Um geóide é uma superfície de referência que representa o nível médio dos mares ao redor do mundo, considerando a gravidade terrestre e a rotação do planeta. É uma representação da forma que a Terra teria se coberta apenas por oceanos, sem influência das marés, correntes ou ventos. O geóide é utilizado como base para medir altitudes e coordenadas geográficas em todo o mundo. Ele é fundamental para a cartografia e geodésia, auxiliando na elaboração de mapas precisos e na determinação de pontos de referência em diferentes regiões da Terra.
Entenda o significado do termo “geoide” e sua importância na geografia física.
O que é um geóide? O termo “geóide” refere-se à forma geométrica que representa a superfície média dos oceanos da Terra, desconsiderando fatores como marés, correntes e ventos. Em outras palavras, o geóide é uma superfície equipotencial que corresponde ao nível médio dos mares e oceanos, sendo afetado pela distribuição de massa do planeta.
O geóide é essencial na geografia física, pois serve como uma referência para a medição de altitudes e profundidades em relação ao nível do mar. Por exemplo, os mapas topográficos utilizam o geóide como base para representar as variações de relevo de uma determinada região, permitindo a visualização precisa das elevações e depressões do terreno.
Além disso, o estudo do geóide é fundamental para a compreensão da gravidade terrestre e da distribuição de massas no planeta. A forma do geóide é influenciada pela atração gravitacional exercida pela Terra, sendo mais achatado nos polos e mais abaulado no equador, devido à rotação do planeta.
Qual é a utilidade do geoide para estudos geodésicos e medições precisas?
O geoide é uma superfície de referência em que o campo gravitacional da Terra é aproximadamente constante e equipotencial. Essa superfície é utilizada como base para estudos geodésicos e medições precisas devido à sua importância na determinação das altitudes e coordenadas geográficas.
Para os estudos geodésicos, o geoide é fundamental para a correção das coordenadas obtidas por sistemas de posicionamento global, como o GPS. Isso porque as altitudes medidas a partir do geoide são mais precisas do que as medidas em relação ao elipsoide de referência, que não leva em consideração as irregularidades do campo gravitacional terrestre.
Além disso, o geoide é essencial para a correção de distâncias medidas em levantamentos topográficos e para a determinação precisa do relevo do terreno. Ao utilizar o geoide como referência, os estudos geodésicos podem fornecer informações mais precisas sobre a forma e as dimensões da Terra, possibilitando a elaboração de mapas mais precisos e confiáveis.
Portanto, sua utilização é essencial para garantir a exatidão e a confiabilidade das informações obtidas a partir de levantamentos e medições geodésicas.
Localização do geoide: descubra onde está localizada a forma ideal da Terra.
O geoide é a forma ideal da Terra, representando uma superfície equipotencial que coincide com o nível médio do mar em repouso. Em outras palavras, é como se fosse uma superfície imaginária que representa onde a gravidade é constante e o nível da água seria igual ao redor do mundo.
A localização do geoide varia de acordo com a distribuição de massa da Terra, sendo influenciada por fatores como montanhas, oceanos, e até mesmo variações na densidade do subsolo. Por isso, ele não é perfeitamente esférico, mas sim irregular, com protuberâncias em certas regiões e depressões em outras.
Para determinar a localização exata do geoide, os cientistas utilizam técnicas como a gravimetria e a altimetria, que permitem mapear a superfície terrestre e identificar as variações de altitude em relação ao geoide. Essas informações são essenciais para diversos campos, como a cartografia, a geodésia e a meteorologia.
Sua localização varia de acordo com a distribuição de massa da Terra, sendo fundamental para estudos e aplicações em diversas áreas do conhecimento.
Entendendo o conceito de modelo geoidal e sua importância para a geodésia moderna.
O geóide é uma superfície equipotencial que representa o nível médio dos mares em repouso, sem influência das marés, correntes oceânicas ou ventos. Em outras palavras, é a forma que os oceanos teriam se pudessem fluir livremente sob a influência apenas da gravidade e da rotação da Terra. Este modelo ajuda a determinar altitudes precisas em relação ao nível médio do mar, sendo fundamental para estudos geodésicos e topográficos.
Para entender a importância do modelo geoidal na geodésia moderna, é necessário considerar que a superfície terrestre não é perfeitamente esférica, mas sim um geoide irregular. Portanto, é crucial ter um modelo preciso desta forma para realizar medições precisas de altitudes e coordenadas geográficas. Através do geóide, é possível corrigir as variações de gravidade e obter resultados mais exatos em levantamentos geodésicos.
Os avanços tecnológicos têm permitido a criação de modelos geoidais cada vez mais precisos, utilizando dados de satélites e levantamentos em campo. Estes modelos são essenciais para diversas aplicações, como a cartografia, a engenharia civil, a navegação marítima e a agricultura de precisão. Sem um modelo geoidal confiável, as medições de altitudes e coordenadas seriam imprecisas e inconsistentes.
Através de modelos geoidais atualizados e precisos, é possível realizar levantamentos com alta exatidão e obter resultados confiáveis em diversas áreas de conhecimento. Portanto, compreender e utilizar corretamente o modelo geoidal é essencial para a realização de estudos geodésicos e topográficos de qualidade.
O que é um geóide?
O geóide ou figura da Terra é a superfície teórica do nosso planeta, determinada pelo nível médio dos oceanos e com uma forma bastante irregular. Matematicamente, é definida como a superfície equipotencial do potencial gravitacional efetivo da Terra, ao nível do mar.
Por ser uma superfície imaginária (não material), ela atravessa continentes e montanhas, como se todos os oceanos estivessem conectados por canais aquáticos que passam por massas terrestres.
A Terra não é uma esfera perfeita, pois a rotação em torno de seu eixo faz com que seja uma espécie de balão achatado pelos pólos, com vales e montanhas. Portanto, a forma esferóide ainda é imprecisa.
Essa mesma rotação adiciona à força de gravidade da Terra uma força centrífuga, cuja força resultante ou efetiva não aponta para o centro da Terra, mas tem um certo potencial gravitacional associado a ela.
Além disso, as formas de relevo criam irregularidades na densidade e, portanto, a atração gravitacional em algumas áreas definitivamente não é mais central.
Assim, os cientistas, começando com CF Gauss, que inventou o geóide original em 1828, criaram um modelo geométrico e matemático para representar com mais precisão a superfície da Terra.
Para isso, assume-se um oceano em repouso, sem marés ou correntes oceânicas e com densidade constante, cuja altura serve de referência. A seguir, considera-se que a superfície da Terra ondula subindo suavemente em locais onde a gravidade local é maior e quando isso diminui na afundamento.
Nessas condições, permita que a aceleração efetiva da gravidade seja sempre perpendicular à superfície cujos pontos têm o mesmo potencial, e o resultado é o geóide, que é irregular, pois o equipotencial não é simétrico.
Base física do geóide
Para determinar a forma do geóide, que foi aprimorada ao longo do tempo, os cientistas realizaram muitas medições, levando em consideração dois fatores:
– A primeira é que o valor de g, o campo gravitacional da Terra equivalente à aceleração da gravidade , depende da latitude: é máxima nos pólos e mínima no equador.
– A segunda é que, como dissemos antes, a densidade da Terra não é homogênea. Há lugares onde aumenta porque as rochas são mais densas, há acúmulo de magma ou há muito terreno na superfície, como uma montanha, por exemplo.
Onde a densidade é maior, g também é maior . Observe que g é um vetor e, portanto, é indicado em negrito.
Potencial gravitacional da Terra
Para definir o geóide, é necessário o potencial devido à gravidade, para o qual o campo gravitacional deve ser definido como a força gravitacional por unidade de massa.
Se uma massa de teste m for colocada nesse campo, a força exercida pela Terra sobre ele é seu peso P = mg, portanto, a magnitude do campo é:
Força / massa = P / m = g
Já sabemos o seu valor médio: 9,8 m / s 2 e, se a Terra fosse esférica, ela seria direcionada ao seu centro. Da mesma forma, de acordo com a lei da gravitação universal de Newton:
P = Gm M / r 2
Onde M é a massa da Terra e G é a constante gravitacional universal. Então a magnitude do campo gravitacional g é:
g = GM / r 2
Parece muito com um campo eletrostático, então você pode definir um potencial gravitacional análogo ao eletrostático:
V = -GM / r
A constante G é a constante gravitacional universal. Bem, as superfícies em que o potencial gravitacional sempre tem o mesmo valor são chamados de potencial superfícies e g é sempre perpendicular a elas, como disse antes.
Para esta classe potencial específica, superfícies equipotenciais são esferas concêntricas. O trabalho necessário para mover uma massa sobre eles é nulo, porque a força é sempre perpendicular a qualquer caminho no equipotencial.
Componente lateral da aceleração da gravidade
Desde que a Terra não é esférica, a aceleração devida à gravidade deve ter uma componente lateral, g l , devido à aceleração centrífuga, causada pelo movimento de rotação do planeta em torno do seu eixo.
A figura a seguir mostra esse componente em verde, cuja magnitude é:
g l = ω 2 a
Nesta equação ω é a velocidade angular de rotação da Terra e a é a distância entre o ponto na Terra, a uma certa latitude e o eixo.
E em vermelho é o componente que é devido à atração gravitacional planetária:
g o = GM / r 2
Como resultado, adicionando o vetor g ou + g l , é originada uma aceleração resultante g (em azul) , que é a verdadeira aceleração da gravidade da Terra (ou aceleração efetiva) e que, como podemos ver, não aponta exatamente para o centro.
Além disso, o componente lateral depende da latitude: é nulo nos pólos e, portanto, o campo gravitacional é máximo lá. No equador, ele se opõe à atração gravitacional, reduzindo a gravidade efetiva, cuja magnitude permanece:
g = GM / r 2 – ω 2 R
Com R = raio equatorial da Terra.
Entende-se agora que as superfícies equipotenciais da Terra não são esféricas, mas assumem uma forma que g é sempre perpendicular a elas em todos os pontos.
Diferenças entre o geóide e o elipsóide
Aqui está o segundo fator que afeta a variação do campo gravitacional da Terra: as variações locais da gravidade. Há lugares em que a gravidade aumenta porque há mais massa, por exemplo, na colina da figura a).
Ou há um acúmulo ou excesso de massa abaixo da superfície, como em b). Nos dois casos, há uma elevação no geóide porque quanto maior a massa, maior a intensidade do campo gravitacional.
Por outro lado, sobre o oceano, a densidade é menor e, como conseqüência, o geóide afunda, como vemos à esquerda da figura a), acima do oceano.
Na figura b) também é notado que a gravidade local, indicada por setas, é sempre perpendicular à superfície do geóide, como dissemos. Isso nem sempre ocorre com o elipsóide de referência.
Ondulações de geóides
A figura também indica, com uma seta bidirecional, a diferença de altura entre o geóide e o elipsóide, denominada ondulação e denominada N. As ondulações positivas estão relacionadas ao excesso de massa e as negativas a defeitos.
As ondulações quase nunca excedem 200 m. Na verdade, os valores dependem de como o nível do mar de referência é escolhido, pois alguns países escolhem diferentemente de acordo com suas características regionais.
Vantagens de representar a Terra como um geóide
-Sobre o geóide, o potencial efetivo, resultado do potencial devido à gravidade e do potencial centrífugo, é constante.
-A força da gravidade sempre age perpendicular ao geóide e o horizonte é sempre tangencial a ele.
-O geóide oferece uma referência para aplicativos de mapeamento de alta precisão.
– Através dos sismólogos geóides, é possível detectar a profundidade em que ocorrem os terremotos.
-O posicionamento do GPS depende do geóide a ser usado como referência.
-A superfície do oceano também corre paralela ao geóide.
-As elevações e diminuições do geóide indicam os excessos ou defeitos de massa, que são anomalias gravimétricas . Quando uma anomalia é detectada e, dependendo do seu valor, é possível inferir a estrutura geológica do subsolo, pelo menos em determinadas profundidades.
Esta é a base dos métodos gravimétricos em geofísica. Uma anomalia gravimétrica pode indicar acúmulos de certos minerais, estruturas enterradas no subsolo ou também espaços vazios. As cúpulas de sal no subsolo, detectáveis por métodos gravimétricos, são indicativas em alguns casos da presença de óleo.
Referências
- AQUELE. Euronews. A aderência da gravidade na Terra. Recuperado de: youtube.com.
- ALEGRIA. Geóide. Recuperado de: youtube.com.
- Griem-Klee, S. Explorações de mineração: Gravimetria. Recuperado de: geovirtual2.cl.
- Lowrie, W. 2007. Fundamentos de Geofísica. 2nd. Edição. Cambridge University Press.
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- Xerife, R. 1990. Geofísica Aplicada. 2nd. Edição. Cambridge University Press.