O que é Geodésia:

Geodésia é a ciência que estuda as dimensões, forma e o campo de gravidade da Terra, permitindo analisar, medir e representar o espaço geográfico do planeta com precisão.

A geodésia faz parte de um conjunto de disciplinas denominadas “ciências geodésicas”, que incluem a cartografia, a topografia, a fotogrametria, o sensoriamento remoto e a astronomia de posição.

 

Todas essas áreas de estudo, assim como a geodésia, auxiliam na obtenção de informações mais precisas sobre as complexas características do formato da Terra.

Os estudos e atividades pela geodésia foram de grande ajuda no desenvolvimento de incrementos no modelo cartográfico, como a criação e implementação do Sistema de Posicionamento Global (GPS).

Desde a Grécia Antiga, com Aristóteles, Pitágoras de Samos, Eratóstenes, entre outros, os conceitos e estudos básicos da geodésia já estavam a ser desenvolvidos, como, por exemplo, a ideia da Terra ser esférica.

Em tempos mais modernos, Isaac Newton e Carl Gauss foram outros importantes nomes dentro desta ciência, fazendo contribuições muito significativas sobre a estrutura e formato do planeta.

No Brasil, o Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE) é o órgão responsável em fazer o referenciamento do território nacional, através do chamado Sistema Geodésico Brasileiro (SGB).

A geodésia, além de fazer parte da geociência, também é utilizada no ramo da engenharia, da matemática e da física.

Geodésia e cartografia

A cartografia está dentro do conjunto de ciências geodésicas, sendo considerada uma das mais antigas, responsáveis em analisar e medir as dimensões da Terra.

O cartógrafo tem a responsabilidade de reproduzir as características e complexidades de uma rede geográfica esférica (as dimensões, longitudes, latitudes e demais medidas terrestres) para uma superfície plana: uma carta ou mapa.

Em resumo, a cartografia é a ciência que estuda e produz mapas e demais referenciadores de localização geográfica.

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Forma e superfície da Terra

O método científico tem suas raízes na Geodésia, um ramo antiquíssimo das Ciências Terrestres que estuda a forma e a superfície da Terra. O conceito de que a Terra é esférica, em vez de plana, foi proposto por filósofos gregos e indianos por volta do século VI a.C., sendo a base para a teoria da Terra de Aristóteles, detalhada em seu famoso tratado, meteorológica, publicado em torno de 330 a.C. (o primeiro livro de Ciências da Terra!). No século III a.C., Erastóstenes usou um experimento engenhoso para medir o raio da Terra, que foi calculado em 6.370 km. Medições muito mais precisas demonstraram que a Terra não é uma esfera perfeita. Por causa de sua rotação, ela é levemente abaulada no equador e um pouco achata- da nos polos. Além disso, a curvatura suave da superfície terrestre é quebrada por montanhas e vales e outros altos e baixos. Essa topografia é medida com relação ao nível do mar, uma superfície suave determinada no nível médio da agua oceânica, a qual corresponde de perto à forma esférica e achatada que se espera da Terra em rotação. Muitas feições de significância geológica têm destaque na topografia terrestre (Figura 1.8). Suas duas maiores feições são os continentes, que tem elevações típicas de 0 a 1 km acima do nível do mar, e as bacias oceânicas, que tem profundidades medias de 4 a 5 km abaixo do nível do mar.

A elevação da superfície da Terra varia em aproximadamente 20 km do ponto mais alto (Monte Everest, no Himalaia, a 8.850 m acima do nível do mar) até́ o ponto mais baixo (Depressão Challenger, na Fossa das Marianas no Oceano Pacifico, a 11.030 m abaixo do nível do mar). Embora o Himalaia possa parecer tão grande para nós, sua elevação é uma pequena fração do raio da Terra, apenas em torno de uma parte em mil. É por esse motivo que o globo se parece a uma esfera suave quando visto do espaço.

Observação: O nome Everest foi uma homenagem de Andrew Scott Waugh ao seu predecessor na direção do Survey of India, George Everest.

Radhanath Sikdar, um matemático e topógrafo indiano de Bengala, foi o primeiro a identificar o Everest como a montanha mais alta do globo, de acordo com seus cálculos trigonométricos em 1852.

Qual é o tamanho de nosso planeta?

Como sabemos que a Terra é redonda? Ninguém havia olhado do espaço para a Terra antes do início da década de 1960, mas sua forma já́ era compreendida muito tempo antes. Em 1492, Colombo definiu um curso a oeste para a Índia porque ele acreditava em uma teoria da Geodésia que fora proposta por filósofos gregos: vivemos em uma esfera. Porém, ele não era bom em matemática, então subestimou em muito a circunferência da Terra. Em vez de um atalho, ele fez o caminho mais longo, encontrando um Novo Mundo em vez das Ilhas das Especiarias! Se Colombo tivesse entendido de forma adequada os gregos antigos, talvez não teria cometido esse erro afortunado, porque eles haviam medido com precisão o tamanho da Terra mais de 17 séculos antes. O crédito da determinação do tamanho da Terra vai para Erastóstenes, um grego que dirigia a Grande Biblioteca de Alexandria, no Egito. Por volta de 250 a.C., um viajante contou a ele uma observação interessante.  

Ao meio-dia do primeiro dia de verão no Hemisfério Norte (21 de junho), um poço profundo na cidade de Siena3, cerca de 800 km ao sul de Alexandria, ficava totalmente iluminado pela luz solar, porque o Sol estava em uma posição exatamente sobre a cabeça. Seguindo um palpite, Erastóstenes realizou um experimento. Ele fincou uma estaca vertical em sua própria cidade e, ao meio-dia, no primeiro dia do verão à estaca produziu uma sombra.

Erastóstenes presumiu que o Sol estava muito distante, de forma que os raios de luz incidentes sobre as duas cidades eram paralelos. Sabendo que o Sol projetava uma sombra em Alexandria, mas estava exata- mente sobre a cabeça ao mesmo tempo em Siena, 

Erastóstenes conseguiu demonstrar por meio de geometria simples que a superfície do solo deveria ser curva. Ele sabia que a superfície curva mais perfeita é a da esfera, então levantou a hipótese de que a Terra tinha uma forma esférica (os gregos admiravam a perfeição geométrica). Medindo o comprimento da sombra da estaca em Alexandria, calculou que, se as linhas verticais entre as duas cidades pudessem ser estendidas ao centro da Terra, elas se encontrariam em uma intersecção com angulo em torno de 7°, que é aproximadamente 1/50 de um círculo completo (360°). Ele sabia que a distância entre as duas cidades era cerca de 800 km em medições atuais. Usando esses dados, Erastóstenes calculou uma circunferência para a Terra que é muito próxima ao valor moderno.

Terremoto boliviano maciço revela montanhas 660 quilômetros abaixo da superfície da Terra

11:02 AM

Os cientistas não sabem ao certo quão altas são as montanhas subterrâneas, mas disseram que poderiam ser maiores do que qualquer coisa acima da superfície da Terra.
Crédito: O SOL

Montanhas enterradas a 400 milhas de profundidade "poderiam ser MAIORES do que o Everest" - e só foram encontradas após o massivo terremoto boliviano

A maioria das crianças em idade escolar aprende que a Terra tem três (ou quatro) camadas: uma crosta, manto e núcleo, que às vezes é subdividida em um núcleo interno e externo. Isso não está errado, mas deixa de fora várias outras camadas que os cientistas identificaram dentro da Terra.
Em um estudo publicado esta semana na Science, os geofísicos Jessica Irving e Wenbo Wu, em colaboração com Sidao Ni, do Instituto de Geodésia e Geofísica da China, usaram dados de um enorme terremoto na Bolívia para encontrar montanhas e outras topografias em uma camada localizada. 660 quilômetros (410 milhas) para baixo, que separa o manto superior e inferior. (Sem um nome formal para essa camada, os pesquisadores simplesmente chamam de "o limite de 660 km").
Para espiar profundamente a Terra, os cientistas usam as ondas mais poderosas do planeta, que são geradas por terremotos em massa. "Você quer um grande terremoto para abalar todo o planeta", disse Irving, professor assistente de geociências.

Grandes terremotos são muito mais poderosos que os pequenos - a energia aumenta 30 vezes a cada degrau da escala Richter - e terremotos profundos, "em vez de desperdiçar energia na crosta, podem fazer com que o manto inteiro", disse Irving. . Ela obtém seus melhores dados de terremotos de magnitude 7,0 ou mais, disse ela, enquanto as ondas de choque que eles enviam em todas as direções podem viajar através do núcleo para o outro lado do planeta - e vice-versa. Para este estudo, os principais dados vieram das ondas captadas após um terremoto de magnitude 8,2 - o segundo maior terremoto já registrado - que abalou a Bolívia em 1994.
"Terremotos tão grandes não aparecem muito frequentemente", disse ela. "Temos sorte agora que temos muito mais sismógrafos do que fizemos há 20 anos. A sismologia é um campo diferente do que era há 20 anos, entre instrumentos e recursos computacionais".
Sismólogos e cientistas de dados usam computadores poderosos, incluindo o cluster de supercomputadores Tiger da Universidade de Princeton, para simular o complicado comportamento das ondas de dispersão na Terra profunda.
A tecnologia depende de uma propriedade fundamental das ondas: sua capacidade de dobrar e saltar. Assim como as ondas de luz podem saltar (refletir) em um espelho ou se curvar (refratar) ao passar por um prisma, ondas de terremotos viajam diretamente através de rochas homogêneas, mas refletem ou refratam quando encontram qualquer limite ou rugosidade.
"Sabemos que quase todos os objetos têm aspereza da superfície e, portanto, dispersam a luz", disse Wu, o principal autor do novo estudo, que acaba de completar seu doutorado em geociências. e agora é pesquisador de pós-doutorado no California Institute of Technology. "É por isso que podemos ver esses objetos - as ondas espalhadas carregam a informação sobre a aspereza da superfície. Neste estudo, investigamos ondas sísmicas dispersas viajando dentro da Terra para restringir a aspereza do limite de 660 km da Terra."
Os pesquisadores ficaram surpresos com o quão difícil esse limite é - mais áspero do que a camada superficial em que todos nós vivemos. "Em outras palavras, uma topografia mais forte do que as Montanhas Rochosas ou os Apalaches está presente no limite de 660 quilômetros", disse Wu. Seu modelo estatístico não permitia determinações precisas de altura, mas há uma chance de que essas montanhas sejam maiores do que qualquer coisa na superfície da Terra. A aspereza não foi igualmente distribuída; Assim como a superfície da crosta tem chão oceânico liso e montanhas enormes, o limite de 660 km tem áreas irregulares e áreas lisas. Os pesquisadores também examinaram uma camada de 410 quilômetros (255 milhas) abaixo, no topo da "zona de transição" do manto médio, e não encontraram rugosidade semelhante.
"Eles acham que as camadas profundas da Terra são tão complicadas quanto o que observamos na superfície", disse a sismóloga Christine Houser, professora assistente do Instituto de Tecnologia de Tóquio, que não esteve envolvida nesta pesquisa. "Encontrar mudanças de elevação de 2 milhas (1-3 km) em um limite que é mais de 400 milhas (660 km) de profundidade usando ondas que viajam por toda a Terra e de volta é um feito inspirador. Suas descobertas sugerem que Ocorrem terremotos e os instrumentos sísmicos se tornam mais sofisticados e se expandem em novas áreas, continuaremos a detectar novos sinais de pequena escala que revelam novas propriedades das camadas da Terra. "

O que significa

A presença de rugosidade no limite de 660 km tem implicações significativas para entender como nosso planeta se formou e continua funcionando. Essa camada divide o manto, que representa cerca de 84% do volume da Terra, em suas seções superior e inferior. Por anos, os geocientistas debateram o quão importante é esse limite.  

Em particular, eles investigaram como o calor viaja através do manto - se as rochas quentes são levadas suavemente do limite do manto central (quase 2.000 milhas abaixo) até o topo do manto, ou se essa transferência é interrompida em esta camada. Algumas evidências geoquímicas e mineralógicas sugerem que o manto superior e inferior são quimicamente diferentes, o que sustenta a ideia de que as duas seções não se misturam termicamente ou fisicamente. Outras observações sugerem que não há diferença química entre o manto superior e inferior, levando alguns a argumentar para o que é chamado de "manto bem misturado", com o manto superior e inferior participando do mesmo ciclo de transferência de calor.
"Nossas descobertas fornecem uma visão sobre esta questão", disse Wu. Seus dados sugerem que ambos os grupos podem estar parcialmente certos. As áreas mais lisas do limite de 660 km podem resultar de uma mistura vertical mais completa, enquanto as áreas montanhosas mais ásperas podem ter se formado onde o manto superior e inferior não se misturam também.
Além disso, a rugosidade encontrada pelos pesquisadores, que existiam em grandes, moderadas e pequenas escalas, poderia, teoricamente, ser causada por anomalias de calor ou por heterogeneidades químicas. Mas por causa de como o calor transportado dentro do manto, Wu explicou, qualquer anomalia térmica em pequena escala seria suavizada em um milhão de anos. Isso deixa apenas diferenças químicas para explicar a aspereza de pequena escala que encontraram.
O que poderia causar diferenças químicas significativas? A introdução de rochas que costumavam pertencer à crosta, agora descansando em silêncio no manto. Os cientistas há muito debatem o destino das lajes do fundo do mar que são empurradas para o manto nas zonas de subducção, as colisões que acontecem em todo o Oceano Pacífico e em outras partes do mundo. Wu e Irving sugerem que os remanescentes dessas placas podem estar logo acima ou logo abaixo do limite de 660 km.
"É fácil assumir, dado que só podemos detectar ondas sísmicas viajando pela Terra em seu estado atual, que os sismólogos não podem ajudar a entender como o interior da Terra mudou nos últimos 4,5 bilhões de anos", disse Irving. "O que é empolgante nesses resultados é que eles nos fornecem novas informações para entender o destino das antigas placas tectônicas que desceram ao manto e onde o antigo material do manto ainda pode residir".
Ela acrescentou: "A sismologia é mais emocionante quando nos permite entender melhor o interior do nosso planeta no espaço e no tempo".