Satelites estabilizados por rotação e torque magnético residual

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Agências reguladoras e Estado no Brasil: reformas e reestruturação neoliberal nos anos 90

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Manobras ótimas de atitude de satélites artificiais utilizando algoritmos genéticos

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Paleomagnetismo de rochas vulvânicas do Nordeste do Brasil e a época da abertura do Oceano Atlântico Sul

Na primeira parte deste trabalho foram desenvolvidos estudos de magnetismo de rochas e paleomagnetismo em amostras de rochas vulcânicas do Nordeste brasileiro. As idades das amostras compreende os períodos Jurássico e Cretáceo. Com este objetivo foram amostradas quatro áreas tendo sido estudado um total de 496 amostras em 55 sítios. Para a coleta foi utilizada uma perfuradora portátil que extrai amostras de 2.5 cm de diâmetro. A orientação das amostras foi feita por meio de uma bússola magnética e de um clinômetro. Os espécimes foram submetidos a desmagnetizações por campo magnético alternado e em alguns poucos casos foi empregada a desmagnetização térmica. Atribuindo-se peso unitário a cada sítio foi determinada a direção média da magnetização remanescente característica de cada uma das áreas estudadas. As rochas vulcânicas do período Jurássico, localizadas na borda oeste da Bacia do Maranhão (Porto Franco-Estreito), apresentaram uma direção media em que D= 3.9°, I= -17.9° com α₉₅= 9.3°, k= 17.9, N= 15 e todos os sítios apresentaram polaridade normal. Para esta área foi determinado o polo paleomagnético de coordenadas 85.3°N, 82.5°E (A₉₅= 6.9º) que se localiza próximo a outros polos paleomagnéticos conhecidos para esse período. As rochas da borda leste da Bacia do Maranhão (Teresina-Picos-Floriano) de idade cretácica inferior apresentaram uma direção média de magnetização remanescente característica tal que D= 174.7°, I= +6.0º com α₉₅= 2.8º, k= 122, N= 21 e todos os sítios apresentaram polaridade reversa. O polo paleomagnético associado a elas apresentou por coordenadas 83.6°N, 261.0°E (A₉₅=1.9°) e mostrou concordância com outros polos sul americanos de mesma idade. No Rio Grande do Norte foi estudado um enxame de diques toleíticos também de idade cretácica inferior, cuja direção média da magnetização remanescente característica encontrada foi D= 186.6º, I= +20.6º com α₉₅= 14.0° e k= 12.9, N= 10. Os sítios desta área apresentaram magnetizações com polaridades normal a reversa. O polo paleomagnético obtido se localiza em 80.6°N e 94.8°E com A₉₅= 9.5°. O estudo das rochas vulcânicas da província magnética do Cabo de Santo Agostinho indicou para a região um valor de D= 0.4º, I= -20.6º com α₉₅= 4.8° e k= 114, N= 9 para a magnetização remanescente característica. Todos os sítios apresentaram polaridade normal e o polo paleomagnético determinado apresentou as seguintes coordenadas: 87.6ºN, 135ºE com A₉₅= 4.5º. Foi discutida a eliminação da variação secular das direções obtidas, de forma que cada polo apresentado nesta dissertação é verdadeiramente um polo paleomagnético. A análise dos minerais magnéticos portadores da remanência, efetuada por curvas termomagnéticas ou por difração de Raio-X, indicou na maior parte das ocorrências, a presença de titanomagnetita pobre em titânio. A presença de maguemita e algumas vezes hematita, na maior parte das vezes resultado de intemperismo, não anulou a magnetização termoremanente associada à época de formação da rocha, que foi determinada após a aplicação de técnicas de desmagnetização aos espécimes. Pelas curvas termomagnéticas obteve-se, para a maioria das amostras, uma temperatura de Curie entre 500 e 600ºC. Os casos mais freqüentes indicaram a ocorrência de titanomagnetita exsolvida, em que foram observadas a presença de uma fase próxima à magnetita e outra fase rica em titânio, próxima à ilmenita, resultado de oxidação de alta temperatura. A segunda parte do trabalho diz respeito à determinação da época de abertura do oceano Atlântico Sul por meio de dados paleomagnéticos. Entretanto ao invés de se utilizar o procedimento comumente encontrado na literatura, e que se baseia nas curvas de deriva polar aparente de cada continente, foi aplicado um teste estatístico que avalia a probabilidade de determinada posição relativa entre os continentes ser válida ou não, para determinado período em estudo. Assim foi aplicado um teste F a polos paleomagnéticos da África e da América do Sul, dos períodos Triássico, Jurássico, Cretáceo Inferior e Cretáceo Médio-Superior, tendo sido estudadas situações que reconstituem a posição pré-deriva dos continentes e configurações que simulem um afastamento entre eles. Os resultados dos testes estatísticos indicaram, dentro de uma probabilidade de erro de menos de 5%, que a configuração pré-deriva de Martin et al (1981) é compatível com os dados paleomagnéticos do Triássico, mas apresenta uma diferença significativa para os paleopolos de Jurássico, Cretáceo Inferior, Cretáceo Médio-Superior. Outras reconstruções pré-deriva testadas apresentaram o mesmo resultado. A comparação entre os polos paleomagnéticos da América do Sul e da África, segundo uma reconstrução que admite uma pequena abertura entre os continentes, como a proposta por Sclater et al (1977) para 110 m.a. atrás, indicou que os dados do Triássico não são compatíveis com este afastamento. Por outro lado os paleopolos do Jurássico e do Cretáceo Inferior, embora mais antigos que a data sugerida pela reconstrução, são consistentes com esta separação dentro de uma probabilidade de erro de menos de 5%. Os dados do Cretáceo Médio-Superior se mostraram consistentes com a reconstrução sugerida para 80 m.a. atrás por Francheteau (1973) e que propõe uma separação maior entre os continentes. Com base na premissa de deslocamentos de blocos continentais rígidos a análise dos resultados obtidos indicou que América do Sul e África estavam unidas por suas margens continentais opostas no período Triássico e que uma pequena separação entre estes continentes, provavelmente devida a uma rutura inicial, ocorreu no Jurássico e se manteve, então, aproximadamente estacionária até o início do Cretáceo Inferior. Esta conclusão difere da maior parte dos trabalhos que discutem a abertura do oceano Atlântico Sul. Os dados do Cretáceo Médio-Superior são compatíveis com um afastamento rápido e significativo entre os continentes naquele período.

Aspectos fundamentais das medidas e interpretação de registros paleomagnéticos em rochas sedimentares da Formação Longá-Bacia do Parnaíba

Considerando que o número de dados paleomagnéticos para o Paleozóico Superior, principalmente Devoniano da América do Sul, é ainda insuficiente não permitindo que uma Curva de Deriva Polar confiável possa ser construída, foram amostrados 43 níveis estratigráficos da Formação Longá, os quais foram estudados paleomagneticamente com o propósito de contribuir para que uma Curva mais confiável possa ser construída. A amostragem foi feita segundo o método dos blocos ao longo dos perfis Teresina, Barras, Batalha, na rodovia PI-13 e Floriano, Nazaré do Piauí, Oeiras nas rodovias PI-24 e BR-230, no estado do Piauí. Os tratamentos foram iniciados no laboratório de Paleomagnetismo do IAG-USP e complementados no do NCGG-UFPa. Utilizou-se as técnicas de desmagnetização progressiva por campos alternados até 700 e/ou temperaturas até 670-700ºC. A interpretação dos resultados foi feita por meio dos diagramas vetoriais de Zijderveld, pelas curvas J-T/C de variação da intensidade magnética com os campos ou temperaturas, e pelos gráficos de variação na direção do vetor magnetização. Os cálculos de direção média e polos foram feitos segundo a Estatística de Fisher (1953). Foram identificadas 4 direções de magnetização remanente: 1. Uma secundária de origem química (CRM) e polaridade reversa, cujo mineral responsável é a hematita produzida provavelmente por alteração deutérica a partir da magnetita. Esta magnetização (identificada pela letra B) quando datada paleomagneticamente (coordenadas do polo 80ºS, 3°E, A₉₅ = 13.6°) indicou idade correspondente ao intervalo Carbonífero-Permiano. 2. Uma componente isotérmica (IRM) dura de espectro totalmente superposto à magnetização inicial que não foi afetada por nenhum dos tratamentos. Esta magnetização foi denominada D e apresentou direção muito estável em torno do ponto de declinação = 234.23º e inclinação = 41.94º. 3. Um grupo de direções de magnetização de origem viscosa (VRM) moles, identificados pela letra C, cuja direção média é dada por: declinação = 15º e inclinação = -20º. Foram removidas a temperatura entre 300 – 600ºC. 4. Finalmente uma magnetização principal, de polaridade normal, denominada A, provavelmente de origem detrítica (DRM) cujo correspondente polo paleomagnético (de coordenadas: 48ºS, 331.7ºE; A₉₅ = 9.9º) mostrou-se compatível com a idade da Formação (Devoniano Superior). Esta magnetização foi considerada inicial. Os polos paleomagnéticos correspondentes às magnetizações A e B, juntamente com outros da América do Sul, foram rotacionados para a África segundo a configuração pré-deriva de Smith e Hallam (1970) e comparados a polos Africanos e Australianos de mesma idade, mostrando-se coerentes. Suas polaridades também estão em acordo com as escalas magnetoestratigráficas publicadas por Irving e Pullaiah (1976) e Khramov e Rodionov (1981).

Analytical prediction of the spin stabilized satellite's attitude using the solar radiation torque

The aim of this paper is to present an analytical solution for the spin motion equations of spin-stabilized satellite considering only the influence of solar radiation torque. The theory uses a cylindrical satellite on a circular orbit and considers that the satellite is always illuminated. The average components of this torque were determined over an orbital period. These components are substituted in the spin motion equations in order to get an analytical solution for the right ascension and declination of the satellite spin axis. The time evolution for the pointing deviation of the spin axis was also analyzed. These solutions were numerically implemented and compared with real data of the Brazilian Satellite of Data Collection - SCD1 an SCD2. The results show that the theory has consistency and can be applied to predict the spin motion of spin-stabilized artificial satellites.

Satélites estabilizados por rotação e torque de radiação solar direta

The aims of this work are to analyze the direct solar radiation pressure torque (TPRS) in the rotational motion of spin-stabilized artificial satellites, to numerically implement these solutions and to compare the results with real data of the Brazilian Satellite Data Collection – SCD1 and SCD2, supplied by INPE. The mathematical model for this torque is determined for a cylindrical satellite, and the components of this torque are determined in a fixed system in the satellite. An analytical solution for the spin motion equations is proposed, in which TPRSD does not affect the spin velocity of the satellite. Two approaches are adopted in the numerical implementation of the developed theory: the first one considers the proposed theory and the second introduces a variation in the spin velocity based on its real variation. The results obtained indicate that the solar radiation pressure torque has little influence in the right ascension and declination axis of rotation due to the small dimension of the satellite and altitude in which it is found. To better validate the application of the presented theory, the angular deviation of the spin axis and solar aspect angle were also analyzed. The comparison of the results of the approaches conducted with real data show good precision in the theory, which can be applied in the prediction of the rotational motion of the spin-stabilized artificial satellites, when others external torques are considered besides the direct solar radiation pressure torque

Magnetostratigraphy and mid-palaeolatitude VGP dispersion during the Permo-Carboniferous Superchron: results from Parana Basin (Southern Brazil) rhythmites

A detailed magnetostratigraphic and rock-magnetism study of two Late Palaeozoic rhythmite exposures (Itu and Rio do Sul) from the Itarare Group (Parana Basin, Brazil) is presented in this paper. After stepwise alterning-field procedures and thermal cleaning were performed, samples from both collections show reversed characteristic magnetization components, which is expected for Late Palaeozoic rocks. However, the Itu rocks presented an odd, flat inclination pattern that could not be corrected with mathematical methods based on the virtual geomagnetic pole (VGP) distributions. Correlation tests between the maximum anisotropy of the magnetic susceptibility axis (K1) and the magnetic declination indicated a possible mechanical influence on the remanence acquisition. The Rio do Sul sequence displayed medium to high inclinations and provided a high-quality palaeomagnetic pole (after shallowing corrections of f = 0.8) of 347.5 degrees E 63.2 degrees S (N = 119; A95 = 3.3; K = 31), which is in accordance with the Palaeozoic apparent wander pole path of South America. The angular dispersion (Sb) for the distribution of the VGPs calculated on the basis of both the 45 degrees cut-off angle and Vandamme method was compared to the best-fit Model G for mid-latitudes. Both of the Sb results are in reasonable agreement with the predicted (palaeo) latitudinal S-? relationship during the Cretaceous Normal Superchron (CNS), although the Sb value after the Vandamme cut-off has been applied is a little lower than expected. This result, in addition to those for low palaeolatitudes during the Permo-Carboniferous Reversed Superchron (PCRS) previously reported, indicates that the low secular variation regime for the geodynamo that has already been discovered in the CNS might have also been predominant during the PCRS.

SEARCH FOR POINT-LIKE SOURCES OF ULTRA-HIGH ENERGY NEUTRINOS AT THE PIERRE AUGER OBSERVATORY AND IMPROVED LIMIT ON THE DIFFUSE FLUX OF TAU NEUTRINOS

The surface detector array of the Pierre Auger Observatory can detect neutrinos with energy E-nu between 10(17) eV and 10(20) eV from point-like sources across the sky south of +55 degrees and north of -65 degrees declinations. A search has been performed for highly inclined extensive air showers produced by the interaction of neutrinos of all flavors in the atmosphere (downward-going neutrinos), and by the decay of tau leptons originating from tau neutrino interactions in Earth's crust (Earth-skimming neutrinos). No candidate neutrinos have been found in data up to 2010 May 31. This corresponds to an equivalent exposure of similar to 3.5 years of a full surface detector array for the Earth-skimming channel and similar to 2 years for the downward-going channel. An improved upper limit on the diffuse flux of tau neutrinos has been derived. Upper limits on the neutrino flux from point-like sources have been derived as a function of the source declination. Assuming a differential neutrino flux k(PS) . E-nu(-2). from a point-like source, 90% confidence level upper limits for k(PS) at the level of approximate to 5x10(-7) and 2.5x10(-6) GeV cm(-2) s(-1) have been obtained over a broad range of declinations from the searches for Earth-skimming and downward-going neutrinos, respectively.

A search for point sources of EeV neutrons

A thorough search of the sky exposed at the Pierre Auger Cosmic Ray Observatory reveals no statistically significant excess of events in any small solid angle that would be indicative of a flux of neutral particles from a discrete source. The search covers from -90 degrees to +15 degrees in declination using four different energy ranges above 1 EeV (10(18) eV). The method used in this search is more sensitive to neutrons than to photons. The upper limit on a neutron flux is derived for a dense grid of directions for each of the four energy ranges. These results constrain scenarios for the production of ultrahigh energy cosmic rays in the Galaxy.

LARGE-SCALE DISTRIBUTION OF ARRIVAL DIRECTIONS OF COSMIC RAYS DETECTED ABOVE 10(18) eV AT THE PIERRE AUGER OBSERVATORY

A thorough search for large-scale anisotropies in the distribution of arrival directions of cosmic rays detected above 10(18) eV at the Pierre Auger Observatory is presented. This search is performed as a function of both declination and right ascension in several energy ranges above 10(18) eV, and reported in terms of dipolar and quadrupolar coefficients. Within the systematic uncertainties, no significant deviation from isotropy is revealed. Assuming that any cosmic-ray anisotropy is dominated by dipole and quadrupole moments in this energy range, upper limits on their amplitudes are derived. These upper limits allow us to test the origin of cosmic rays above 10(18) eV from stationary Galactic sources densely distributed in the Galactic disk and predominantly emitting light particles in all directions.

The 1420 Ma Indiavai Mafic Intrusion (SW Amazonian Craton): Paleomagnetic results and implications for the Columbia supercontinent

The configuration and the timing of assembly and break-up of Columbia are still matter of debate. In order to improve our knowledge about the Mesoproterozoic evolution of Columbia, a paleomagnetic study was carried out on the 1420 Ma Indiavai mafic intrusive rocks that crosscut the polycyclic Proterozoic basement of the SW Amazonian Craton, in southwestern Mato Grosso State (Brazil). Alternating field and thermal demagnetization revealed south/southwest ChRM directions with downward inclinations for sixteen analyzed sites. These directions are probably carried by SD/PSD magnetite with high coercivities and high unblocking temperatures as indicated by additional rock magnetic tests, including thermomagnetic data, hysteresis data and the progressive acquisition of isothermal remanent magnetization. Different stable magnetization components isolated in host rocks from the basement 10 km NW away to the Indiavai intrusion, further support the primary origin of the ChRM. A mean of the site mean directions was calculated at Dm = 209.8 degrees, Im = 50.7 degrees (alpha(95) = 8.0 degrees, K = 22.1), which yielded a paleomagnetic pole located at 249.7 degrees E, 57.0 degrees S (A(95) = 8.6 degrees). The similarity of this pole with the recently published 1420 Ma pole from the Nova Guarita dykes in northern Mato Grosso State suggests a similar tectonic framework for these two sites located 600 km apart, implying the bulk rigidity of the Rondonian-San Ignacio crust at that time. Furthermore these data provide new insights on the tectonic significance of the 1100-1000 Ma Nova Brasilandia belt-a major EW feature that cuts across the basement rocks of this province, which can now be interpreted as intracratonic, in contrast to previous interpretation. From a global perspective, a new Mesoproterozoic paleogeography of Columbia has been proposed based on comparison of these 1420 Ma poles and a 1780 Ma pole from Amazonia with other paleomagnetic poles of similar age from Baltica and Laurentia, a reconstruction in agreement with geological correlations. (C) 2012 International Association for Gondwana Research. Published by Elsevier B.V. All rights reserved.

Millennial-scale climate cycles in Permian-Carboniferous rhythmites: Permanent feature throughout geologic time?

Two late Paleozoic glacial rhythmite successions from the Itarare Group (Parana Basin, Brazil) were examined for paleoclimate variations. Paleomagnetic (characteristic remanent magnetization, ChRM) and magnetic susceptibility (K(z)) measurements taken from the rhythmites are interpreted as paleoclimatic proxies. Ratios of low-frequency components in the K(z) variations suggest Milankovitch periodicities; this leads to recognition of other, millennial-scale variations reminiscent of abrupt climate changes during late Quaternary time, and are suggestive of Bond cycles and the 2.4 k.y. solar cycle. We infer from these patterns that millennial-scale climate change is not restricted to the Quaternary Period, and that millennial forcing mechanisms may have been prevalent throughout geologic time.

Constraints on the origin of cosmics rays above '10 POT. 18' eV from large-scale anisotropy searches in data of the Pierre Auger observatory

A thorough search for large-scale anisotropies in the distribution of arrival directions of cosmic rays detected above '10 POT. 18' eV at the Pierre Auger Observatory is reported. For the first time, these large-scale anisotropy searches are performed as a function of both the right ascension and the declination and expressed in terms of dipole and quadrupole moments.Within the systematic uncertainties, no significant deviation from isotropy is revealed. Upper limits on dipole and quadrupole amplitudes are derived under the hypothesis that any cosmic ray anisotropy is dominated by such moments in this energy range. These upper limits provide constraints on the production of cosmic rays above '10 POT. 18' eV, since they allow us to challenge an origin from stationary galactic sources densely distributed in the galactic disk and emitting predominantly light particles in all directions.

An optimal estimator for the correlation of CMB anisotropies with Large Scale Structures and its application to WMAP-7year and NVSS

In the thesis we present the implementation of the quadratic maximum likelihood (QML) method, ideal to estimate the angular power spectrum of the cross-correlation between cosmic microwave background (CMB) and large scale structure (LSS) maps as well as their individual auto-spectra. Such a tool is an optimal method (unbiased and with minimum variance) in pixel space and goes beyond all the previous harmonic analysis present in the literature. We describe the implementation of the QML method in the {\it BolISW} code and demonstrate its accuracy on simulated maps throughout a Monte Carlo. We apply this optimal estimator to WMAP 7-year and NRAO VLA Sky Survey (NVSS) data and explore the robustness of the angular power spectrum estimates obtained by the QML method. Taking into account the shot noise and one of the systematics (declination correction) in NVSS, we can safely use most of the information contained in this survey. On the contrary we neglect the noise in temperature since WMAP is already cosmic variance dominated on the large scales. Because of a discrepancy in the galaxy auto spectrum between the estimates and the theoretical model, we use two different galaxy distributions: the first one with a constant bias $b$ and the second one with a redshift dependent bias $b(z)$. Finally, we make use of the angular power spectrum estimates obtained by the QML method to derive constraints on the dark energy critical density in a flat $\Lambda$CDM model by different likelihood prescriptions. When using just the cross-correlation between WMAP7 and NVSS maps with 1.8° resolution, we show that $\Omega_\Lambda$ is about the 70\% of the total energy density, disfavouring an Einstein-de Sitter Universe at more than 2 $\sigma$ CL (confidence level).