LABORATÓRIO DE GEOPROCESSAMENTO DIDÁTICO Professora: Selma Regina Aranha Ribeiro Estagiários: Ricardo Kwiatkowski Silva / Carlos André Batista de Mello DEFINIÇÃO DE DECLINAÇÃO MAGNÉTICA Muitas pessoas se surpreendem ao saber que uma bússola não aponta para o Norte Verdadeiro. De fato, na maior parte da superfície terrestre, a bússola aponta em direção a um ponto a leste ou oeste do Norte Verdadeiro, também conhecido como Norte Geográfico e este é o Norte Magnético. GPSxBússola O GPS é um aparelho portátil, moderno e de baixo custo (alguns) que, recebendo dados de satélites, informa com boa precisão as coordenadas da posição e indica rumos a seguir. Apesar disso, hoje em dia a bússola é ainda largamente utilizada na navegação, sendo preferida apesar da popularização do receptor de satélite. O uso da bússola implica compulsoriamente no conhecimento da Declinação Magnética local. Via de regra a agulha da bússola não aponta para o Norte Verdadeiro ou Geográfico porque sofre um desvio chamado Declinação Magnética (δ). Este desvio, que é um ângulo medido em graus, varia de um local para outro e, em geral, varia constantemente ao longo do tempo. Segundo a carta 2109 da Marinha, de 1990, a declinação em Porto Alegre, por exemplo, é de 16º 30'W e aumenta 12 minutos/ano. Em parte do Nordeste brasileiro é 22º, mas não varia com o tempo. Quando um navegador determina o rumo que deve navegar através da leitura de uma carta náutica, não pode passar a orientar-se pela bússola antes de considerar a Declinação Magnética (δ). O rumo lido na carta é o Rumo Verdadeiro, orientado pelo Norte Verdadeiro, ou seja, pelo Pólo Norte. Esse Norte, simplesmente indicado com a letra N em qualquer mapa, não é o mesmo norte indicado pela bússola, apesar das exceções. Nivelando: Rumo é a direção, em graus, do destino a seguir. Pode variar de 0º a 360º. Rumo norte é 000º. Rumo leste é 090º, Rumo sul é 180º e Rumo oeste é 270º. Completando-se os 360º da rosa dos ventos chegamos ao 0º novamente. Veja a rosa dos ventos mais abaixo. Distorções O importante é que a indicação da bússola sofre influências magnéticas diferentes de um lugar para outro e estão sempre variando ao longo do tempo. Esta variação ou defasagem é a Declinação Magnética (DM - (δ)), que pode ser positiva ou negativa. Ela é positiva quando a agulha é desviada para Leste, e negativa quando a agulha aponta mais a Oeste, como no Brasil. A rigor, a fórmula geral para o cálculo do Rumo Magnético é RM=RV-DM. No Brasil a Declinação Magnética (DM - (δ)) é a Oeste do Norte Verdadeiro ou Geográfico e portanto tem valor negativo (-16º, p.ex.) e a equação para o cálculo da Declinação Magnética (DM - (δ)) fica: RM=RV-(-DM), ou seja, RM=RV+DM.
Observe em todos os gráficos do mapa de Declinção Magnética que o sinal negativo nas Declinações Magnéticas (DM - (δ)) a oeste (como usamos nas longitudes oeste). No Pacífico, no entanto, a declinação positiva (Leste) deve ser subtraída do RV. Não há declinação Leste no Brasil. mapa de declinação magnética Campo Magnético O núcleo da terra permanece em constante fusão gerando correntes de lava que fluem na camada mais externa do núcleo. Estas correntes de material ferroso geram um campo magnético, mas os pólos deste campo não coincidem com os verdadeiros pontos norte e sul do eixo de rotação da Terra. Este Campo Geomagnético pode ser quantificado por vetores de força como Intensidade total, Intensidade vertical, Intensidade horizontal, Inclinação e Declinação. A Intensidade vertical e horizontal são componentes da Intensidade total. O ângulo do campo relativo ao solo nivelado é a Inclinação, que vale 90 no Pólo Norte Magnético. Finalmente, o ângulo formado pelo vetor da Intensidade horizontal com o Pólo Norte Geográfico é a Declinação Magnética. Ângulo formado pela direção Pólo Norte Magnético e força de atração do Campo Magnético (inclinação) Norte Magnético O ponto para qual a agulha da bússola aponta é chamado de Norte Magnético, e o ângulo entre o Norte Magnético e a verdadeira direção norte (Norte Geográfico) é chamado Declinação Magnética.
O Norte Verdadeiro ou Norte Geográfico é o ponto para onde convergem os meridianos terrestres. Esses pontos coincidem com o eixo de rotação da terra e representam os pontos de latitude 90 Norte e 90 Sul. Variação secular, anual e outras da declinação magnética Secular A Declinação Magnética não permanece constante no tempo. Os movimentos do magma na camada mais externa do núcleo da Terra (a parte metálica fundida que está entre 2.800 e 5.000 km abaixo da superfície da Terra) causa mudanças lentas no campo magnético da Terra ao longo do tempo. Esta alteração é conhecida como Variação Secular da Declinação Magnética. Diária A Variação Diária do Norte Magnético (por conseguinte, a Declinação Magnética) nas proximidades de sua posição média tem uma causa completamente diferente. Se o campo magnético da Terra for medido continuamente (como é feito normalmente em um Observatório Magnético), observa-se que este valor flutua durante o dia, às vezes lentamente, às vezes rapidamente. A causa destas flutuações é o Sol. O Sol constantemente emite partículas carregadas que ao encontrar o campo magnético da Terra, causam correntes elétricas na atmosfera superior. Estas correntes elétricas perturbam o campo magnético e resultam em uma troca temporária da posição do Norte Magnético. Localização Cada posição na Terra tem uma Declinação Magnética específica. A mudança de seu valor ao longo de um caminhamento na superfície terrestre é uma função complexa. Se alguém se desloca na superfície terrestre ao longo de uma linha de igual declinação (isogônica), perceberá pouca ou nenhuma variação ao longo de quilômetros. ONDE É O POLO NORTE? Antes do final do século 16, Sir William Gilbert, astrofísico da Rainha Elizabeth I, acreditava que o Pólo Norte Magnético coincidia com o Pólo Norte Geográfico. Observações magnéticas feitas por exploradores nas décadas subseqüentes mostraram que isto não era verdade, e no século 19, as observações demonstraram que o Pólo Norte deveria estar em algum lugar no norte do Canadá.
Após a Segunda Guerra Mundial (1948), Paul Serson e Jack Clark, cientistas canadenses do Dominion Observatory mostroram que o Pólo Norte Magnético havia se deslocado cerca de 250 km a noroeste desde a observação anterior em 1904. Observações subseqüentes de cientistas de governo canadenses em 1962, 1973, 1984 e recentemente em 1994, mostraram que o movimento do Pólo Norte na direção noroeste continua e que durante este século variou em média 10 km por ano. A última posição determinada em 1994 do Pólo Norte Magnético foi localizada na Península de Noice, a sudoeste da ilha Ellef Ringnes, nas coordenadas 78,3 N e 104,0 W. O movimento anual do pólo aumentou e é agora cerca de 15 km por ano. Esta posição está distante cerca de 1.140 km do Norte Verdadeiro (Geográfico). BÚSSOLA A bússola vem sendo usada para navegação a centenas de anos e já foi o único meio fidedigno de determinar a posição nas situações em que o sol e estrelas não eram visíveis. Hoje em dia, equipamentos sofisticados (como o GPS) estão disponíveis e permitem que os usuários obtenham com precisão sua direção ou localização dentro de um limite de alguns metros. Campo magnético Apesar de características construtivas distintas, a maioria das bússolas opera baseada no mesmo princípio básico. Uma agulha pequena, comprida, permanentemente magnetizada é colocada em um suporte de forma que possa girar livremente no plano horizontal. O campo magnético da Terra (que tem a forma aproximada de um campo magnético ao redor de um imã de barra simples) exerce forças na agulha de bússola e faz a agulha girar até que aponte na mesma direção do campo magnético. Em muitas partes da superfície terrestre, esta direção é aproximadamente o norte verdadeiro. Durante o século 16, os navegadores acreditavam que em algum lugar ao Norte existia uma montanha magnética que era a fonte de atração para bússolas. Antes do final do século, Sir William Gilbert, astrofísico da Rainha Elizabeth I, sugeriu que a própria Terra era um imã gigante e que a força que direcionava a agulha da bússola originava-se dentro da Terra. Usando um modelo da Terra feito de Lodestone (magnetita), ele também demonstrou que havia dois pontos na Terra onde uma agulha magnetizada se posicionaria na vertical: nos Pólos Norte e Sul (Magnéticos). MODELO MAGNÉTICO Uma vez que as observações magnéticas não são densas ou uniformemente distribuídas na superfície terrestre, e desde que o campo magnético está constantemente mudando ao longo do tempo, não é possível obter valores atualizados de declinação de uma maneira direta. Ao contrário, os dados de observações passadas são analisados para produzir uma rotina matemática chamada Modelo de Referência de Campo Magnético do qual a declinação magnética pode ser calculada. São produzidos modelos globais a cada cinco anos que possuem uma precisão de 1 durante sua vida útil. Eles constituem o conjunto de modelos conhecidos como International
Geomagnetic Reference Field (IGRF). O mais recente modelo IGRF foi produzido em 1995 e é válido até o ano 2000. Desde que modelos de campo magnético como o IGRF são na verdade aproximações dos dados observados, é provável que um valor de declinação calculado usando qualquer um deles seja levemente diferente do "verdadeiro" de um determinado local. Geralmente, um modelo global como o IGRF alcança uma precisão melhor que 1 em declinação. A precisão é melhor em áreas densamente observadas como a Europa e América do Norte e pior em áreas oceânicas como o Pacífico Sul. A precisão de todos os modelos diminui no Ártico nas proximidades do Pólo Norte Magnético. USO DA DECLINAÇÃO MAGNÉTICA A variação anual da Declinação Magnética tem importância na leitura e orientação de um mapa. Junto com a variação geográfica (latitudes e longitudes diferentes possuem declinações magnéticas diferentes) são elementos importantes para o usuário de um mapa. Para executar uma navegação precisa, podemos utilizar Mapas com Meridianos Magnéticos e não Geográficos ou Bússolas Compensadas (corrigidas da Declinação). Estas duas maneiras promovem correções particulares e que têm ação limitada em tempo e espaço. A melhor maneira para compensar a Declinação Magnética quando usar um mapa é o cálculo matemático usando um programa específico ou na impossibilidade de utilizá-lo, com auxílio de Cartas Isogônicas e Isopóricas. Para o estudo destas variações, o Observatório Nacional do Rio de Janeiro publica em seu anuário um mapa do país com o traçado das isopóricas (lugar geométrico das regiões com mesma variação anual da declinação magnética) e isogônicas (lugar geométrico das regiões com mesma declinação magnética). A Declinação Magnética é usada para transformação dos rumos ou azimutes magnéticos em rumos ou azimutes geográficos. Os rumos ou azimutes magnéticos são obtidos com bússolas em campo. Orientação com declinação magnética Um mapa está orientado quando é correspondente ao terreno que representa. Na maioria dos mapas, o Norte Geográfico (ou Verdadeiro) é a parte superior do mapa. Há três modos simples para orientar um mapa em relação ao terreno: Usando a BÚSSOLA Usando um transferidor, crie uma linha na direção do Norte Magnético em qualquer lugar em seu mapa (na maioria dos mapas, esta linha é feita no centro do mapa) - FIGURA 1. O diagrama que mostra o valor da Declinação Magnética (no centro do mapa) - normalmente localizado na legenda - dará a direção e valor do ângulo entre o Norte da grade (Quadrícula) e o Norte Magnético. Use sempre os valores numéricos, pois o diagrama é esquemático. Coloque a bússola sobre a linha do Norte Magnético traçado no mapa - FIGURA 2 - e vire o conjunto "mapa e bússola" lentamente até que o Norte da agulha da bússola coincida com o Norte Magnético no mapa - FIGURA 3. Assim, o mapa está orientado em relação ao Norte Magnético.
Figuras 1, 2 e 3, respectivamente Cálculo da declinação magnética Para exemplificar o cálculo de um Azimute Magnético baseado nas informações de Declinação Magnética existentes na legenda de um mapa, veja ao lado, a figura representativa de um esquema de orientação de um mapa qualquer e com os dados fornecidos obter: a. Azimute Magnético em 2000,5 b. Azimute Geográfico PASSO 1 Atualizando o valor da declinação magnética em 2000,5, temos diferença em anos que multiplica a Variação anual : PASSO 2 A declinação magnética em 2000,5 é igual à declinação de 1999 mais a variação até 2000,5: PASSO 3 O Azimute Geográfico será o azimute da quadrícula menos a Convergência Meridiana : PASSO 4 O Azimute Magnético em 2000,5 será o Azimute Geográfico mais a Declinação Magnética :