Magnetometria. Conceitos básicos

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1 Magnetometia Conceitos básicos

2 Questões fundamentais O que causa o campo geomagnético? Como se compota o campo magnético pincipal na supefície da Tea?

3 Questões fundamentais + + O que causa o campo geomagnético? Campo pincipal causado po coentes eléticas associadas a movimentos convectivos no núcleo exteno da Tea, que é eleticamente conduto Componente que é a esposta das vaiações hoizontais (lateais) das popiedades magnéticas na litosfea Componente devido às coentes eléticas na ionosfea e na pópia Tea. Em temos de exploação mineal e óleo: todos esses fatoes afetam as medidas? O que é mais impotante?

4 Geação do campo magnético Campo magnético da Tea é geado no núcleo exteno líquido de composição metálica (Fe-Ni + algum elemento mais leve). O núcleo fundido apesenta movimentos convectivos que geam o CMT).

5 Configuações do campo magnético da Tea Na inteface manto-núcleo, sem caacteística dipola Apoximadamente dipola na supefície da Tea. Obsevase o efeito do campo e a esposta das ochas da costa supeio à pesença do CMT Campo exteno: inteação do campo magnético inteno com o vento sola

6 Caacteização do CMT na supefície tan D Y X tan I Z H F X Y Z H X Y I conhecido como inclinação, é medido a pati do plano hoizontal. Quando F, campo magnético, é hoizontal I = 0 o, quando I = ±90 o o campo F é vetical. D = conhecido como declinação, indica a difeença angula ente o note geogáfico e o meidiano magnético (ou note magnético) no ponto de medida.

7 Quato definições fundamentais Existem quato definições fundamentais usadas paa desceve um mateial ou egião magnetizado: - B, indução magnética; - H, campo magnético; - J, polaização magnética; - M, momento de dipolo magnético po unidade de volume

8 Campos magnético B e H Dunlop & Özdemi, 1997 definição magnetostática: campo magnético exece um toque na agulha da bússola ou em imã de baa suspenso po um fio (dipolos macoscópicos) tendendo a alinha o eixo desses objetos com H ou B. definição eletodinâmica: campo magnético exece uma foça de Loentz numa patícula caegada em movimento, seja no espaço live ou quando canalizada atavés de um conduto. H i B é o campo aumentado que inclui não apenas H, mas também a magnetização macoscópica M. Momentos micoscópicos de dipolo m são associados a átomos individuais, mas M, o momento de dipolo po unidade de volume é uma média sobe uma egião contendo muitos átomos. Po esta azão, M, e, potanto B, podem se apenas definidos em temos de uma egião macoscópica.

9 Campos magnético B e H Dunlop & Özdemi, 1997 H pode se definido e calculado em qualque escala, incluindo a escala atômica. Dento de um mateial magnético H desceve como B é modificado pela magnetização M do mateial. O campo magnético B é chamado de campo de indução magnética ou densidade de fluxo (Lowie, 1997). Foa do mateial magnético, M = 0, H e B são paalelos e a azão ente eles é B/H = μ 0, a pemeabilidade do vácuo. No SI μ 0 = 4π x 10-7 H/m de tal foma que os valoes numéicos de B (em tesla) e H (em A/m) são muito difeentes paa o mesmo campo. No cgs emu, μ 0 = 1 e o valo de B (em Gauss e H (em oested) são numeicamente iguais.

10 Quato definições fundamentais - no cgs: B = H + 4πJ J = M - no SI: B = μ 0 H + J J = μ 0 M onde μ 0 = 4π x 10-7 H/m é a pemeabilidade do vácuo. Indução magnética é função do campo magnético e da polaidade de magnetização ou mesmo momento de dipolo magnético po unidade de volume

11 Unidades no SI: paa a foça de 1 Newton e pólo de 1 unidade de magnitude: A/m ou Tesla : B indução magnética Tesla T H campo magnético Ampees po meto A/m J polaização magnética Tesla T M momento de dipolo magnético po unidade de volume Ampees po meto A/m Como as unidades fundamentais implicam em gandes quantidades, paa o tabalho de exploação usam-se submúltiplos: 1 A/m ou T = 10 9 nanotesla (nt); 1 Oe = 10 5 γ (gamma), 1 γ = 1 nt

12 Foça e potencial de polos foça ente pólos magnéticos de intensidade p1 e p sepaados ente si: 0 p1 p F( ) μ 0 é a pemeabilidade magnética do vácuo. 4 potencial magnético de pólo em P é dado po: 0 p W 4 campo magnético do pólo na dieção é dado pelo gadiente do potencial (-gad W). No SI o campo é a densidade de fluxo magnético: 0 p B( ) gadw ˆ 4 A unidade de B no SI: Tesla (T). Como o campo magnético da Tea é pequeno, em Geofísica usa-se um submúltiplo do Tesla, nt = 10-9 T.

13 Linhas de foça do campo magnético Campo magnético inteno, na supefície, pode se epesentado po um dipolo Campo magnético no núcleo: configuação não dipola Campo magnético exteno apesenta configuação especial devido à inteação com o vento sola.

14 Potencial de dipolo Potencial magnético de um dipolo: a linha que liga pólos positivos e negativos define um eixo onde o campo magnético tem simetia otacional. Sejam dois pólos magnéticos de intensidade p e distantes d, sendo a distância d definida de p a +p. O potencial a uma distância do ponto cental, na dieção do ângulo θ com espeito ao eixo, é a soma do potencial dos pólos positivo e negativo : Quando d 0 temos um dipolo. Nesse caso d << esultando em: m (= dp) é o momento magnético do dipolo p p W cos 4 cos ) ( m dp W

15 Intensidade de magnetização e momento magnético momento magnético m: poduto d.p ente a intensidade p e a distância d definida de p a +p. SI o momento é dado em Am m d p intensidade de magnetização M é dada pela azão ente a soma dos momentos magnéticos do dipolo, mi, e o volume m i M i V O momento do dipolo é o paâmeto mais impotante de um copo magnetizado. A intensidade de magnetização é a quantidade fundamental que desceve o estado magnético do copo. As duas gandezas têm a mesma dieção.