O campo magnético da Terra pode se inverter dentro de 100 anos Por: Kelsey Campbell-Dollaghan

O campo magnético da Terra muda constantemente, e a cada 200.000 ou 300.000 anos, o norte e o sul invertem completamente. Atualmente estamos atrasados para uma dessas alterações – e cientistas agora dizem que ela pode acontecer em questão de 100 anos, mudando completamente a vida no nosso planeta de maneiras inesperadas.

Por muito tempo imaginou-se que essas inversões demoravam até 7.000 anos para se completarem, como diz um estudo de 2004 financiado pela National Science Foundation. Mas ao longo dos últimos anos outros cientistas sugeriram que as mudanças ocorrem a velocidades anteriormente não imaginadas. E um novo estudo publicado no Geophysical Journal International por uma equipe de cientistas da Europa e dos EUA dá mais detalhes sobre essas mudanças rápidas – sugerindo que a última alteração em 180 graus demorou apenas 100 anos.

Como eles percebem as mudanças no campo magnético que datam de centenas de milhares de anos atrás? Ao testar camadas de cinzas depositadas por erupções vulcânicas ao longo de 10.000 anos, encontradas em um leito de lago próximo a Roma. De acordo com um release da Universidade de Berkeley, as direções do campo magnético estão “congeladas” nessas camadas de cinzas, o que pode ser datado de forma confiável para saber quando as conversões ocorreram e quanto tempo levou para elas completarem. “Não sabemos se a próxima inversão vai ocorrer de repente, como foi esta, mas também não sabemos se ela não vai” disse Paul Renne, um dos autores do estudo.

Esse mapa mostra como, começando a cerca de 789.000 anos atrás, o polo norte que vagava ao redor da Antártida havia milhares de anos mudou para a orientação que conhecemos hoje, com o polo em algum lugar do Ártico. Via Berkeley.

Sabemos há bastante tempo que o campo magnético da Terra está mudando. Sabemos, por exemplo, que o Polo Norte se moveu quase 900 quilômetros nos últimos 200 anos. Também sabemos que, como observado por três satélites da Agência Espacial Europeia, o campo magnético da Terra está ficando mais fraco em alguns pontos e mais forte em outros. Também sabemos que as correntes de mudanças já forçaram algumas alterações no mundo humano: aeroportos que nomeiam suas pistas de acordo com direções de bússolas foram obrigados a alterar o nome por causa disso.

Então não é surpreendente que a alteração completa seja iminente. O estudo sugere como isso pode afetar a forma como vivemos na Terra. Um campo enfraquecido pode, por exemplo, significar menos proteção para humanos contra raios perigosos que causam câncer, o que significa que a taxa de câncer pode crescer. E o impacto infraestrutural de um campo alterado pode também causar problemas no grid de eletricidade e em outros sistemas sensíveis.

Para nós, humanos de vida curta, essas mudanças são normalmente impensáveis geologicamente. É fascinante aprender que, apesar de provavelmente não testemunharmos uma alteração dessa magnitude, outros da nossa espécie poderão passar por ela. [Berkeley]

Imagem: daulon.

ÁTOMO

HISTÓRICO :

                             Grécia Antiga ( séc. VI e V a.c.): Começou a se investigar a constituição do Universo a partir de uma substância fundamental  __ o Fogo Etéreo, por Anaximandro, Heráclito e Anaxímenes. Mais tarde, Aristóteles e Empédocles tentaram provar a existência dos quatros elementos fundamentais__ Fogo, Terra, Água e Ar.

                               Leucipo e Demócrito teorizaram que a matéria seria descontínua e formada por corpúsculo que não poderiam ser criados e nem destruídos. Esses corpúsculos, ou partículas,  poderiam variar em forma e tamanho. A eles deram o nome ÁTOMO (a= não; thomos= Divisível).

Séc. XIX  John Dalton  formulou a hipótese de que a matéria seria formada por partículas indivisíveis, chamadas Àtomos.

Atualmente, a Teoria Atômica evoluiu bastante. Além de ser divisível, descobriu-se que, entre outros aspectos, os átomos são partículas formadas por outras partículas, e assim sucessivamente. Também é sabido que todas as formas de matéria existentes no Universo (mineral, animal e vegetal) são formadas por átomos.

NOÇÕES DE ESTRUTURA ATÔMICA:

         

                              Todos os átomos são formados por partículas. Essas partículas são em três tipos (as partículas básicas). Essas partículas são em três tipos e, além de possuir carga elétrica, podem variar em número e tamanho, dependendo do tipo de átomo.

                              Atualmente sabe-se que um átomo possui um núcleo e uma eletrosfera, girando ao redor deste núcleo, de forma semelhante ao nosso Sistema Solar, onde o Sol é representado pelo núcleo do átomo, e os planetas, os elétrons ao seu redor. O núcleo do átomo possui dois tipos de partículas: os prótons e os nêutrons. A eletrosfera é formada por partículas denominadas elétrons. Cada um desses tipos de partículas possui massa e carga elétrica próprias. O tamanho do átomo varia de acordo com seu tipo e é, em geral. Seu núcleo é, normalmente, 100.000 vezes menor que o diâmetro de seu átomo.

Em 1911 o físico Ernest Rutherford fez novas descobertas a respeito da estrutura do átomo, e destas surgiram a base para o atual modelo atômico, que utilizamos até hoje. Rutherford em um experimento bombardeou uma fina camada de ouro com partículas emitidas por átomos radioativo, ele observou que ocorria três situações: a maior parte atravessa a lamina, outra parte mudaram de direção e algumas rebateram para traz.

Rutherford bombardeou uma fina camada de ouro com partículas alfa (partículas atômicas emitidas por alguns átomos radioativos), sendo que a maioria atravessou a lâmina, outras mudaram ligeiramente de direção e algumas rebateram para trás. Ele concluiu que isso acontecia porque em cada átomo de ouro há um denso núcleo que bloqueia a passagem de algumas partículas.
Física Nuclear
O estudo do núcleo (centro) do átomo é chamado Física Nuclear. Como resultado desse estudo os cientistas descobriram maneiras de dividir o núcleo do átomo para liberar grandes quantidades de energia.
Ao se partir um núcleo, ele faz com que muitos outros se dividam, numa reação nuclear em cadeia. Nas usinas nucleares as reações são controladas e produzem luz e calor para nossos lares. Usinas nucleares produzem artificialmente grandes quantidades de energia.
O Sol é a maior fonte de energia nuclear. A cada segundo no interior do Sol, ocorrem milhões de reações nucleares em cadeia, pois, o intenso calor do Sol fazem com que seus átomos se choquem uns contra os outros e simulam em reações conhecidas como fusão nuclear. O núcleo de cada átomo libera energia que sentimos na forma de calor e enxergamos na forma luz. Enormes explosões de energias, chamadas de protuberâncias solares, ocorrem ocasionalmente na superfície do Sol.
Física de Partículas
Tudo que conhecemos consiste em minúsculos átomos, que são formados por partículas ainda menores e a Física de Partículas é o estudo dessas últimas que constituem os mais básicos blocos formadores da matéria no universo.
O estudo das partículas dá aos cientistas o conhecimento amplo do Universo e da natureza da matéria. Grande parte deles concorda que o universo se formou numa grande explosão, chamada de Big Bang. Segundos após o Big Bang, acredita-se que as partículas atômicas e a radiação eletromagnética foram as primeiras coisas que passaram a existir no Universo.
Partículas Fundamentais
Os físicos dividem as partículas atômicas fundamentais em três categorias: quarks, léptons e bósons. Os léptons são partículas leves como o elétron.
Os bósons são partículas sem massa que propagam todas as forças do Universo. O glúon, por exemplo, é um bóson que une os quarks e estes formam os prótons e os nêutrons no núcleo atômico.
Os quarks se combinam para formar as partículas pesadas, como o próton e o nêutron. As partículas formadas pelos quarks são chamadas hádrons. Tal como outras partículas tem cargas diferentes, tipos diferentes de quarks tem propriedades distintas, chamadas "sabores" e "cores" , que afetam a forma de como eles se combinam.

História Sobre Eletricidade e Magnetismo

História

 Até o fim do século 18, eletricidade e magnetismo eram ciências totalmente desconectadas entre si, consideradas apenas como curiosidades de laboratório. Em ambos os casos, conheciam-se apenas fenômenos estáticos, em que não havia movimentação de cargas, ou seja, corrente elétrica.

Em se tratando de eletricidade, na Grécia antiga já era conhecido o fenômeno de eletrização por atrito, pois sabia-se que o âmbar, uma resina amarelada, quando atritado com pele de animais, atrai partículas leves, como sementes ou fragmentos de palha. Curiosamente, o nome do âmbar, em grego, é “elektron”, gerando assim o nome da palavra eletricidade e da partícula elementar elétron. Em 1600, William Gilbert, médico inglês, publicou seu tratado De Magnete, onde menciona outros corpos que se eletrizam por atrito, tais como o vidro e o enxofre.

A existência de dois tipos de cargas foi descoberta por Charles François du Fay em 1733, quando mostrou que duas porções do mesmo material, como o âmbar, eletrizadas por atrito com um tecido, repeliam-se, mas o vidro eletrizado atraia o âmbar eletrizado. Posteriormente, Benjamim Franklim chamou o tipo de carga contida no vidro de positiva e a contida no âmbar de negativa. Assim, esses e alguns outros experimentos mostraram que cargas de mesmo sinal se repelem e cargas de sinais contrários se atraem, além de que um corpo neutro é um corpo que contem a mesma quantidade de cargas positivas e negativas.

Em relação ao magnetismo puro, também na Grécia antiga se conhecia as propriedades de um minério de ferro encontrado na região da Magnésia, a magnetita (Fe3O4): um pedaço de magnetita é um imã permanente que atrai pequenos fragmentos de ferro. Muito antes de ter uma relação com a eletricidade, em 1100 A.C. os chineses já haviam descoberto que uma agulha de magnetita capaz de se orientar livremente num plano horizontal alinha-se aproximadamente na direção norte-sul. Eles usavam este aparelho como uma bússola para navegação.

No tratado publicado por William Gilbert em 1600, ele cita pela primeira vez que a própria Terra atua como um grande imã.

Um imã permanente, como, por exemplo, a agulha magnética de uma bússola, tem um pólo norte N e um pólo sul S, sendo fácil verificar, com dois imãs, que seus pólos de mesmo nome se repelem e que os pólos de nome contrários se atraem. Tendo como base esse fato, é possível pensar em criar uma ciência do magnetismo analogamente à eletricidade, com cargas positivas e negativas. Entretanto, experiências mostram que não é possível separar um pólo de outro em um imã.

Os experimentos realizados que mostraram alguma relação entre a eletricidade e a magnetismo só foram feitos no início do século 19, onde se verificaram os efeitos magnéticos das correntes. Com o grande experimento de Faraday, ele mostrou o fenômeno de indução eletromagnética, ou seja, a variação de campos magnéticos com o tempo produzia campos elétricos.

O efeito contrário, que eletricidade implicava em magnetismo, foi predito teoricamente por Maxwell quando formulou a teoria clássica do eletromagnetismo. A verificação experimental da teoria foi feita por Hertz através da produção de ondas de rádio.

Como um esforço final para consolidar eletricidade e magnetismo, no inicio do século 20, o eletromagnetismo, como já era chamado, foi incorporado à teoria da relatividade restrita de Einstein, e percebeu-se que campos elétricos e magnéticos são partes de um campo mais geral, denominado campo eletromagnético. Posteriormente o eletromagnetismo foi incorporado à ciência do muito pequeno, a mecânica quântica, onde outros resultados interessantes puderam ser tirados.

Referência: Curso de Física Básica 3, H. Moysés Nussenzveig.

Magnetismo Terrestre

Os cientistas explicam que outro limite além da atmosfera parece separar o ambiente da Terra do ambiente do espaço. Este limite é conhecido como Magnetopausa é o que chamamos magnetismo terrestre. É o limite entre aquela região de espaço dominada pelo campo magnético da Terra, chamado de Magnetosfera, e o espaço interplanetário onde campos magnéticos são dominados principalmente pelo sol. A Terra tem um campo magnético forte. É como se a Terra fosse uma enorme barra de imã.

A bússola magnética trabalha e encontra as direções na superfície da Terra por causa deste campo magnético. Este mesmo campo magnético estende-se para longe no espaço exterior.
Quem já teve a oportunidade de observar uma bússola e ver que uma agulha dentro dela sempre aponta em uma determinada direção. Esta agulha está magnetizada, o que nos leva então a concluir que existe um campo magnético associado à Terra. A observação do ponteiro de uma bússola se movimentando causou tamanho susto em Einstein quando este tinha apenas três anos de idade, que provavelmente foi ela a maior responsável por ele se dedicar ao estudo de fenômenos físicos.
Foi William Gilbert que em torno de 1600 escreveu, a pedido da Rainha Elizabeth I da Inglaterra, o livro ”De Magnete”, que tratava sobre fenômenos magnéticos conhecidos até então. Foi neste livro que William Gilbert mostrou sua teoria de que a Terra era um ímã gigante.
A Terra seria então um ímã com o pólo norte magnético próximo ao pólo sul geográfico e o pólo sul magnético próximo ao seu pólo norte geográfico. A terra pode ser imaginada como tendo um grande ímã de dois pólos em seu interior, ou mais modernamente, com uma espira circular gigantesca percorrida por uma corrente muito grande a muitos kilômetros de seu interior, e o plano desta espira estaria deslocado cerca de 11,5° em relação ao plano do Equador.

Pesquisas geológicas recentes, afirmam que a parte central da Terra seja constituída por ferro fundido, e correntes elétricas existentes dentro deste núcleo de ferro seriam as responsáveis pela existência do campo magnético. Estes estudos ainda não foram totalmente comprovados, porém a Lua não possui núcleo derretido assim como não possui campo magnético, e vários outros planetas do nosso sistema solar apresentam campos magnéticos assim como o Sol. Até mesmo nossa galáxia possui um campo magnético, que apesar de muito pequeno é importante devido ao grande volume que ele ocupa. Um dos maiores interesses em viagens espaciais está concentrado no estudo de campos magnéticos existentes no espaço e fontes de campo magnético em outros planetas.
Estudos muito aprofundados vêm sendo feitos há séculos devido à importância de se saber qual é o modulo, a direção e o sentido do campo magnético terrestre, que já foi extremamente útil para os navegadores do passado, e ainda continua o sendo para navegadores e aventureiros de hoje.
Para se obter dados sobre o campo magnético terrestre, podemos utilizar um magnetômetro, aparelho que pode medir com altíssima precisão campos magnéticos, ou ainda utilizar uma simples bússola, cuja agulha magnetizada tenderá a se alinhar com o campo magnético terrestre, oferecendo no entanto uma aproximação grosseira. O campo magnético na superfície terrestre também é bem variável para diferentes pontos como para diferentes épocas. Um exemplo que pode ser citado é de uma variação de 35° na direção de uma agulha de uma bússola entre os anos de 1580 e 1820.
Variações no campo magnético da Terra também podem ser devidas a correntes na ionosfera ou tempestades magnéticas devidas à radiação solar. Estudos feitos nos campos magnéticos existentes no fundo do oceano e principalmente no “Sulco do Meio Atlântico”, lugar onde quantidades de magma transbordam do centro da Terra e se depositam em ambos os lados do sulco, e este magma ao entrar em contato com a água se solidifica e preserva dentro de si um registro magnético do campo magnético terrestre em diversas épocas da história da Terra. Através de estudos como este, foi possível que físicos descobrissem que a polaridade magnética da Terra se inverte mais ou menos a cada milhão de anos. O campo magnético da Terra à grandes distâncias desta, sofre grandes distorções também principalmente devidas a existência de ventos solares, que são constituídos de pequenas partículas expelidas pelo Sol.
O campo magnético da Terra mostra uma força eletricamente carregada em qualquer partícula que se move por ela. Parece haver um vento ” fixo ” de partículas carregadas que se movem no externo do sol. Este vento solar, quando próximo da Terra, é inclinado pelo campo magnético da Terra. Nesta interação, o campo magnético da Terra é ligeiramente apertado no lado que enfrenta o sol, e apresenta um longo rabo no lado da Terra que fica longe do sol. Na magnetosfera, orbitam enxames de partículas carregadas que se movem em largos e enormes cintos ao redor da Terra. O movimento delas é regular porque elas são dominadas pelo campo magnético comparativamente constante da Terra.
A descoberta destes cintos de radiação que cinge a Terra foi primeiro descoberto pelo satélite americano, Explorer 1, que foi uma das realizações mais cedo da era espacial. Na verdade, as partículas carregadas dentro dos cintos de radiação viajam em um complexo padrão espiralado. Elas movem-se de um lado para outro de norte para sul enquanto o grupo inteiro lentamente acumula-se ao redor da Terra. Quando o campo magnético do sol está especialmente forte, a magnetosfera é apertada (comprimida). Os cintos de partículas apanhadas são empurrados para mais próximos da Terra. Os Cientistas não estão certos do que causa as famosas auroras boreais, ou luzes do norte, e as auroras austrais, ou luzes meridionais. De acordo com uma explicação, quando as partículas apanhadas são forçadas para baixo na atmosfera da Terra, elas colidem com outras partículas e muita energia é trocada nesse processo. Esta energia é transformada em luz, e resultam em especulares auroras.

Autoria: Patrícia França

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