O núcleo externo líquido derretido da Terra, composto principalmente de ferro e níquel, exerce um campo eletromagnético que se estende desde o pólo norte e sul que protege o planeta da radiação prejudicial de partículas solares.



Flutuações na força do campo magnético da Terra – causadas por mudanças diárias na estrutura do vento solar e tempestades solares intermitentes – podem impactar o uso de modelos de campo geomagnético que são essenciais para a navegação em satélites, aviões, navios e carros.

Os modelos de campo magnético diferem com base na localização da coleta de dados - na superfície da Terra ou próximo a ela ou em satélites em órbita baixa da Terra. Pesquisas anteriores atribuíram diferenças de modelos aos níveis de atividade do clima espacial, mas uma análise recente de seis anos de modelos de campo magnético da Terra e de satélites descobriu que as discrepâncias de modelos também são causadas por erros de modelagem, e não apenas por fenômenos geofísicos. Os resultados foram publicados no Journal of Geophysical Research:Space Physics .

A equipe de pesquisa da Universidade de Michigan avaliou as diferenças entre as observações dos satélites de órbita baixa da Terra da missão Swarm e um modelo de campo magnético terrestre, a décima terceira geração do Campo de Referência Geomagnética Internacional ou IGRF-13. Eles se concentraram nas diferenças durante condições geomagnéticas baixas a moderadas, que abrangem 98,1% do tempo entre os anos de 2014 e 2020.

As observações de satélite coletadas em diferentes locais acima da Terra são sensíveis às flutuações do campo magnético, enquanto os modelos do campo magnético da Terra usam observações para estimar o campo magnético interno da Terra sem levar em conta a influência das tempestades solares. Modelos de campo magnético interno como o IGRF-13 são usados ​​para rastrear mudanças nos pólos magnéticos da Terra, como o deslocamento do pólo Norte de cerca de 45 km norte-noroeste a cada ano.

A compreensão dessas grandes diferenças é importante para a operação do satélite ao usar o IGRF-13 como referência e para pesquisas sobre a física da magnetosfera, ionosfera e termosfera da Terra.

A incerteza do modelo foi mais elevada nas regiões polares norte e sul, e uma análise estatística revelou que a assimetria entre as regiões polares norte e sul foi um fator importante que impulsionou as diferenças do modelo.

"Muitas vezes assumimos um campo magnético quase simétrico entre as regiões polares norte e sul, mas na verdade eles são muito diferentes", disse Yining Shi, cientista assistente de pesquisa da Universidade de Michigan, Ciência e Engenharia Climática e Espacial e autor correspondente do estudo. .

Os dois pólos geográficos mapeiam diferentes coordenadas geomagnéticas. O pólo Norte é mapeado para cerca de 84° de Latitude Magnética (MLAT) e 169° de Longitude Magnética (MLON) e o pólo Sul é mapeado para cerca de -74° MLAT e 19° MLON.

A trajetória da órbita polar dos satélites Swarm cria um viés de amostragem com uma alta concentração de medições em torno dos pólos geográficos, o que agrava as diferenças do modelo.

"Compreender que o que foi atribuído às perturbações geofísicas é realmente devido à assimetria do campo magnético da Terra nos ajudará a criar melhores modelos de campo geomagnético, bem como ajudará na navegação por satélite e na aviação", disse Mark Moldwin, professor de Arthur F Thurnau de Ciências e Engenharia do Clima e do Espaço na U-M e autor do estudo.

Outra questão que está a causar preocupação à comunidade de navegação é que o campo magnético polar tem mudado rapidamente ao longo da última década.

"Isso acrescenta ainda mais complexidade à criação de modelos precisos de campo magnético", disse Moldwin.