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Magnetismo Terrestre

O Geomagnetismo é a ciência que se dedica à observação, análise e interpretação do campo magnético terrestre, cuja componente principal tem origem no núcleo líquido da Terra. Ao contrário do Paleomagnetismo que recorre à informação, retida nas rochas, do campo magnético antigo, o Geomagnetismo constrói os seus modelos com base em dados instrumentais. As fontes destes dados são, em primeiro lugar, os observatórios magnéticos à superfície da Terra em monitorização fixa e permanente, mas também os magnetómetros embarcados em navios, aviões ou satélites, varrendo a região próxima da Terra a diferentes altitudes. Medir o campo do núcleo da Terra não é, porém, tarefa fácil, ou não vivêssemos nós mergulhados num ‘mar’ de campos magnéticos, sendo muitas e variadas as suas fontes. É fácil perceber a proximidade do Geomagnetismo à Aeronomia, que estuda os fenómenos resultantes da ionização das camadas superiores da atmosfera e outros que ocorrem na região de plasma da magnetosfera. Estas regiões alimentam correntes elétricas que contribuem para o campo magnético medido nas vizinhanças e à superfície da Terra, sendo a Aeronomia responsável por nos ensinar como retirar do sinal medido a componente (natural, também ela) com origem na ionosfera e magnetosfera.

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Em Coimbra, existe desde o século XIX um observatório magnético, construído e a funcionar em condições, onde as contribuições devidas a materiais ferrosos, correntes induzidas e equipamentos eletrónicos são mínimas, deixando sobressair o sinal natural. Este é o Observatório Magnético da Universidade de Coimbra, até há pouco tempo a cargo do Instituto Geofísico e desde 2013 sob a responsabilidade do novo Observatório Geofísico e Astronómico da Universidade de Coimbra (OGAUC). Este observatório, com a designação COI, atribuída pela International Association of Geomagnetism and Aeronomy, é dos mais antigos ainda a funcionar. As primeiras observações datam de 1866 e as séries de dados, longas, de quase 150 anos, tornam este observatório membro de um grupo restrito a que pertencem, por exemplo, o observatório magnético alemão de Niemegk, nas proximidades de Berlim e o observatório francês de Chambon-la-Fôret, nas proximidades de Orleães. A preservação e homogeneização das séries históricas de dados têm sido uma das preocupações no OGAUC (Morozova et al., 2014). Com efeito, estes longos registos instrumentais proporcionam informação única acerca da variabilidade do campo geomagnético do núcleo líquido, mas também da componente externa da ionosfera e magnetosfera, estas últimas especialmente sensíveis à atividade solar.

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A grande tempestade solar de 24-25 de outubro de 1870, acompanhada de uma aurora boreal amplamente observada e noticiada na Europa e nos Estados Unidos da América, a latitudes muito inferiores ao normal, ficou, com efeito, registada nas séries de dados de Coimbra (Vaquero et al., 2008). A estação de Coimbra faz parte de uma rede de cerca 160 observatórios magnéticos, que contribuem com dados para construir os chamados modelos de campo geomagnético. Os modelos construídos são utilizados, por exemplo, para apoiar sistemas de orientação (de pouco serviria uma bússola sem a correção da declinação magnética), são integrados em sistemas de navegação como backup na ocorrência de falhas do sistema GPS e permitem corrigir as observações de campanhas de prospeção mineira e em missões de cartografia geológica e tectónica. No OGAUC, dedicamo-nos a ‘ler’ nos modelos geomagnéticos os movimentos do núcleo líquido da Terra, a cerca de 2800 quilómetros abaixo dos nossos pés (e.g. Pais et al., 2008). Num processo que é reminiscente dos familiares exames de imagiologia médica, interpretamos os sinais físicos (magnéticos, neste caso) que nos chegam do interior da Terra, sem necessidade (no nosso caso, sem qualquer possibilidade) de furarmos até lá. Trata-se de um problema inverso, na resolução do qual utilizamos ferramentas matemáticas que o Geomagnetismo (e a Sismologia, já agora) ajudou a desenvolver. Este tipo de estudos tem trazido resposta a questões fundamentais como são a do mecanismo gerador do campo geomagnético (geodínamo), da termodinâmica do núcleo sólido da Terra (há aparentemente um hemisfério que solidifica enquanto o outro funde), da interação entre o núcleo líquido e o manto (variações decenais da duração do dia da ordem dos milisegundos são devidas às correntes de fluido no núcleo líquido).

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Para além da Terra, outros planetas do sistema solar têm campos magnéticos de origem interna, sendo o de Júpiter o mais intenso e o de Mercúrio o mais fraco. O Geomagnetismo fornece os modelos teóricos e as ferramentas matemáticas e computacionais que podemos utilizar, com uma aplicação mais direta no caso dos planetas rochosos como Mercúrio. O OGAUC tem participado na análise e modelação dos dados fornecidos pela sonda espacial MESSENGER da NASA, em órbita em torno de Mercúrio desde 2011 (Oliveira et al., 2014). O campo geomagnético funciona como escudo protetor da Terra e espaço vizinho onde circulam aviões e satélites artificiais, relativamente aos raios cósmicos e às partículas do vento solar. O Geomagnetismo pode, por isso, assumir um papel importante na monitorização, previsão e criação de sistemas de alerta para os eventos decorrentes da entrada de radiação eletromagnética e partículas energéticas na atmosfera terrestre (Blanco et al., 2014). É a chamada Meteorologia Espacial (Space Weather), que tem crescido em relevância nos últimos anos. Com uma herança de 150 anos em Coimbra, o Geomagnetismo tem um papel na investigação científica presente e futura e o OGAUC está ativamente envolvido na procura de respostas aos novos desafios.  

* Alexandra Pais, Professora Auxiliar do Departamento de Física da Universidade de Coimbra

** Paulo Ribeiro, Técnico Superior do Observatório Geofísico e Astronómico da Universidade de Coimbra

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A Terra comporta-se como se tivesse no seu interior um gigantesco electroíman. O campo geomagnético principal varia lentamente. Na verdade, espera-se que daqui a cerca de 2000 anos os pólos magnéticos troquem de posição!

   
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