Raios cósmicos e a heliosfera

Abstract

Este texto sintetiza a modulação pelas partículas do fluxo de raios cósmicos galáticos durante seu transporte na heliosfera, fornecendo algumas referências necessárias para a compreensão do assunto aos interessados no tema. Neste contexto, os elementos, fenômenos e eventos estão descritos de modo preferencialmente teórico-conceitual, apenas utilizando a formulação matemática quando ela se faz realmente indispensável. Partindo das noções fundamentais de raios cósmicos e heliosfera, discute-se a interação mútua desses destes elementos, que está severamente relacionadaà dinâmica dos fluidos e ao eletromagnetismo. A conclusão relata a importância da compreensão do assunto para a geociência e as ciências espaciais. Palavras-chave: heliosfera, raios cósmicos galáticos, modulação de raios cósmicos. This paper synthesizes the modulation of the particle flux of galactic cosmic rays during their transport inside the heliosphere and provides some fundamental references to understanding of this modulation. In this context, all elements, phenomena and events are preferably described in a theoretical-conceptual way, just using the mathematical approach when it is really indispensable. Starting from the fundamental definitions of heliospheric and cosmic rays, we discuss the mutual interactions of these elements, which is severely related to fluid dynamics and electromagnetism. The conclusion indicates the importance of this theme for the geosciences and space sciences. Keywords: heliosphere, galactic cosmic rays, cosmic rays modulation. IntroduçãoEste artigo tem como objetivo introduzir aos estudantes os conceitos físicos fundamentais envolvidos na modulação sofrida pelos raios cósmicos galácticos (galactic cosmic rays -GCR) durante sua trajetória no interior da heliosfera, servindo como referência básica ao tema. Assim o texto foi elaborado privilegiando uma abordagem teórica e conceitual e evitando, na medida do possível, o tratamento matemático dos modelos físicos. Apesar dessa abordagem garantir a simplicidade e a fluidez do texto, também torna-se imprescindível a utilização de fontes bibliográficas complementares para uma compreensão mais completa dos temas abordados. Os autores citados no texto são excelente ponto de partida na busca por estas informações.Esse artigo foi estruturado nos seguintes tópicos:• Tópico 2 -Raios cósmicos. Aqui encontra-se uma breve revisão da evolução histórica do conceito de raios cósmicos. Apresentam-se, em seguida, os principais conceitos necessários a compreensão da origem e por conseguinte da classificação dos raios cósmicos. Conclui-se com a descrição da física básica envolvida na interação dos GCR com a atmosfera terrestre.• Tópico 3 -Heliosfera. Neste item define-se heliosfera tratando inicialmente de modo sucinto das estruturas que a delimitam interna e externamente. Trata-se em seguida de introduzir os conceitos magnetohidrodinâmicos das estruturas que a compõem com uma breve discussão da dinâmica temporal e distribuição espacial.• Tópico 4 -Modulação heliosférica dos raios cósmicos g...

A circulação de pessoas, ideias e técnicas: a FFCL da USP no início das pesquisas de Física Nuclear no Brasil

“…O grupo de Wataghin realizou, então, experimentos com os chuveiros penetrantes, tanto em altitudes de 750 m, em Campos de Jordão, como em 30 m de profundidade, utilizando como espaço de experimentação a obra do túnel da avenida 9 de Julho na cidade de São Paulo [32]. Os estudos realizados pelo grupo da USP mostraram que os chuveiros penetrantes tinham a capacidade de penetrar por metros, e não centímetros, como já era conhecido até o momento [33]. Percebemos aqui como a circulação se fez presente na construção de conhecimento científico.…”

Mecanismos de limitação da energia de raios cósmicos durante sua propagação

“…Aproximadamente nesta mesma faixa de energia dos SCR, a partir do estudo da composição química de um conjunto de partículas, notou-se que estas não possuem o mesmo mecanismo de aceleração que os raios cósmicos solares, ou dos raios cósmicos galácticos, e por isto este conjunto é denominado de raios cósmicos anômalos (ACR), e o modelo teórico mais aceito sobre seu processo de aceleração trata as mesmas como partículas neutras de gás interestelar que penetram a helioesfera. Por serem neutras, as mesmas não estão sujeitas às forças de Lorentz, restando serem aceleradas por fotoionização ou por trocas com o material do vento solar [17].…”

“…O mecanismo de aceleração destes raios cósmicos é a aceleração estatística, normalmente chamados de mecanismos de Fermi. É bem aceito que partículas com espectro de energia entre 10 9 eV e 10 16 eV são aceleradas pelos remanescentes ordinários de supernovas [17].…”

Oscilador controlado Por tensão com estrutura em anel, com critérios de confiabilidade aos efeitos da radiação

“…A movimentação destas partículas pela heliosfera é um exemplo de interações magnetohidrodinâmicas. Magnetohidrodinâmica é o estudo do movimento do fluido condutor de eletricidade na presença de um campo magnético [53]. As correntes elétricas induzidas no fluido como resultado de seu movimento alteram as linhas de campo magnético, por sua vez a variação das linhas de campo magnético produzem forças que modificam o movimento do fluido [54].…”

“…Essas partículas primárias não conseguem chegar até a superfície terrestre uma vez que ao entrarem em contato com a atmosfera terrestre, cerca de 10 mil metros acima da superfície do planeta, tornam-se suscetíveis a interações com elétrons, núcleos de átomos e moléculas que constituem a atmosfera. As partículas sofrem perda de energia através de processos hadrônicos e eletromagnéticos [53].…”