Análise de variações na radiação gama natural associada ao radônio e influência do campo elétrico atmosférico e efeitos meteorológicos

Abstract

Natural Gamma radiation is mainly produced during the interaction of energetic cosmic rays in the Earth’s atmosphere, the decay of radionucleides from the soil and transient energetic atmospheric phenomena. The variability of natural gama radiation and its relation to the atmospheric electric field is important for a better understanding of phenomena like thunderstorms and lightning. In this thesis, it is analyzed the natural gamma ray radiation for different meteorological conditions and verify its relation with the atmospheric electric field. The comparison is done for fair weather conditions on different timescale: annual, seasonal and monthly variations. During disturbed weather conditions it is reported and discussed events of abnormal and impulsive natural gamma radiation. The data were extracted from the El Leoncito Observatory in Argentina from April, 2018 to February, 2019. In fair weather averages, it was possible to obtain a good correlation between the local atmospheric electric field curve and the global electric field curve (Carnegie curve) with a correlation coefficient of R = 0.94. In the curves of natural gamma radiation, a pattern was strongly dependent on the levels of atmospheric turbulence, with maximum radiation occurring close to sunrise and minimum occurring close to sunset. On days when there were abnormal variations in natural gamma radiation, meteorological conditions were analyzed and all events are generally preceded by thunderstorms and may also be accompanied by precipitation

A radiação gama natural é essencialmente oriunda da interação de raios cósmicos energéticos com a atmosfera terrestre, de elementos radioativos presentes no solo e, de forma transiente, durante fenômenos atmosféricos energéticos. O estudo da sua variabilidade e da relação com o campo elétrico atmosférico é de grande relevância para uma melhor compreensão de fenômenos como tempestades e relâmpagos. Neste trabalho, são analisadas as variações na radiação gama natural em diferentes condições meteorológicas e verificada a correlação com o campo elétrico atmosférico. As comparações nas curvas de radiação gama natural com as campo elétrico atmosférico e meteorológicas em condições de tempo bom foram realizadas em diferentes escalas de tempo: anual, sazonal e mensal. Em condições de tempo perturbado, são reportados e discutidos eventos em que ocorre aumento anormal e impulsivo da radiação gama natural. Os dados foram extraídos utilizandos sensores de campo elétrico atmosférico, de radiação gama e instrumentos meteorológicos presentes no Observatório El Leoncito na Argentina no período de abril/2018 a fevereiro/2019. Considerando as médias de tempo bom foi possível obter uma boa correlação entre a curva de campo elétrico atmosférico local e a curva de campo elétrico global (curva de Carnegie) com coeficiente de correlação de R=0.94. Nas curvas de radiação gama natural, observou-se um padrão fortemente dependente das variações meteorológicas diárias, com máximos de radiação ocorrendo próximos do amanhecer e mínimos ocorrendo próximos do anoitecer. Nos dias em que houve variações anormais na radiação gama natural, foram analisadas as condições meteorológicas e verificando-se que todos eventos são geralmente precedidos por tempestades elétricas podendo ser também acompanhados de precipitação