmissão “As linhas de transmissão de energia elétrica de grande potência tem um comprimento físico muito grande, são aéreas e estão paralelas solo. Estando situadas sobre rochas ígneas, (originárias do manto da Terra, ricas em materiais magnéticos), sofrem indução com a geração em si de harmônicos, estes causam disparos aleatórios nos sistemas de proteção, isso causa um efeito cascata e gera sobrecarga em todo sistema de distribuição (Efeito dominó), o que acaba por causar o desligamento geral e seqüencial pela ação dos equipamentos eletrônicos segurança no Distribuidor Nacional (“Apagão” de 2000)” [10]. Os sistemas eletrônicos de segurança interpretam que a rede elétrica foi atingida por um raio de grandes proporções, o que realmente não aconteceu, pois, as ditas correntes induzidas de baixíssima freqüência de centenas ou mesmo milhares de amperes, se dirigem para os enrolamentos de transformadores de potência, destruindo-os.[10] Um exemplo didático e bem documentado no Brasil é o catastrófico “black-out 2000, que ocorreu na região sudeste brasileira, este deixou dezenas de milhões de brasileiros sem energia elétrica transformando os grandes centros urbanos num verdadeiro “caos”, devida queda em cascata do Operador do Sistema de Distribuição Nacional [10]”. 2.1.2 Telecomunicações e radares. Desde a invenção do telégrafo de fio 1837, pelo norte americano Samuel F. B. Morse (1791- 1872), os efeitos de induções “desconhecidas com recepção de sinais fantasmas” em linhas de telegráficas era noticiado. Estes estranhos ruídos ocorriam sempre quando a atividade solar era máxima. Aumentando o nível tecnológico e as comunicações passando a ser “sem fio”, com dependência da ionosfera, os eventos de “fechamento” de propagação passaram a ser notados, principalmente nas comunicações militares e amadoras.Com a invenção do radar e das telecomunicações via satélite, o “clima espacial” passou a ter importância capital nas interconexões, sensoriamento e comunicações em altas freqüências. Figura 5: Erros de leituras em GPS devida CME (Fonte NASA - ESA)
entre outros efeitos diversos ainda a ser investigados. Ao ocorrer eventos com ejeção de massa coronal, sabe-se que aumentam as condições de ionização na alta atmosfera, assim, ocorre um incremento de elétrons livres, conseqüentemente, na baixa atmosfera aumenta o número de descargas elétricas, tempestades eletromagnéticas, o índice de chegada de radiação UV também se altera significativamente, além dos Raios-X. Sabe-se, por exemplo, que sobre a Região Sul do Brasil (E América do Sul), existe o chamado “buraco na camada de Ozônio”. Este não possibilita a retenção de radiação UV na alta atmosfera, por conseqüência, populações são atingidas por maior radiação, propiciando assim maior incidência de câncer de pele. Durante as tempestades solares, radiações UV têm aumento significativo, assim, populações com a pele desprotegida também podem sofrer maior irradiação, aumentando assim ainda mais os índices de câncer de pele. No Hemisfério Sul, estudos sobre os efeitos biológicos de tempestades solares, ainda não conclusivos, estão a ser realizados por diversos pesquisadores. Importante de nota são as pesquisas realizadas pela NASA sobre os eventos de CME em astronautas. Ocorre um fenômeno chamado de “brilho das estrelas” quando estes fecham os olhos durante as tempestades solares, pois enxergam pequenos flashes cuja causa ainda é desconhecida. Também aeronautas e passageiros de aeronaves são atingidos por partículas pesadas quando de sobrevôo sobre a região da AMAS. O efeito é semelhante a diversas “chapas de raios-X” de dentista tiradas de corpo inteiro. Embora a quantidade de radiação ionizante não seja exageradamente maior do que a radiação sofrida na superfície do planeta, o impacto de partículas pesadas é significativamente maior [10]. 2.1.4 Efeitos generalizados. Conforme os estudos vão se aprofundando, cada vez mais se descobre que os efeitos que ocorrem das grandes explosões solares atingem todos os sistemas, e não somente pontos isolados. Assim, se torna de importância estratégica o seu estudo, o que vem sendo feito há muitas décadas no Hemisfério Norte (Figura 7.a) Figura 7.a:Imagem elucidativa os múltiplos efeitos da ejeção de massa coronal em todos os sistemas. (Fonte: NASA)
Figura 8: Sol (Fonte Nasa) O Sol é a estrela que domina o sistema planetário em que se encontra a Terra. Sua presença ou ausência determina o dia e a noite. A energia irradiada é aproveitada por seres fotosintéticos que constituem a base da cadeia alimentar, assim é a principal fonte de energia que mantém a vida. Todos os processos físicos, químicos e biológicos são afetados de forma significativa pelo Astro Rei (Tabela 1 - Introdução). No Hemisfério Sul, ao contrário do Hemisfério Norte, as condições espaciais e suas influências no ambiente são pouco conhecidas. Isso se deve ao fato da falta de interesse em pesquisas das instituições de ensino e dos governos. Os efeitos danosos das correntes geomagneticamente induzidas, ainda não se fizeram sentir plenamente. Contudo, na medida em que o aparato tecnológico for se sofisticando e a miniaturização aumentando, os equipamentos e sistemas ficarão susceptíveis a danos ocasionados por explosões solares cujo estudo e prevenção dos surtos energéticos são de importância estratégica para o Brasil, devido as suas dimensões continentais. Alguns institutos de pesquisas, em especial o INPE (Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais) [1], têm se dedicado ao mapeamento e coleta de dados da AMAS e sua influência global, mas, isso é insuficiente. É necessário que mais pesquisadores se aprofundem nesta importante área de conhecimento, uma vez que deste sairão as estratégias necessárias para se lidar com os problemas que serão incrementados com o avanço do Ciclo Solar de onze anos [9]. Com este, aumentarão as tempestades eletromagnéticas [1],[9], as incidências de descargas elétricas e o aumento da violência dos temporais. Desta forma, é de fundamental importância não somente o estudo da AMAS através da prospecção em VLF, mas a continuidade das pesquisas em todos os ramos do conhecimento, da Geografia à Biologia, da Medicina à Física.
4. Objetivos 4.1 Objetivo geral O objetivo geral do presente trabalho foi demonstrar que através do mapeamento e compilação de dados, é possível verificar a influência do Ciclo Solar na geração de ruídos em VLF na faixa de 10 até 20 kHz na região da Anomalia Magnética do Atlântico Sul. Assim, criando ferramentas de rádio-observação, foi possível uma verificação preliminar dos efeitos ocasionados pelo Sol. 4.2 Objetivo específico Os objetivos específicos do presente trabalho foram avaliar os melhores métodos e sistemas de prospecção ionosférica:
Embora as observações tenham sido executadas apenas por um dos autores em sua residência, os demais membros do grupo se motivaram bastante a acompanhar o que estava a ser observado. O grupo de rádio-observação de VLF da UNIBEM, em sua maioria, ainda não está familiarizado com os sistemas de prospecção e radioastronomia. Isso ocorre devido fato da falta de informações "palpáveis", pois quando se faz uma leitura óptica, ''se enxerga'' o que está ocorrendo, mas quando se faz uma leitura instrumental, o ''olho'' do observador é a interpretação de dados numéricos. Apesar das dificuldades de todos em entender o que ocorreu em termos de observação, a experiência foi válida para se desenvolver outras verificações mais avançadas no campo da radioastronomia. Num primeiro passo, foi importante para todos, inclusive àqueles que nunca tinham tido a oportunidade de observar fenômenos magnéticos da magnetosfera solar e terrestre, de que é possível ''se enxergar'' sem ver. Didaticamente, se pode dizer que a experiência foi um sucesso, pois despertou a curiosidade dos membros que nunca tinham tido a oportunidade de ler dados através de instrumentos. Embora não tenha havido ejeções de massa coronal significativa, pois a fase atual é de ''calma'', alguns ''pulsos'' foram notados. À medida em que progride a pesquisa do grupo, e este sair em campo, será possível a melhora da qualidade e o aprendizado de todos. Num próximo passo, seria interessante levar os novos pesquisadores a local sem poluição eletromagnética, munidos com telescópios ópticos e de um sistema de radio-observação portátil, uma grande bobina por exemplo, ligada a um computador portátil e feita análise gráfica da variação eletromagnética ou da recepção em VLF. Desta forma, os dados compilados poderão ser armazenados e após feita a comparação com sites (NASA, por exemplo) do sinal amostrado poder-se-á descobrir sua validade. A pesquisa nem sempre é aquilo que se espera, e, a formação de pesquisadores é um trabalho lento e penoso, daí a necessidade da saída em campo para obter dados. Uma sugestão, seria numa aula de laboratório numa terça feira, ir para algum local longe da poluição eletromagnética, e montar o sistema de prospecção, embora a aula seja à noite, os efeitos do lado diurno da Terra se podem fazer sentir.
[1] - CARDOSO, A. H. , Análise de Alguns Parâmetros lonosféricos na Anomalia Geomagnética do Atlântico Sul Mediante Ondas "VLF", Revista Brasileira de Física, Vol. 12, NP 2, (1982). (http://www.geocities.com/unibem_palmas/3_Analise_Parametros_Ionosfericos_Regiao_AMAS_V LF.pdf (acessado, 20/10/2007) [2] Sunspot number, solar activity index; Echer, Ezequiel e outros; http://www.scielo.br/scielo.php (acessado, 20/10/2007) [3] Coutinho, E.F. ,"Introdução às Partículas Presas e à Anomalia Geomagnética Brasileira" , ' Ciência e Cultura', 26, 329-339 (1974) (http://anomalia.magnetica.atlantico.sul.googlepages.com/IntroduospartculaspresaseAnomaliaMag .pdf acesado em 17/10/2007). [4] Hartmann, G., Anomalia Magnética do Atlântico Sul, fluxo reverso no núcleo da Terra (2006) , (http://www.usp.br/agen/repgs/2006/pags/022.htm , acessado 20/10/2007). [5] Guimarães, R. C.; Silva, C. E., ANOMALIA MAGNÉTICA DO ATLÂNTICO SUL : ORIGEM INTERNA E VISÃO ESPACIAL, Universidade do Estado do Rio de Janeiro – UERJ. (http://www.geocities.com/unibem_palmas/2_AMAS_Origem_Interna_Visao_Espacial.pdf, acessado em: 12/10/2007) [6] Marini, Adriano; MUDANÇAS CLIMÁTICAS, ESCOLA AGROTÉCNICA FEDERAL DE CASTANHAL
- PA. (http://www.eafc- pa.gov.br/professores/mat_did%E1tico/Adriano/Mudan%E7as%20Climaticas.pdf, acessado em 25/10/2007) [7] Secretaria do Meio Ambiente - São Paulo - Proclima (http://www.ambiente.sp.gov.br/proclima/ acessado em 25/10/2007) [8] Saboia, A. M. ; Marques, G. C. , ANOMALIA MAGNÉTICA DO ATLÂNTICO SUL, Universidade Brasília, Instituto de Geociências. (http://www.geocities.com/unibem_palmas/5_Anomalia_Magnetica_Atlantico_Sul.pdf, acessado em 25/10/2007) [9] S.K. SOLANKI and M. FLIGGE, 2000, RECONSTRUCTION OF PAST SOLAR IRRADIANCE Institute of Astronomy, ETH, CH-8092 Zürich, Switzerland, Max Planck Institute of Aeronomy, D- 37191 Katlenburg-Lindau, Germany (http://www.astro.phys.ethz.ch/papers/fligge/solfli_rev.pdf acessado em 22/10/2007) [10] (PINTO, L., MACEDO, L.H., DRUMMOND, M.A., SZCZUPAK, J.S. , Possibilidades da influência de Fenômenos Geomagnéticos nas Perturbações Elétricas Ocorridas no SIN, Ano 2000, Relatório ENGENHO, 2004 ). [11] Wang, R. G.; Wang, J. X.; Investigation for the cosmic ray ground level enhancements during solar cycle 23 (http://adsabs.harvard.edu/abs/2004cosp...35.2410W acessado em 20/10/2007)
