Laboratório de Paleomagnetismo IAG - USP

O trabalho de campo de paleomagnetismo, da maneira que nós o fazemos hoje, envolve:

1. Escolher aonde vai ser o sítio, usando: mapas do nosso acervo e "dicas" de quem conhece a área (obs: atividade pré-viagem);
2. Localizar o sítio (ao chegar nele), usando: GPS e cópia dos mapas acima;
3. Coletar a amostra, usando: martelo (p/ blocos) ou furadeira portátil (p/ cilindros);
4. Orientar a amostra, usando: nível de bolha, bússola solar (+ relógio) e/ou bússola magnética;
5. Localizar a amostra no sítio, usando: estimativas de distância e desenhos feitos à mão;
6. Anotar os dados de sítio (nome, dia, localização, comentários) e de amostra (nome, orientação, localização, comentários), usando: caderneta de campo;
7. Processar os dados de sítio e de amostra, usando: computador e programas do laboratório (obs: atividade pós-viagem).

1. Novas Fontes de Informação, Pré-Viagem

Antes de viajar para o campo, com certeza vale viajar pela Internet.

Artigos recentes sobre a área a estudar, mapas atualizados, fotos de satélite e contatos via "e-mail" com quem conhece o local são apenas algumas das novas possibilidades que a rede oferece. Sem esquecer também da previsão do tempo para a região no dia da viagem!
 

2. O "Global Positioning System"

O projeto GPS+PDA foi desenvolvido originariamente para a indústria automobilística. É interessante notar que ela tem muitas características em comum com o trabalho de campo e portanto muitas novidades a nos oferecer.

Existe também na rede uma quantidade enorme de informações sobre o GPS. Entre elas vale citar:

1. O ruido injetado no sinal dos satélites pelo Departamento de Defesa americano, que faz com que o sistema seja menos preciso para os civis do que para os militares (que possuem GPSs com decodificadores especiais; entretanto, diz a lenda que, na Guerra do Golfo, tiveram que "desligar" o ruído porque não conseguiram GPSs decodificados para todos os soldados);
2. A existência de um sistema de satélites soviético, o GLONASS, similar ao americano mas sem o infame ruído acima, que já é reconhecido por alguns GPSs mais novos;
3. O trabalho dos GPSs diferenciais, que comparam os sinais captados por 2 receptores diferentes para obter uma precisão muito maior (da ordem de centímetros) e que, apesar de bem mais caros, podem um dia vir a ser tão acessíveis quanto os comuns.

3. Substituindo a Bolha e a Agulha

Dos mesmos fabricantes do "criogênico", existe um equipamento perfeito para substituir ao mesmo tempo o nível de bolha e a bússola magnética: um "kit" miniatura (foto) que inclui 3 acelerômetros e 3 "fluxgates" ortogonais. O "kit" pode ser alimentado por pilhas comuns, e gera 6 seqüências seriais (RS232C) encadeadas, correspondentes às leituras de cada um dos seus sensores.

Os acelerômetros indicam a horizontal com uma precisão muito maior do que a bolha; já os "fluxgates" permitem que se tenha também a inclinação e o módulo do vetor magnético, além da declinação já dada pela bússola. Apesar dos "fluxgates" também serem afetados pelo campo da rocha que se está amostando, ter o valor do módulo do vetor permite inferir quanto (e quando) esse efeito é importante.

Vale notar que um equipamento semelhante a este é usado no "Mitsubishi Pajero" para produzir a bússola com horizonte artificial digital que ele tem no painel de instrumentos. (Olha a indústria automobilística de novo aí, gente!)

4. O Computador Analógico Solar

A idéia é obter instantaneamente o azimute solar, sem ter que esperar até chegar no laboratório para descobrir que a leitura estava errada (o que, infelizmente, acontece com mais freqüência do que vocês imaginam). Visitando pela Internet algumas páginas sobre relógios de Sol, obtive os subsídios para atingir este objetivo de uma maneira bastante simples: se colocando o relógio de Sol orientado norte-sul eu consigo saber as horas; então sabendo as horas...vocês já entenderam.

Ao todo, 3 planos entram no cálculo da posição do Sol no céu: (1) o plano de órbita da Terra, (2) o plano do Equador e (3) o plano horizontal do lugar. Levando em conta: latitude, longitude, época do ano e hora, é possível simular a posição relativa entre estes 3 planos usando placas munidas de dobradiças graduadas, de modo que uma "mira" aponte para onde o Sol deve estar. Basta então rotacionar todo o sistema sobre o plano horizontal até que a mira alcance efetivamente o Sol. Nesta condição, o eixo da base horizontal estará automaticamente apontando para o norte geográfico. Tudo isso sem calcular um seno sequer!

P. S.: Se for colocado na mira algum sensor para aquela radiação eletromagnética solar que consegue atravessar nuvens (como as ondas de rádio, por exemplo), a bússola solar pode ser usada inclusive em dias nublados. Agora, se é a parede rochosa que faz a sombra...
 

5. O Giroscópio "Laser"

A lenta rotação da Terra é capaz de afetar o tempo de percurso de um feixe de laser, dependendo se ele percorre uma bobina de fibra ótica "a favor" ou "contra" esta rotação. Lógico que o efeito é muito pequeno, mas com uma fibra ótica suficientemente comprida e técnicas de interferometria, um tal de Sagnac conseguiu detectá-lo.

O efeito Sagnac até bem pouco tempo era uma curiosidade de laboratório, mas agora está sendo desenvolvido (e barateado) por várias empresas do setor de armamentos e também da (adivinhem:) indústria automobilística. Já tem até um Subaru usando um FOG ("Fiber-Optic Gyro") da Hitachi no seu sistema de navegação (de certo para concorrer com o Pajero!).

Especificamente para a gente, a KVH tem o "North Finding Gyro" N-FOG (foto), que encontra o norte verdadeiro com precisão de 0.1 grau em menos de 3 minutos. O tamanho é o de uma caixa de sapatos. Eles não falam o preço, mas deve estar na faixa dos US$ 20,000.00, a julgar pelos preços da concorrência.

Pois é...tomara que com o preço dos FOGs aconteça o mesmo que com os preços dos GPSs! Em todo caso, dá para baratear se for comprar só 1 sensor, já que o benedito do N-FOG deve ter 3 repetidos, em posições ortogonais (além de 3 acelerômetros de quebra). Nestas condições a variedade de fornecedores é bem maior, e o preço cai para a faixa de US$ 5,000.00.
 

6. Melhorando a Microlocalização

Entretanto, já que o tema é novidade, na rede existem as trenas-laser e os teodolitos digitais portáteis, "perfumarias" que eu acho perfeitamente dispensáveis (principalmente pelo preço!).

Já a adoção de uma câmera fotográfica digital parece bem mais útil. Principalmente se ela for daquelas que permite incluir diretamente na imagem dados, como as leituras dos mini-"fluxgates" e dos acelerômetros por exemplo, ou então já vier com um PDA acoplado.

De todo modo, comparar os resultados de laboratório com uma boa foto do ponto amostrado, mesmo não-digital, pode ser muito esclarecedor, principalmente para estudos de anisotropia.
 

7. Os "Personal Digital Assistants"

Mais versátil e potente que as agendas eletrônicas, no PDA se escreve diretamente na tela, sem teclado. A maioria custa menos de US$ 200.00 e tem o tamanho de uma caderneta de campo (fechada). Além de poder substituí-la na anotação dos dados (e de servir como base para o GPS, como vimos), ele é capaz de levar a etapa de processamento dos dados para o campo, tornando-a simultânea com a etapa de orientação (e possibilitando detectar erros de bússolas imediatamente).

Ao chegar do campo, basta conectar o PDA a um computador e descarregar os dados de campo, já processados. Simples, não? E sem os inevitáveis erros de digitação. Para os que acham que cadernetas são mais versáteis e robustas, tentem registrar recados sonoros numa delas, ou trabalhar debaixo de uma chuva grossa (o PDA consegue funcionar dentro de um saco plástico, pelo menos!).

Dispensa o meu computador solar antes mesmo dele ser construído. Isso que eu chamo de progresso rápido!
 

8. Pra não dizer que eu não falei da coleta

A explicação é a seguinte: o maior erro na orientação da amostra se encontra da determinação do azimute (erro angular no plano horizontal) enquanto que o maior erro na marcação da amostra ocorre ao riscar o lado do cilindro (erro angular no plano da face da rocha). Quando ambos os planos de maior erro coincidem (caso "assoalho"), o erro se acumula ali, ficando menos homogeneamente distribuído do que poderia.

Exemplificando, consideremos que existem somente os erros de amostragem. Então, em vez de um círculo de erro em torno da direção final de, digamos, 2 ou 3 graus (no caso "parede"), acabaríamos com um erro, exclusivamente na declinação, de 4 a 6 graus (no caso "assoalho"). Interessante, não? A teoria ajudando a prática.

Um outro ponto da etapa de coleta que merece ser considerado: a retidão do furo. Principalmente quando se amostra rochas duras. Pensando muito neste caso, e buscando uma maneira de não sobrecarregar mais ainda o peso do sistema, cheguei à idéia da "muleta": uma estrutura em T, onde a barra horizontal é pequena e almofadada e a barra vertical é um cano comprido de diâmetro igual ao da broca.

A barra horizontal se apóia no ombro ou na barriga do usuário, enquanto o cano vertical se fixa num "começo de furo" feito pela furadeira. Nestas condições, o cano serve como trilho para 2 anéis, presos na lateral da furadeira, obrigando que esta mantenha sempre o mesmo ângulo em relação à face da rocha. E pronto! Note que, uma vez fixada a muleta, vários furos podem ser realizados, em posições localizadas radialmente em relação ao ponto onde ela penetra na rocha (e tendo todos eles provavelmente os mesmos azimute e "dip", o que pode representar uma boa economia).

Como esta idéia surgiu é interessante e vale registro: eu já conhecia o truque de usar um "começo de furo" como apoio para um tripé de um livro bem antigo, o "Methods in Palaeomagnetism" editado pelo Runcorn nos anos 50. Mas a idéia da muleta surgiu mesmo vendo o "Globo Rural", onde aparecia um daqueles banquinhos de uma perna só, usados para tirar leite de vaca (que no interior a gente chama de banco-saci). E só criou corpo e se desenvolveu quando depenei (mentalmente!) o encosto e as rodas de uma destas cadeiras giratórias do laboratório. Vale então a dica: quando não se está furando rochas duras, a muleta pode servir como banquinho, pois foi assim que ela nasceu!

Mudando de assunto mas ficando no mesmo: quem acha as furadeiras a gasolina pesadas, já tem esta furadeira sem fio aí da foto. Funciona com baterias recarregáveis e está à venda na ASC Scientific. Só aconselho testar num bom (e duro) granito antes de jogar a outra fora.
 

Para concluir, gostaria de dizer:

1. que a presença de música e imagens em movimento neste seminário não é apenas "frescura", mas serve para demonstrar as possibilidades do "e-mail" como portador de informação,
2. e que a preparação do seminário acabou ficando, por incrível que pareça, muito mais fácil e rápida do que se eu tivesse seguido o processo regular de imprimir transparências, revelar "slides", organizar uma apresentação oral etc. A todos que tenham alguma coisa a comunicar, eu recomendo.

Roberto.