sábado, 17 de agosto de 2013

O SOM AO REDOR DA TERRA e DESCOBERTA DE NOVO ANEL de VAN ALLEN


Imagem: Google.  

[ E=mc² // "Einstein's Big Idea homenage" (audio): http://www.pbs.org/wgbh/nova/einstein/expe-kaku.html ]




 O intuito deste post é mostrar algumas descobertas interessantes (e curiosas) sobre nosso planeta, ou melhor, do espaço interplanetário a nossa volta.

Em relação ao nosso Sol, há muito mais coisas além do monitoramento de "Ejeções de massa coronal" (EMC)  !

Temos  E = MC2  [ENERGIA] !!! 

E é neste campo onde concentram-se todas as pesquisas.
E nem poderia ser diferente. Desde a matéria, ao som, tudo é energia. 
[Resta-nos a interpretação do pequeno espectro que pudermos captar.]





É dito aos 4 ventos (inventei), que o Campo Magnético da Terra existe para protegê-la dos raios cósmicos e das radiações solares (que em excesso, tornariam-se nocivas à Biosfera), como uma espécie de escudo  protetor (dos raios nocivos, etc...).

[  A pergunta que nunca ouvi os cientistas fazendo, é ''quem''  ou  ''o quê '', teria tido esta genial idéia de criar um escudo protetor!!? Seriam as rochas? As águas? Gaia??? 
Para proteger o quê? A vida? A Biosfera?
Para proteger nossos satélites artificiais é que não foi.  ]


Parece 'bobagem'? Até poderia, não fosse sua genial complexidade... (além de sua amplitude/magnitude, e sua interação no espaço interplanetário).

A resposta ''escudo protetor'' está incompleta.


Crédito de imagem: Blog Mentiras Veríssimas


A ciência já demonstra que a interação do campo magnético terrestre, com as radiações solares, é bem mais elaborada, complexa e vital.



Um gráfico de anéis gêmeos da Terra de plasma conhecidos como os cinturões de radiação de Van Allen na magnetosfera de nosso planeta (NASA)





OBS:  As informações a seguir, foram tiradas de textos didáticos e científicos, cujos links encontram-se ao final do post e/ou das respectivas citações. Algumas imagens de Crop Circles (dentre outras) foram acrescentadas por mim, apenas para ilustração, dada a semelhança que apresentam com imagens esquemáticas e científicas, sobre o tema.





O 'Coro' da Terra 
(ondas  provenientes da magnetosfera)

Uma das mais recentes missões da NASA gravou as ondas de rádio provenientes de nossa magnetosfera : "Em torno do nosso planeta estão os anéis de plasma, parte da magnetosfera da Terra, que estão pulsando como ondas de rádio. Essas ondas não são audíveis ao ouvido humano, mas antenas de rádio podem buscá-las, e isso é exatamente o que um instrumento - o elétrico e campo magnético Instrumento Suíte e Ciência Integrada (EMFISIS) - no recém-lançado Radiation Belt Sondas tempestade da NASA tem feito. [Ouça, a seguir]



""Os ruídos, muitas vezes pegos aqui na Terra por operadores de rádio-amadorismo, são chamados de "coro" da Terra, como eles são uma reminiscência de um coro de pássaros cantando no início da manhã. Então aqui está o seu planeta, cantando sua canção para o espaço. Músicos: Amostra de distância. ""
["pelo canto dos pássaros"! Lembram-se ? Coincidência interessante!]



Magnetosfera 


 


'A magnetosfera pode ser considerada como uma região envoltória, constituindo a parte exterior da atmosfera de um astro, em que o campo magnético controla os processos eletrodinâmicos da atmosfera ionizada e de plasmas. [Wikipédia]



 Plasma?
Plasma é o quarto estado físico da matéria.
O primeiro estado físico da matéria, mais frio, é o sólido.
Ao aquecermos o sólido (adição de energia), ele se transforma em líquido. 
Mais energia acrescentada e transformaremos a matéria no estado gasoso.
Ao acrescentar energia a um gás, sob alta pressão, os átomos sofrem uma transformação, onde os elétrons ficam separados de seus núcleos, este é o plasma.






Veja na imagem a seguir, alguns exemplos da presença de plasma:

Crédito: homepage Filipe





 VENTOS SOLARES


O Sol é tão quente que o gás se transforma  em PLASMA, fazendo com que a maior parte das partículas energéticas escape da gravidade do Sol e seja liberada no espaço. 



Esse plasma é o chamado vento solar .



 O vento solar é originado na camada mais externa do Sol, chamada corona. A sua velocidade é de aproximadamente 400 km/s, mas pode chegar até 800 km/s



As partículas carregadas do Sol, ou o vento solar, atingem a Terra em cerca de quatro dias. Já a Luz solar, leva cerca de 8 minutos para chegar até nós!




A interação entre o plasma do vento solar e a magnetosfera da Terra é conhecida como "Conexão Sol-Terra"


 O vento solar, além de partículas ionizadas, também carrega campos magnéticos que envolvem a Terra e que chegam até Netuno e Plutão [!!!!]


[Na segunda imagem, as órbitas planetárias estão em escala, mas os planetas não estão (em escala). Compare a distância do Sol (ponto amarelo) até a órbita de Plutão.]





Apesar do vento solar transportar menos do que um milionésimo da energia eletromagnética do Sol, o vento solar transfere para a magnetosfera e ionosfera terrestre, centenas de bilhões de watts por dia.



O contínuo vento solar expande a atmosfera externa do Sol. Este campo de origem solar é chamado de campo magnético interplanetário (em inglês: Interplanetary Magnetic Field- IMF), e varia consideravelmente próximo a Terra com uma intensidade de cerca de 5 nT. 

 Com a rotação do Sol, o campo magnético que é gerado  toma uma forma espiral.





Partículas carregadas e campos magnéticos influenciam uns aos outros. 
As partículas carregadas possuem energia na faixa de poucos milhares de elétron-volts e campos magnéticos na ordem de dezenas de nanoteslas que ocupam o espaço entre as atmosferas superiores do Sol e da Terra. 

A interação dos campos magnéticos originados no Sol e na Terra estruturam o geoespaço por centenas de raios da Terra, direcionando e contendo partículas carregadas, também de origens solar e terrestre [(!)].






Campo Magnético da Terra



O estudo do campo magnético da Terra (ou geomagnético) sempre foi de grande importância histórica, tanto para a orientação nas navegações quanto para um melhor conhecimento sobre o planeta Terra.

 Nos dias atuais há muita pesquisa sendo desenvolvida sobre geomagnetismo. Alguns tópicos ainda estão em plena discussão, como por exemplo, os processos que originam este campo magnético e as suas consequências.


A descoberta de que a Terra possui um campo magnético próprio 
ocorreu em 1600 por um cientista chamado William Gilbert.



Costuma-se dizer que o campo magnético terrestre provêm do núcleo, mas vale lembrar que existem outros fatores geradores, além deste. 

O campo magnético observado é resultado da contribuição de diferentes fontes: o campo do núcleo, o campo externo, campo induzido e o campo crustal.


Representação atual do campo dipolar da Terra, mostrando as linhas do campo magnético, os pólos magnéticos e geográficos.

Campo do núcleo (ou campo principal)
o campo geomagnético gerado no núcleo possui uma geometria aproximadamente dipolar. Este campo corresponde a cerca de 90% do campo observado, por isso o campo do núcleo também é chamado de principal.

[Imagem para efeito de apreciação/comparação]

O termo dipolar significa dois pólos, norte e sul, como por exemplo, em um imã. 
As LINHAS DE FORÇA DO CAMPO MAGNÉTICO em um imã, saem do pólo norte para o pólo sul . No entanto, atualmente, as linhas de força do planeta saem do sul, para o norte.




Não há um imã no núcleo terrestre. O que existe é fluido composto principalmente de ferro (Fe) e níquel (Ni) com uma alta CONDUTIVIDADE ELÉTRICA (σ = 5x105 S/m). Este fluido está em constante movimento na presença de um campo magnético pré-existente. Consequentemente, o fluido induz correntes elétricas que ampliam o campo magnético.

[fantástico, não?]


Sol (e seus ventos)


Campo Externo (da Terra): é gerado pelo VENTO SOLAR (Plasma) ao atingir a magnetosfera terrestre, que é a região em volta da Terra onde o campo magnético está confinado.
Magnetosfera da Terra (NASA)



Outra região onde o campo externo é produzido é chamada de ionosfera e estende-se de 60 km até 1500 km. A ionosfera é dividida em camadas com espessuras e ionizações diferentes.







Campo Crustal: é gerado pelas rochas magnéticas que existem na camada mais superficial da Terra.

obs:  [ ''(...) os geofísicos consideram os pólos magnéticos de acordo com os pólos geográficos. Por isso, a configuração atual do campo magnético indica que o pólo sul magnético está próximo ao pólo sul geográfico e vice-versa . Essa associação não é permanente, já que devido às reversões do campo, os pólos invertem o sentido. O campo magnético antigo é registrado por rochas. São as rochas magnéticas que registram as variações paleomagnéticas, na escala de milhões de anos. Um fato bem conhecido(ao se observar essas rochas) é que o campo magnético reverteu sua polaridade muitas vezes no tempo geológico.'' ]

[Este tema daria um outro post... Vamos em frente.]



ANOMALIA DO ATLÂNTICO SUL

A intensidade do campo magnético é medida em uma unidade chamada Tesla. O campo geomagnético é expresso em nano-tesla (nT) que é igual a 10-9 tesla. A intensidade do campo na superfície da Terra é da ordem de 70.0 nT próximo aos pólos e cerca da metade deste valor próximo ao equador (Figura 2). Mas há uma região da Terra onde o campo é mais fraco e essa área é chamada de Anomalia Magnética do Atlântico Sul (AMAS). Grande parte da AMAS está localizada no Brasil.


De modo geral, podemos dividir a variação temporal do campo geomagnético em duas faixas: as variações mais longas, de milhões de anos a dezenas de anos, são geradas pelo núcleo e as variações de mais curto período, como as tempestades magnéticas, são geradas pelo campo externo

Já as mudanças do campo magnético na escala de centenas de anos são chamadas de variação secular.  Desde o início das observações contínuas do campo geomagnético, a cerca de 170 anos atrás, a intensidade do campo magnético global vem decaindo em uma taxa de 6% em 100 anos. Entretanto, o decréscimo da intensidade do campo não é igual em todas as regiões do globo; especialmente na região da AMAS esta diminuição está ocorrendo mais rapidamente. Outra característica interessante da variação secular é o deslocamento do campo para oeste. Assista o vídeo BfS.mov e note que a AMAS estava na África por volta de 1600 e se deslocou para a direção do Brasil, onde encontra-se atualmente.



CINTURÕES DE VAN ALLEN
Descobertos em 1958, são imensas regiões de radiação dentro da magnetosfera terrestre.
Contêm prótons e elétrons energéticos, presos pelo campo magnético da Terra.

http://br.geocities.com/saladefisica


Cinturão de Van Allen é uma região onde ocorrem vários fenômenos atmosféricos devido a concentrações de partículas no campo magnético terrestre, descobertas em 1958 por James Van Allen


As radiações de Van Allen não ocorrem, salvo em raras exceções, nos pólos, e sim na região equatorial. Estas formam dois cinturões em forma de anéis, com centro no equador. 


Eles consistem de partículas movendo-se em alta velocidade, cujo volume varia constantemente. As duas regiões representam uma parte crucial do clima espacial que vigora entre o Sol e a Terra, e em direção aos planetas mais externos. Observações mostram que o anel interno contém uma quantidade mais estável de prótons e elétrons. Já o anel externo é composto principalmente de elétrons e varia consideravelmente.




O segundo cinturão,  contém partículas eletricamente carregadas de origem tanto atmosférica quanto solar. São principalmente íons hélio trazidos pelo vento solar. As partículas mais energéticas deste, são elétrons cuja energia atinge várias centenas de milhares de elétrons-volt. Os prótons são muito menos energéticos do que os do primeiro cinturão, porém seu fluxo é mais intenso.

[Crédito: Wikipédia]




[O Cinturão de Van Allen consiste de prótons altamente energéticos, que se originam pelo decaimento de nêutrons produzidos quando raios cósmicos vindos do espaço exterior, colidem com átomos e moléculas da atmosfera terrestre. Parte dos nêutrons é ejetada para fora da atmosfera e se desintegra em prótons e elétrons ao atravessar esta região do cinturão. 

Essas partículas se movem em trajetórias espirais ao longo de linhas de força do campo magnético terrestre.]





'LADO DIA'  E  'LADO NOITE'

A magnetosfera é um região situada além de aproximadamente 200 quilômetros de altitude, e na qual o movimento de partículas carregadas é governado fundamentalmente pelo campo magnético da Terra.

Em altitudes inferiores, onde a densidade da atmosfera é muito maior, o movimento dessas partículas é controlado sobretudo por colisões.



A magnetosfera situada no lado frontal ao Sol [chamado 'Lado do Dia'], estende-se além da superfície da Terra aproximadamente 57.000 km, ou cerca de 10 raios da Terra.



Do lado oposto ao Sol ['Lado da Noite'], a magnetosfera se estende provavelmente por centenas de raios da Terra (Veja a figura abaixo). A forma alongada deste lado,resulta da influência do vento solar, ou do plasma solar ( consistindo principalmente de prótons e elétrons emitidos pelo Sol), e que comprime grandemente a magnetosfera, do lado mais próximo do Sol.




A magnetosfera terrestre estende-se em cerca de 500 km de altitude e possui uma forma assimétrica: comprimida no lado do Sol (lado do dia) devido a pressão exercida pelo vento solar, e alongada no lado oposto (lado da noite) que não sofre esta pressão .No lado da noite a magnetosfera é alongada, chamada de cauda magnetosférica, e atinge até 1.000 vezes o raio da Terra. 
(''lado dia'' / ''lado noite'' da Terra?? Vescica Piscis...)

Quando esses intensos cinturões de radiação foram descobertos, os cientistas ficaram apreensivos quanto às sérias ameaças que poderiam oferecer às viagens espaciais. 

Atualmente, sabe-se que os astronautas que se dirigem para o espaço exterior podem passar rapidamente por essas regiões com proteção adequada contra a radiação Van Allen. O cinturão de Van Allen é composto de duas faixas, das quais a interior se situa entre 2200 e 5000 quilômetros, e a exterior entre 13000 e 55000 quilômetros da superfície da Terra. (Texto adaptado de: Física Moderna, John E. Williams, Editora Renes)

Descobertas

Dois anéis, era o que se conhecia até então. Mas como sabemos muito pouco sobre como funciona nosso magnífico Universo, cientistas acabam sempre se surpreendendo com novas descobertas! 
Praticamente por uma questão de 'sorte', cientistas presenciaram um fenômeno onde detectou-se a formação de um terceiro anel (temporário). [Veja a  matéria, a seguir]. Dentre tantas outras descobertas sobre a área ao redor do nosso planeta [e são muitas], um dos estudos, tem por objetivo  entender o impacto de uma explosão solar, quando esta ocorre em nossa direção, em nossos satélites e meios de comunicação, cada vez mais tecnológicos. Mas surpreendentemente, a natureza está sempre cheia de perfeição em seus 'mecanismos'. Há muito mais criação e interação neste processo, que destruição.

[Fenômenos solares são capazes de causar interferências em sistemas como o GPS, além da possibilidade de induzir correntes elétricas em transformadores de linhas de transmissão de energia e afetar a proteção de dutos para transporte de óleo e gás]


'Descoberto novo cinturão de radiação ao redor da Terra'


Até agora se acreditava que o Cinturão de Van Allen fosse constituído por dois anéis de plasma - partículas carregadas eletricamente - que circundam a Terra no plano do Equador

[É nesse cinturão de radiação, sobre o qual pouco se sabe, que ocorrem as auroras boreais e austrais.]

(Google imagens)
Os dois anéis originais foram descobertos por James Van Allen, em 1958. Eles circundam a Terra na região do Equador, estendendo-se entre 1.000 e 60.000 quilômetros de altitude, mantidos no lugar por ação do campo magnético terrestre.





A descoberta do terceiro anel foi feita pelas sondas espaciais gêmeas RBSP (Radiation Belt Storm Probes  - sondas para medição de tempestades nos cinturões de radiação, em tradução livre), lançadas pela NASA em Agosto do ano passado para estudar as "tempestades" dos anéis de radiação - devido ao nome complicado da missão, elas são mais conhecidas como Sondas de Van Allen.

[A missão das duas sondas RBSP é justamente esclarecer a formação e o comportamento desse cinturão de radiação, que afeta o funcionamento de satélites e naves espaciais, e pode ter impacto sobre a saúde dos astronautas.]

[As sondas da missão RBSP tem por objetivo ajudar a determinar como as partículas movem-se ao longo dos cinturões, onde elas desaparecem e quais processos são responsáveis por suas energias e velocidades tão elevadas - existem dúzias de teorias competindo por essas explicações.]

Terceiro anel de Van Allen Astrônomos acabam de encontrar o terceiro anel de Van Allen, uma formação aparentemente temporária, mas maior, envolvendo o segundo anel.
Assim que chegaram ao espaço, as duas sondas detectaram imediatamente os dois conhecidos e gordos anéis.

Para surpresa geral, contudo, nos dias que se seguiram, os instrumentos mostraram a formação de um terceiro anel de radiação.


Com o passar dos dias, o segundo anel começou a se comprimir em uma faixa de elétrons muito densa, e começou a surgir o terceiro anel, igualmente formado por elétrons, mas menos compacto e mais distante, estabelecendo o quadro de um cinturão de Van Allen com três anéis.

"Pareceu tão estranho que eu achei que devia haver algo de errado com o instrumento," disse o pesquisador Dan Baker. "Mas nós vimos coisas idênticas em cada uma das duas naves espaciais e então tivemos que concluir que era algo real."

O anel do meio, que os astrônomos chamam de anel de armazenamento, persistiu conforme o anel externo começava a se desfazer, o que ocorreu durante a terceira semana de Setembro.
Finalmente, uma poderosa onda de radiação emitida pelo Sol virtualmente aniquilou tanto o que restava do terceiro anel, quanto todo o segundo anel.





Pressa proveitosa!


Já se sabia que o anel exterior de radiação tinha uma dimensão variável, às vezes inchando com partículas carregadas, que depois escapam novamente, dependendo do clima espacial.
Nos meses que se seguiram desde o desaparecimento dos dois anéis externos, as zonas de radiação se reconstituíram em sua estrutura mais comum de dois anéis.
"Nós não temos nenhuma ideia de quantas vezes esse tipo de coisa acontece," disse Baker. "Isso pode ocorrer com bastante frequência, mas nós não temos os instrumentos necessários para acompanhar isso."
Na verdade, o fenômeno só foi registrado porque os cientistas decidiram usar os instrumentos das duas sondas sem passar pelo criterioso programa de calibração que ocorre em todas as missões espaciais.
Eles passaram direto para a chamada "fase científica" porque queriam coletar a maior quantidade possível de dados em paralelo com a sonda SAMPEX, que está no espaço há mais de 20 anos, podendo deixar de funcionar a qualquer momento.
Se tivessem seguido as normas, o fenômeno não teria sido registrado.
"Se não tivéssemos feito dessa forma, teríamos perdido o acontecimento. É bom estar no lugar certo, na hora certa, com os instrumentos certos," disse Baker
[...]
"Nós podemos oferecer estas novas observações para os teóricos que modelam o que está acontecendo no cinturão," disse Shri Kanekal, cientista da missão das Sondas de Van Allen. "A natureza nos presenteou com este evento - ele está lá, é um fato, você não pode argumentar contra ele - e agora temos de explicar por que ele ocorre. Por que o terceiro anel persistiu durante quatro semanas? Por que ele mudou? Todas essas informações nos ensinam um pouco mais sobre o espaço."
......
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