![\"\"](\"https:\/\/www2.ifsc.usp.br\/portal-ifsc\/wp-content\/uploads\/2022\/08\/roberto-2-500.jpg\")
Figura 2 – (a) O polo norte geogr\u00e1fico est\u00e1 situado sobre o gelo, no Oceano \u00c1rtico. Como o gelo se move rapidamente, n\u00e3o existe uma esta\u00e7\u00e3o permanente que marque a posi\u00e7\u00e3o exata do polo norte geogr\u00e1fico verdadeiro. (b) O polo sul geogr\u00e1fico est\u00e1 situado sobre o gelo que cobre a superf\u00edcie do continente. Como esse gelo se move apenas alguns metros por ano, os EUA constru\u00edram um marco (a esta\u00e7\u00e3o Amudsen-Scott) que indica a posi\u00e7\u00e3o verdadeira do polo sul geogr\u00e1fico (Cr\u00e9dito: [1]<\/strong><\/em>Por: Prof. Roberto N. Onody <\/i><\/em>*<\/i><\/sup><\/em><\/p><\/div>\n Por: Prof. Roberto Onody<\/p>\n <\/p>\n Todo planeta tem um par de polos norte e sul<\/i><\/em>\u00a0geogr\u00e1ficos <\/i><\/em>(que est\u00e3o contidos ao longo do eixo de rota\u00e7\u00e3o do planeta) mas, nem todo planeta tem um par de polos norte e sul<\/i><\/em>\u00a0magn\u00e9ticos. <\/i><\/em>Veja por exemplo, o planeta V\u00eanus. Como a Terra, V\u00eanus tem tamb\u00e9m um n\u00facleo met\u00e1lico e l\u00edquido (composto, basicamente, por ferro), mas, sua velocidade de rota\u00e7\u00e3o em torno do seu eixo \u00e9 t\u00e3o baixa (1 dia venusiano corresponde a 243 dias terrestres!) que inviabiliza a gera\u00e7\u00e3o de corrente el\u00e9trica e, consequentemente, a cria\u00e7\u00e3o de um campo magn\u00e9tico.<\/p>\n <\/p>\n Os polos norte e sul geogr\u00e1ficos correspondem aos dois pontos onde todos os meridianos terrestres se encontram. \u00a0O polo norte geogr\u00e1fico est\u00e1 em pleno Oceano \u00c1rtico e o polo sul geogr\u00e1fico se localiza em pleno continente Ant\u00e1rtico (Figura 2). Os 12 pa\u00edses que assinaram o Tratado Ant\u00e1rtico de 1959 \u201cdividem\u201d o continente Ant\u00e1rtico (o Brasil est\u00e1 inclu\u00eddo). O continente \u00e9 aberto aos pesquisadores cient\u00edficos. At\u00e9 2022, somente 10 pessoas tinham nascido na Ant\u00e1rtica [1]<\/u><\/a>!<\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n Por outro lado, os polos norte e sul magn\u00e9ticos da Terra s\u00e3o criados pela combina\u00e7\u00e3o dos efeitos da sua rota\u00e7\u00e3o, composi\u00e7\u00e3o qu\u00edmica e temperatura do seu n\u00facleo.<\/p>\n Como sabemos, a estrutura da Terra \u00e9 formada por 4 camadas. A primeira, a crosta<\/i><\/em>, tem espessura entre 30 e 70 km. Ela est\u00e1 dividida em placas tect\u00f4nicas <\/i><\/em>que se movimentam sobre a camada superior do manto.<\/p>\n O manto<\/i><\/em>\u00a0tem espessura de cerca de 3.000 km. Ele \u00e9 composto, principalmente, por ferro, sil\u00edcio e magn\u00e9sio. \u00c9 denso e quente. A camada superior do manto (astenosfera) est\u00e1 a uma profundidade de cerca de 100 a 200 km da superf\u00edcie terrestre e sua temperatura \u00e9 alta o suficiente para derreter as rochas, formando o magma. Esse magma pode chegar \u00e0 superf\u00edcie terrestre por meio dos vulc\u00f5es.<\/p>\n A terceira camada \u00e9 o n\u00facleo exterior.<\/i><\/em>\u00a0Ele tem cerca de 2.000 km de espessura (com profundidade de cerca de 3.000 a 5.000 km). \u00c9 composto por N\u00edquel e Ferro no estado l\u00edquido. \u00a0Esse l\u00edquido em alta temperatura \u00e9 muito turbulento, com fortes correntes de convec\u00e7\u00e3o. Essas correntes de convec\u00e7\u00e3o produzem cargas el\u00e9tricas que, ao rotacionarem junto com a Terra, geram o campo magn\u00e9tico terrestre. <\/i><\/em>A Terra \u00e9 (quase) um grande im\u00e3!<\/p>\n Figura 3 – As posi\u00e7\u00f5es dos polos norte e sul magn\u00e9ticos mudam com o tempo. O polo norte magn\u00e9tico migra de 20 a 40 km por ano, no sentido noroeste. Os polos magn\u00e9ticos nem sequer s\u00e3o ant\u00edpodas \u2013 eles n\u00e3o est\u00e3o ligados por uma reta que passa pelo centro da Terra. Em 2020, as latitudes e longitudes dos polos norte e sul magn\u00e9ticos eram (86,5 N; 162,9 L) e (64,1 S; 135,9 L), respectivamente (Cr\u00e9dito: [2])<\/strong><\/em><\/p><\/div>\n Finalmente, na \u00faltima camada, temos o n\u00facleo interior<\/i><\/em>. Com forma esf\u00e9rica e raio de cerca de 1.300 km, ele \u00e9 composto por Ferro e N\u00edquel no estado s\u00f3lido. A press\u00e3o a\u00ed \u00e9 alt\u00edssima \u2013 milh\u00f5es de vezes a press\u00e3o atmosf\u00e9rica na superf\u00edcie terrestre. A temperatura \u00e9 de aproximadamente 5.400 o<\/sup>C, similar \u00e0 da superf\u00edcie do Sol.<\/p>\n Como o campo magn\u00e9tico terrestre \u00e9 gestado no turbulento n\u00facleo da Terra, as posi\u00e7\u00f5es dos polos norte e sul magn\u00e9ticos n\u00e3o s\u00e3o fixas, elas variam com o tempo (Figura 3)<\/b><\/strong>\u00a0[2]<\/u><\/a>. Hoje, o polo norte magn\u00e9tico se encontra a cerca de 500 km de dist\u00e2ncia e ao sul do polo norte geogr\u00e1fico. Uma b\u00fassola colocada no polo norte geogr\u00e1fico indicaria, incorretamente, a dire\u00e7\u00e3o sul. \u00a0\u00a0\u00c9 importante observar que os polos norte e sul magn\u00e9ticos, n\u00e3o s\u00e3o ant\u00edpodas,<\/i><\/em>\u00a0isto \u00e9, eles n\u00e3o est\u00e3o em posi\u00e7\u00f5es diametralmente opostas.<\/p>\n Hoje sabemos, que os polos norte e sul magn\u00e9ticos se alternam de tempos em tempos \u2013 O polo norte vira polo sul e vice-versa. \u00c9 a chamada revers\u00e3o temporal. Estima-se que a \u00faltima revers\u00e3o ocorreu h\u00e1 cerca de 770.000 anos atr\u00e1s.<\/p>\n No mundo em que vivemos, os polos magn\u00e9ticos norte e sul sempre aparecem aos pares, juntos e insepar\u00e1veis. Mas, nas equa\u00e7\u00f5es de Maxwell, a imposi\u00e7\u00e3o de uma dualidade eletromagn\u00e9tica, prop\u00f5e a exist\u00eancia de monopolos magn\u00e9ticos<\/i><\/em>\u00a0\u2013 cargas magn\u00e9ticas livres.<\/p>\n Paul Dirac demonstrou (no contexto da eletrodin\u00e2mica qu\u00e2ntica) que se<\/i><\/em>\u00a0os monopolos magn\u00e9ticos realmente existirem, ent\u00e3o, as part\u00edculas elementares ter\u00e3o cargas el\u00e9tricas que ser\u00e3o m\u00faltiplos inteiros da carga \u201ce\u201d <\/i><\/em>do pr\u00f3ton e do el\u00e9tron. Por outro lado, no Modelo Padr\u00e3o, essas cargas podem ser fracion\u00e1rias, \u201c+2e\/3\u201d <\/i><\/em>e \u201c-e\/3\u201d <\/i><\/em>(carga dos quarks).<\/p>\n As massas previstas para os monopolos magn\u00e9ticos s\u00e3o muito altas, de dezenas a centenas de Teraeletronvolts (Tev). Talvez, os monopolos magn\u00e9ticos tenham existido logo ap\u00f3s o Big Bang. No acelerador de part\u00edculas do CERN, o LHC (que comprovou, h\u00e1 10 anos atr\u00e1s, a exist\u00eancia do b\u00f3son de Higgs), a busca pelos monopolos magn\u00e9ticos continua. Outra vertente experimental, tenta encontrar os monopolos magn\u00e9ticos atrav\u00e9s do mecanismo de Schwinger, onde campos magn\u00e9ticos muito intensos podem criar monopolos magn\u00e9ticos [4]<\/u><\/a>. At\u00e9 agora, tamb\u00e9m n\u00e3o obteve sucesso.<\/p>\n Certamente, do ponto de vista lingu\u00edstico, podemos chamar o campo magn\u00e9tico da Terra de, simplesmente, campo geomagn\u00e9tico. \u00a0Mas, \u00e9 necess\u00e1rio um certo cuidado, pois o termo geomagn\u00e9tico \u00e9 tamb\u00e9m utilizado num outro contexto. Muitas vezes, o termo campo geomagn\u00e9tico, se refere a um modelo te\u00f3rico que aproxima o campo magn\u00e9tico terrestre por um im\u00e3 (dipolo magn\u00e9tico) situado no centro da Terra. Claro, neste caso, os polos norte e sul geomagn\u00e9ticos s\u00e3o ant\u00edpodas. Em grandes altitudes, este campo geomagn\u00e9tico coincide com o verdadeiro campo magn\u00e9tico.<\/p>\n Figura 4 – Imagem art\u00edstica das duas camadas do cintur\u00e3o de Van Allen. Elas t\u00eam a forma toroidal (rosca). A mais interna, oscila entre 1.600 e 13.000 km acima da superf\u00edcie terrestre e a mais externa, entre 19.000 e 40.000 km atingindo, portanto, as \u00f3rbitas dos sat\u00e9lites geoestacion\u00e1rios (do GPS, por exemplo) (Cr\u00e9dito: Karl Tate\/Space.com)<\/strong><\/em><\/p><\/div>\n O campo magn\u00e9tico terrestre envolve continuamente a Terra (interior e exterior) e se estende por todo espa\u00e7o. Ele forma um manto protetor (a magnetosfera) que blinda e preserva a vida de plantas e animais contra os efeitos nocivos do vento solar (pr\u00f3tons e el\u00e9trons ejetados pelo Sol) e raios c\u00f3smicos (pr\u00f3tons e n\u00facleos at\u00f4micos extremamente energ\u00e9ticos, oriundos de fora do sistema solar e de outras gal\u00e1xias). Juntos, a atmosfera e o campo magn\u00e9tico terrestre, formam uma bolha, um escudo que permite a vida em nosso planeta.<\/p>\n Figura 5 – Aurora Austral em tons de rosa e amarelo, na Ba\u00eda Nublada, Tasm\u00e2nia (Cr\u00e9dito: Shutterstock)<\/strong><\/em><\/p><\/div>\n Em 1958, a espa\u00e7onave norte-americana Explorer 1, foi lan\u00e7ada ao espa\u00e7o tendo a bordo um detector Geiger-M\u00fcller de radia\u00e7\u00e3o. Foi a primeira observa\u00e7\u00e3o do cintur\u00e3o de radia\u00e7\u00e3o de Van Allen (Figura 4)<\/b><\/strong>\u00a0[3]<\/u><\/a>. Ele \u00e9 composto por pr\u00f3tons e el\u00e9trons de alta energia, que s\u00e3o armadilhados pelo campo magn\u00e9tico terrestre. O cintur\u00e3o de Van Allen \u00e9 composto por, basicamente, duas camadas. A primeira, mais exterior, nos protege das part\u00edculas vindas do Sol; a segunda, mais interior, nos protege das<\/p>\n Figura 1 – A intensidade do campo magn\u00e9tico terrestre varia de um ponto a outro na superf\u00edcie da Terra (e tamb\u00e9m no tempo). A Am\u00e9rica do Sul tem, hoje, o campo magn\u00e9tico mais fraco. No mapa, a escala utilizada \u00e9 de nanotesla (0,00001 gauss). O campo magn\u00e9tico m\u00e9dio na superf\u00edcie da Terra \u00e9 de cerca de 0,5 gauss. \u00c0 guisa de compara\u00e7\u00e3o, o campo magn\u00e9tico m\u00e9dio do Sol n\u00e3o \u00e9 muito maior, cerca de 1 gauss (chegando a 3.000 gauss pr\u00f3ximo das manchas solares) (Cr\u00e9dito: ESA\/DTU\/Space)<\/strong><\/em><\/p><\/div>\n part\u00edculas (muito energ\u00e9ticas) dos raios c\u00f3smicos.<\/p>\n Os efeitos produzidos por essas part\u00edculas altamente energ\u00e9ticas podem ser, simultaneamente, fe\u00e9ricos e nefastos. \u00a0Nas altas latitudes dos hemisf\u00e9rios norte e sul, ao colidirem com \u00e1tomos da atmosfera (ionizando-os), irradiam luzes multicoloridas que formam o fabuloso espet\u00e1culo das auroras boreal e austral<\/i><\/em>\u00a0(Figura 5)<\/b><\/strong>. Por\u00e9m, quando aumenta a atividade do Sol (com eje\u00e7\u00f5es de massa coronal), a Terra \u00e9 atingida por uma enorme onda de part\u00edculas carregadas, que alteram e ondulam o cintur\u00e3o de Van Allen. \u00a0Os preju\u00edzos tecnol\u00f3gicos, causados por correntes el\u00e9tricas e grandes varia\u00e7\u00f5es nos campos magn\u00e9ticos, n\u00e3o s\u00e3o pequenos.<\/p>\n As tempestades solares provocam, na Terra, enormes tempestades geomagn\u00e9ticas. Recentemente, em fevereiro de 2022, elas destru\u00edram 40 sat\u00e9lites da Starlink, um preju\u00edzo de quase 50 milh\u00f5es de d\u00f3lares. Erup\u00e7\u00f5es solares ocorridas em 1989, originaram tempestades geomagn\u00e9ticas que danificaram usinas hidrel\u00e9tricas na regi\u00e3o de Quebec, deixando-a sem energia el\u00e9trica por 9 horas. Em 2003, foi a vez da Su\u00e9cia ter blecaute. Em 2006, outra tempestade geomagn\u00e9tica interrompeu os sinais de r\u00e1dio de GPS por 10 minutos. A mais antiga tempestade geomagn\u00e9tica conhecida, foi registrada pelo astr\u00f4nomo Richard Carrington, em 1859. Ele detectou um enorme movimento das manchas solares, seguido da perda de sinais telegr\u00e1ficos. Carrington recebeu tamb\u00e9m informa\u00e7\u00f5es de que a aurora boreal tinha sido observada muito mais ao sul, na regi\u00e3o do Caribe.<\/p>\n A intensidade do campo magn\u00e9tico (mais rigorosamente, do fluxo magn\u00e9tico) medido na superf\u00edcie da Terra, n\u00e3o \u00e9 uniforme\u00a0(veja Figura 1)<\/b><\/strong>. Ela oscila entre 0,25 e 0,65 Gauss e foi medida pela primeira vez em 1832, por Carl Friedrich Gauss. Nesses quase 200 anos, a intensidade m\u00e9dia<\/i><\/em>\u00a0do campo magn\u00e9tico terrestre diminuiu cerca de 10%. Localmente, o valor do campo magn\u00e9tico terrestre \u00e9 muito influenciado pela presen\u00e7a, na vizinhan\u00e7a, de rochas contendo materiais magn\u00e9ticos.<\/p>\n Figura 6 – Hoje em dia, a liga de neod\u00edmio-ferro-boro \u00e9 o im\u00e3 permanente mais forte dispon\u00edvel. Ele \u00e9 utilizado em larga escala industrial. O fluxo magn\u00e9tico gira em torno de 1 a 1,3 Tesla (10.000 a 13.000 gauss) (Cr\u00e9dito: Science Photo Library)<\/strong><\/em><\/p><\/div>\n Os melhores e mais utilizados materiais magn\u00e9ticos para produzir im\u00e3s comerciais s\u00e3o as terras raras (grupo dos lantan\u00eddeos, na tabela peri\u00f3dica). O adjetivo \u201craras\u201d se deve ao fato de ser um material de dif\u00edcil extra\u00e7\u00e3o e purifica\u00e7\u00e3o. O neod\u00edmio e o sam\u00e1rio<\/i><\/em>\u00a0s\u00e3o os metais preferidos para produzir im\u00e3s. A China \u00e9 o maior produtor mundial de terras raras. O Brasil, que talvez tenha a maior reserva mundial, \u00e9 apenas d\u00e9cimo produtor devido aos custos de extra\u00e7\u00e3o e separa\u00e7\u00e3o industrial.<\/p>\n Pensando em im\u00e3s permanentes comerciais, devemos nos referir ao fluxo magn\u00e9tico, que nos indica o qu\u00e3o magn\u00e9tico um determinado material \u00e9, ou poder\u00e1 vir a ser. O m\u00e1ximo da densidade de energia armazenada num im\u00e3 (medida em gauss\u2013oersted; 1 GOe = 0,0079 joule\/metro c\u00fabico), \u00e9 uma boa medida do poder desse im\u00e3 – quanto maior, melhor.<\/p>\n At\u00e9 o in\u00edcio da d\u00e9cada de 1980, o im\u00e3 permanente mais utilizado comercialmente, era a liga de sam\u00e1rio-cobalto (densidade magn\u00e9tica m\u00e1xima igual a 28 milh\u00f5es de GOe\u00b4s). Nessa \u00e9poca, o cientista japon\u00eas Masato Sagawa formulou uma nova liga ainda mais forte, composta de neod\u00edmio-ferro-boro (densidade magn\u00e9tica m\u00e1xima igual a 42 milh\u00f5es de GOe\u00b4s). Por esse seu trabalho, ele foi laureado, em 2022, com o pr\u00eamio Rainha Elizabeth para Engenheiros. O im\u00e3 de neod\u00edmio-ferro-boro \u00e9 largamente utilizado e fundamental em carros el\u00e9tricos, telefones celulares, tomografia por resson\u00e2ncia magn\u00e9tica, discos duros de computadores, avi\u00f5es, turbinas e\u00f3licas etc. (Figura 6)<\/b><\/strong>.<\/p>\n Para se obter campos magn\u00e9ticos ainda mais forte, utilizam-se os eletro\u00edm\u00e3s (bobinas) com fios supercondutores. At\u00e9 agora (2022), o recorde para campos magn\u00e9ticos gerados em laborat\u00f3rio, foi de 45,5 Tesla (455.000 gauss) [5]<\/u><\/a>. \u00a0Embora este valor seja um milh\u00e3o de vezes maior do que o campo magn\u00e9tico na superf\u00edcie da Terra, ele \u00e9 irris\u00f3rio quando comparado aos campos magn\u00e9ticos gerados pelas estrelas de n\u00eautron<\/i><\/em>.<\/p>\n Figura 7 – Imagem feita (no comprimento de raios-x) pelo telesc\u00f3pio espacial Chandra em diferentes \u00e9pocas. No zoom \u00e0 esquerda, o buraco negro supermassivo da nossa Via-L\u00e1ctea com o magnetar SGR 1745-2900 quiescente (2005-2008). No zoom \u00e0 direita, a mesma regi\u00e3o do espa\u00e7o em 2013, com o magnetar ativo (Cr\u00e9dito: NASA)<\/strong><\/em><\/p><\/div>\n Quando explode uma supernova, dependendo da massa da estrela em colapso, poder\u00e1 se formar um buraco negro ou uma estrela de n\u00eautrons. As estrelas de n\u00eautrons s\u00e3o objetos pequenos, com di\u00e2metro girando em torno de 10 a 20 km, mas, extremamente densos. Um cubo, com aresta de 1 cm, pesaria mais do que todos os 8 bilh\u00f5es de seres humanos existentes na Terra! O campo magn\u00e9tico t\u00edpico de uma estrela de n\u00eautron \u00e9 de cerca de 100 milh\u00f5es de Tesla (mais de um milh\u00e3o de vezes o maior campo magn\u00e9tico j\u00e1 criado pelo homem).<\/p>\n Na nossa gal\u00e1xia, foram detectadas e confirmadas (at\u00e9 agora), pouco mais 3.000 estrelas de n\u00eautrons, mas, acredita-se que existam milh\u00f5es de estrelas de n\u00eautrons na Via-L\u00e1ctea. Uma estrela de n\u00eautrons, que gira muito rapidamente<\/i><\/em>\u00a0(centenas de voltas por segundo!), \u00e9 chamada de pulsar<\/i><\/em>. Um pulsar emite ondas eletromagn\u00e9ticas de r\u00e1dio que emergem dos seus polos magn\u00e9ticos. Um verdadeiro farol espacial! A maior parte das estrelas de n\u00eautrons conhecidas s\u00e3o pulsares.<\/p>\n Estrelas de n\u00eautrons que giram mais lentamente (algo em torno de uma volta a cada 2 a 10 segundos), mas que t\u00eam campos magn\u00e9ticos absurdos de 100 bilh\u00f5es de Tesla, s\u00e3o chamadas de magnetar<\/i><\/em>\u00a0(Figura 7)<\/b><\/strong>. S\u00e3o os maiores monstros magn\u00e9ticos do universo. At\u00e9 julho de 2021, eram conhecidos um total de 24 magnetares (e uma dezena mais, esperando confirma\u00e7\u00e3o) [6]<\/u><\/a>. Um magnetar passa por explos\u00f5es de atividade com intensa emiss\u00e3o de raios-x e raios gama. Em 2004, uma dessas explos\u00f5es gerou um pulso de energia que derrubou, por um d\u00e9cimo de segundo, as comunica\u00e7\u00f5es com sat\u00e9lites e avi\u00f5es. O magnetar respons\u00e1vel foi localizado a 50.000 anos-luz de dist\u00e2ncia da Terra.<\/p>\n *<\/sup>F\u00edsico, Professor S\u00eanior do IFSC \u2013 USP<\/i><\/em><\/p>\n e-mail: <\/i><\/em>onody@ifsc.usp.br<\/i><\/u><\/em><\/a><\/p>\n <\/p>\n Para acessar todo<\/i><\/em>\u00a0o conte\u00fado do site\u00a0\u201cNot\u00edcias de Ci\u00eancia e Tecnologia\u201d<\/i><\/em>\u00a0dirija a c\u00e2mera do celular para o QR Code abaixo<\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n Compartilhe o artigo<\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n (Agradecimento: ao Sr. Rui Sintra da Assessoria de Comunica\u00e7\u00e3o)<\/em><\/p>\n Refer\u00eancias:<\/b><\/strong><\/p>\n [1] <\/sup>Antarctica Map and Satellite Imagery [Free] (gisgeography.com)<\/u><\/a><\/p>\n [2]<\/sup>\u00a0Magnetic North vs Geographic (True) North Pole – GIS Geography<\/u><\/a><\/p>\n [3]<\/sup>\u00a0Van Allen Probes | NASA<\/u><\/a><\/p>\n [4] <\/sup>Search for magnetic monopoles produced via the Schwinger mechanism | Nature<\/u><\/a><\/p>\n![\"\"](\"https:\/\/www2.ifsc.usp.br\/portal-ifsc\/wp-content\/uploads\/2022\/08\/roberto-3-500.jpg\")
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