Universidade Estadual Paulista Faculdade de Cincias e Tecnologia

Universidade Estadual Paulista Faculdade de Ciências e Tecnologia Geofísica – uma introdução Curso de Engenharia Cartográfica Prof. João Fernando Custódio da Silva Departamento de Cartografia Presidente Prudente, SP. 2019

Geofísica – Capítulos – 2019 Introdução 1 Origem e evolução da Terra 2 Campo geomagnético e (paleo)magnetismo 3 Campo da gravidade e gravimetria 4 Geotermia 5 (A crosta e a) Teoria da deriva continental e tectônica de placas 6 Forças que impulsionam as placas litosféricas 7 Sismologia e sismicidade 8 Ondas elásticas e ondas sísmicas 9 Geofísica aplicada 10 Atmosfera terrestre 11 Propagação de ondas na atmosfera 12

Geofísica É a disciplina que busca conhecer a. Estrutura. . Composição. . . Propriedades físicas. . Evolução da Terra dinâmica. ( Geologia visa obter as propriedades químicas de uma rocha e entender sua história. Geofísica usa métodos físicos, daí geofísicos )

Objetivos da Geofísica determinar a distribuição espacial dos materiais e estruturas que compõem o planeta Terra e identificar os processos que conduziram os materiais ao estado em que se encontram.

Geofísica revela o interior da Terra (e interações com a hidrosfera e a atmosfera) Ainda há muito a descobrir e entender dos processos físicos que ocorrem no interior do planeta e que movem as placas litosféricas.

Teoria da Grande Explosão (Big Bang Theory): a origem de tudo

Origem do Universo (13 a 14 bilhões de anos) O que foi criado no Big Bang (teoria)? Espaço Tempo Matéria Energia cinética e As 4 forças da natureza: 1. Gravidade 2. Eletromagnetismo 3. Radioatividade 4. Força forte (atômica/nuclear)

Origem da Terra (cerca de 5 bilhões de anos)

Homo sapiens: ~200 mil anos Escrita: ~4 mil a. C. século XX Renascimento: séc XV

Gravimetria: cálculo do anomalia da gravidade (uma das 4 forças)

Campo da gravidade Equipotencial Geoide

(Geo)magnetismo: outra das 4 forças

Geotermia

Geodinâmica Deriva Continental Tectônica de placas impacta o posicionamento de alta precisão

Sismologia e Sismicidade

Atmosfera Terrestre

Propagação de Ondas pela Atmosfera

Contribuição da Geofísica para a Cartografia e Agrimensura Medimos a Terra e a representamos: modelo geométrico estático x dinâmico. Magnetismo e gravimetria: conhecimento aplicado em partes do processo do levantamento e mapeamento de regiões terrestres Geomagnetismo: polo, azimute, inclinação e declinação magnética Força e aceleração da gravidade: sistemas inerciais Superfícies equipotenciais: geoide Geotermia e atmosfera terrestre: propagação de ondas

Polos verdadeiros ou geográficos Pontos que coincidem com as extremidades do eixo de rotação da Terra e com a superfície da mesma. 21

O que são os polos verdadeiros da Terra? Polos verdadeiros => polos celestes, utilizado pelo IERS (Int’l Earth Rotation and Reference Systems Service, www. iers. org). As coordenadas do polo são determinadas pelo IERS, juntamente com offset dos polos e o tempo de revolução da Terra. Isto é medido por meio de antenas VLBI, que observam estrelas muito distantes (quasars). à Precisamos de um referencial celeste, que não gira junto com a Terra. à O ponto que não varia na posição das 22 estrelas é o polo.

Polo verdadeiro e Polo magnético Direções e ângulos podem ser obtidos a partir da direção dos polos verdadeiros (norte e sul). A visada ao polo norte verdadeiro nem sempre é acessível (depende da localização do observador no globo). Qualquer bússola indica a direção do “polo sul magnético”, que está no norte geográfico, independentemente da localização do observador. Geofísico: sul magnético - Cartógrafo: norte magnético 23

Polos magnéticos São os pontos na superfície da Terra que coincidem com as extremidades do seu eixo magnético: as linhas de força do campo geomagnético (vetorial) convergem (sul) e saem (norte). Um imã alinha-se com a direção Norte-Sul do campo magnético. Atenção à convenção!!! O “norte do imã” aponta para o “sul magnético”, que está no “norte geográfico”, daí uma orientação em qualquer ponto na Terra. Cartógrafos e geofísicos convencionam os polos magnéticos norte e sul em situações diferentes. Atenção à convenção!!! 24

Declinação (longitude) e inclinação (latitude) magnética • Declinação é o ângulo formado pelas direções dos nortes verdadeiro (geográfico) e magnético com o vértice em um lugar qualquer do globo. Função das longitudes e latitudes. • Inclinação é o ângulo formado pelas direções das linhas de força do campo magnético terrestre (vetor campo magnético) e a horizontal do lugar (mergulho ou latitude magnética). Função das latitudes. 25

Declinação magnética O centro da bússola coincide com o ponto ou local da superfície da Terra onde se quer obter a orientação. Claro deve estar que a DM varia em função da localização do ponto (longitude, latitude) e da variação temporal da localização polo norte magnético (lat long). ngulo formado no local entre os meridianos geográfico (verdadeiro) e magnético. 26

Declinação Magnética Como realizar a determinação do azimute magnético? Levamos uma bússola a campo e a descansamos no equipamento (teodolito, p ex). A direção do zero na bússola movimentará enquanto variamos o limbo do equipamento para visar o ponto. A leitura do ângulo observado entre a agulha e o zero do limbo proporcionará o azimute magnético da direção da mira. O azimute magnético é somado algebricamente à declinação magnética para orientar o levantamento ao polo verdadeiro [ AV = AM + DM ]. 27

Azim Magn. , Azim Geog. , Norte Geográfico (Verdadeiro) Leitura direta na bússola: - Apontamos o indicador de direção para a mira; - O ângulo formado pela agulha e o indicador de direção é o azimute. Leitura no limbo graduado do equipamento: - A direção da agulha da bússola se alinha naturalmente à direção do norte magnético; - Movimentamos o limbo do equipamento para visar e alinhar o zero da (alidade) graduação do instrumento à mira; - A leitura do ângulo observado entre a agulha e o zero do limbo determina o azimute magnético da direção da mira. O azimute magnético é somado algebricamente à declinação magnética para orientar o levantamento ao norte verdadeiro: AV = AM + DM 28

Inclinação magnética É o ângulo formado pela horizontal do lugar e as linhas de força do campo magnético terrestre (mergulho ou latitude magnética). No equador, a inclinação magnética é 0º. Positiva no hemisfério norte (+90º no polo norte) e negativa no sul ( -90º no polo sul). I = 2 tg ( ) : paleolatitude Novamente, as convenções de cartógrafos e geofísicos diferem!!! 29

Ambas requerem observações diretas (rasas, crosta) e indiretas (modelos e parâmetros geofísicos, mais profundas) • Geofísica Pura – Maior profundidade e alcance territorial, interesse global – Mais próxima aos interesses científicos – Elaboração e experimentação de modelos teóricos • Geofísica Aplicada – Crosta terrestre e alcance local/regional – Mais próxima aos interesses econômicos – Aplicação da tecnologia desenvolvida com base nos modelos teóricos elaborados pela experimentação científica

Geofísica Aplicada

Geofísica Aplicada: métodos geofísicos de interesse econômico. Os estudos concentram-se na parte superior da crosta (bens minerais de valor econômico). Entender a física da Terra para determinar áreas com indícios de petróleo, aquíferos, carvão, minerais, fraturas geológicas e outros.

Métodos da Geofísica Aplicada Principais métodos de investigação: Sísmicos, Elétricos, Magnéticos e Gravimétricos.

Objetivo e metodologia deste curso de Geofísica no contexto da Engenharia Cartográfica

Curso de caráter introdutório Conceitos fundamentais sobre a dinâmica e estrutura terrestre Ilustrativo e dissertativo Sem detalhes da matemática que modela os fenômenos terrestres Conexão com Engenharia Cartográfica

Forma de Avaliação do Aluno Duas provas escritas e trabalhos teórico-práticos MP = média aritmética das notas das provas MT = média aritmética das notas dos trabalhos teórico-práticos MF = ( 8 MP + 2 MT ) / 10 MF ≥ 5, 0 => aprovação

Conclusão da Apresentação Saber o que é Geofísica e entender a sua importância para a Engenharia Cartográfica e Agrimensura contribuem para a formação de um profissional que saberá relacionar os conhecimentos específicos de sua profissão com os conhecimentos que fundamentam a sua formação de caráter geral.

Referências CLARK, S. P. Estrutura da Terra. São Paulo: Blücher, Universidade de São Paulo, l 973. 122 p. (Série de Textos básicos de Geociências). ERNESTO, M. ; USSAMI, N. Introdução à geofísica. USP. 2002. (pdf). PRESS, F. et al. Para entender a Terra. 4. ed. Porto Alegre: Bookman, 2006. RIBEIRO, F. B. ; MOLINA, E. C. Geofísica. USP Univesp. 2014. STACEY, F. D. Physics of the Earth. New York: John Wiley. l 977. TEIXEIRA, W. et al. Decifrando a Terra. São Paulo: Oficina de Textos. 2000. 3ª reimpressão, 2008. TELFORD, W. M. ; GELDART, L. P. ; SHERIFF, R. E: KEYS, D. A. Applied Geophysics. New York: Cambridge UP. l 978. http: //www. iag. usp. br/geofisica/ www. NASA. gov www. on. br (Observatório Nacional). 38