El Inconstante CampoMagnético de la Tierra

El campo magnético de nuestro planeta cambia constantemente, afirman los investigadores, que están empezando a comprender cómo se comporta y por qué.

Diciembre 29, 2003: Cada pocos años, el científico Larry Newitt (de la institución Geological Survey de Canadá) se va de caza. Toma sus guantes, su parca, su elegante brújula, se embarca en un avión y vuela hacia el ártico canadiense. Hay poco movimiento sobre las islas desparramadas y el mar de hielo, pero la presa de Newitt está ahí -- siempre en movimiento, cambiante, huidiza.

La presa a capturar es el polo norte magnético de la Tierra...

Por el momento, se encuentra localizado en el norte de Canadá, a unos 600 km aproximadamente de la villa más cercana: Resolute Bay, que cuenta con una población de 300 habitantes, y en la que está de moda una camiseta con el mensaje: "Resolute Bay no es el fin del mundo, pero desde aquí puede verse". Newitt se detuvo allí a comprar víveres y otras provisiones -- y es allí donde se refugia en caso de mal tiempo. "Lo cual ocurre a menudo", añade.

Arriba: El movimiento del polo norte Magnético de la Tierra a través del ártico canadiense desde 1831 hasta el 2001. Crédito: Geological Survey of Canada. [más información]

Desde hace mucho tiempo los científicos saben que el polo magnético se mueve. James Ross localizó el polo por primera vez en 1831, tras un agotador viaje por el ártico durante el cual su barco quedó encallado en el hielo durante cuatro años. Después de él, nadie regresó al polo hasta el siglo siguiente. En 1904, Roald Amundsen encontró el polo de nuevo y descubrió que se había movido -- al menos 50 km desde los días de Ross.

El polo siguió moviéndose durante el siglo XX en dirección norte a una velocidad de 10 km por año, acelerando últimamente "hasta 40 km anuales", dice Newitt. A este ritmo abandonará Norte América en busca de Siberia en unas pocas décadas.

El trabajo de Newitt consiste en seguir las huellas del polo norte magnético. "Normalmente salimos y comprobamos su localización una vez cada pocos años", comenta. "Tendremos que hacer viajes más a menudo ahora que se está moviendo tan rápido".

El campo magnético de la Tierra también está sufriendo otro tipo de cambios: las agujas de las brújulas en África, por ejemplo, oscilan casi un grado por década. Y globalmente el campo magnético se ha debilitado un 10% desde el siglo XIX. Cuando los científicos mencionaron esto en una reciente convención de la Unión Geofísica Americana, muchos periódicos lo anunciaron en sus columnas. Un titular típico: "¿Está muriendo el campo magnético terrestre?"

Probablemente no. Por muy extraños que nos parezcan estos cambios, "son moderados si los comparamos con los acaecidos durante el pasado en el campo magnético terrestre", afirma el profesor de la Universidad de California Gary Glatzmaier.

Algunas veces el campo se invierte por completo. El polo norte y el sur intercambian sus puestos. Semejantes inversiones, registradas en el magnetismo de antiguas rocas, son impredecibles. Vienen en intervalos irregulares, aproximadamente una vez cada 300.000 años; el último tuvo lugar hace 780.000 años. ¿Se aproxima un nuevo cambio? Nadie lo sabe.

Izquierda: Las varas magnéticas en los alrededores de las crestas centro-oceánicas revelan la historia del campo magnético de la Tierra desde hace millones de años. El estudio del pasado magnético de la Tierra recibe el nombre de paleo-magnetismo. Crédito de la imagen: USGS. [más información]

Según Glatzmaier, la atenuación actual del 10% no implica que la inversión de los polos sea inminente. "El campo se incrementa o decrece en todo momento", afirma. "Sabemos esto gracias a los registros paleo-magnéticos". El campo magnético terrestre actual es, de hecho, mucho mayor de lo normal. El momento dipolar, una medida de la intensidad del campo magnético, es ahora de 8 × 1022 amperios × m2. Eso es el doble de la media del último millón de años, que es de 4× 1022 amperios × m2.

Para entender lo que está sucediendo, dice Glatzmaier, debemos hacer un viaje... hacia el centro de la Tierra, allí donde se produce el campo magnético.

En el núcleo de nuestro planeta existe una bola de hierro sólido, a una temperatura aproximadamente igual de caliente a la superficie del sol. Los investigadores lo llaman el "núcleo interno". Realmente es un mundo en el interior de otro mundo. El núcleo interior tiene un tamaño del 70% de la luna. Gira con período propio, que es de 0,2º grados de longitud por año más rápido que el de la superficie de la Tierra, y cuenta con su propio océano: una capa muy profunda de hierro líquido conocido como el "núcleo externo".

Derecha: Diagrama esquemático del interior de la Tierra. El núcleo externo es la fuente del campo magnético.

El campo magnético de la Tierra se origina en este océano de hierro, el cual es un fluido conductor de la electricidad en constante movimiento. Descansando sobre el caliente núcleo interior, el núcleo externo líquido se agita furioso como el agua sobre una sartén al fuego. El núcleo exterior sufre también "huracanes" -- remolinos generados por las fuerzas de Coriolis producidas por la rotación terrestre. Estos complejos movimientos generan el magnetismo de nuestro planeta a través de un proceso llamado efecto dinamo.

Utilizando las ecuaciones de la magnetohidrodinámica, rama de la física que se ocupa de los fluidos conductores y los campos magnéticos, Glatzmaier y su colega Paul Roberts han creado un modelo del interior de la Tierra en un supercomputador. El software que han creado calienta el núcleo interno, removiendo el océano metálico que flota sobre él, y después calculan el campo magnético resultante. Ejecutan el programa simulando el proceso a lo largo de miles de años y observan lo que sucede.

Los resultados reflejan lo que realmente ocurre en la Tierra: el campo magnético crece y decrece, los polos se mueven, y ocasionalmente se alternan. Han aprendido que el cambio es normal y que no debe extrañarnos. La fuente del campo, el núcleo exterior está, de por si, furiosa, arremolinada y turbulenta. "Ahí abajo está el caos", apunta Glatzmaier. Los cambios que detectamos en la superficie del planeta son un signo de ese caos interior.

Han aprendido también lo que sucede durante una inversión en la polaridad magnética. La inversión tarda unos pocos miles de años en completarse y durante ese tiempo -- contrario a la creencia popular -- el campo magnético no desaparece. "En realidad es más complicado", dice Glatzmaier. Las líneas de fuerza magnética en las proximidades de la superficie terrestre se enroscan y se enmarañan y los polos magnéticos aparecen inesperadamente en lugares poco acostumbrados. El polo sur magnético podría emerger en África, por ejemplo, o el polo norte podría surgir en Tahití. Extraño. Pero aún así, sigue siendo un campo magnético planetario, y sigue protegiéndonos de la radiación espacial y de las tormentas solares.

Arriba: Modelos del campo magnético de la Tierra realizados con un supercomputador. El de la izquierda es un campo magnético dipolar normal, típico de los largos períodos entre las inversiones en la polaridad. El de la derecha es la clase de complicado campo magnético que muestra la Tierra durante los trastornos de una inversión.[más información]

Y como recompensa, Tahití sería un gran lugar para observar las auroras boreales. Durante ese tiempo, el trabajo de Larry Newitt sería diferente. En lugar de tiritar en Resolute Bay, él podría disfrutar de la calidez del Pacífico sur, saltando de isla en isla, a la caza de los polos magnéticos mientras las auroras danzan sobre su cabeza.

Algunas veces, un pequeño cambio puede resultar en algo agradable.

http://www.fomento.gob.es/MFOM/LANG_CASTELLANO/DIRECCIONES_GENERALES/INSTITUTO_GEOGRAFICO/Geofisica/Geomagnetismo/campomag.htm

Campo Magnético de la Tierra

El campo magnético que se observa tiene dos orígenes, uno interno y otro externo. El campo interno es semejante al producido por un dipolo magnético situado en el centro de la Tierra con una inclinación de 10,5º respecto al eje de rotación. Los polos geomagnéticos son los puntos en los que el eje del dipolo intersecta a la superficie terrestre, y el ecuador magnético es el plano perpendicular a dicho eje. Esta componente presenta una variación secular en el tiempo, que al ser acumulativa en grandes períodos de tiempo se ha podido observar en algunos puntos. La componente de origen externo es debida principalmente a la actividad del Sol sobre la ionosfera y magnetosfera, siendo la más importante la variación diaria con período de 24 horas. Otras variaciones de origen externo son: la lunar, undecenal, pulsaciones magnéticas, tormentas magnéticas, bahías, efectos cromosféricos, etc.

El campo magnético terrestre es una magnitud de carácter vectorial, por lo que para estudiar sus componentes se toma como referencia en un punto de la superficie de la Tierra un sistema trirrectangular de ejes vertical, N-S y E-O. De esta forma, la intensidad del campo (F) y sus proyecciones horizontal (H) y vertical (Z) están relacionadas a través de los ángulos de declinación (D), que forma H con el norte geográfico, y de inclinación magnética (I), que forman F y H. Así, para expresar el campo magnético en un punto bastan las tres cantidades F, I, D.

El campo magnético terrestre (CMT) Real Observatorio de la Armada

Descubrimiento del Campo Magnético Terrestre (CMT)

William Gilbert

La capacidad de la magnetita para atraer trozos de hierro es mencionada por los Chinos cientos de años antes de Cristo. En el siglo XI ya se utilizaban brújulas para navegar.

 

En 1600, el inglés William Gilbert publicó su famoso libro "De Magnete". En él se consideraba la Tierra como un gigantesco imán esférico. Con Gilbert comienza la ciencia del magnetismo.

Carl F. Gauss

En 1838, el alemán Carl Friedreich Gauss publica su "Teoría general del magnetismo" y demuestra como casi todo el campo magnético observado en la superficie terrestre es originado en el interior de la tierra.

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Origen del Campo Magnético Terrestre: Teoría de la dinamo.

La "Teoría de la dinamo" sostiene que el campo magnético terrestre es generado, principalmente, por corrientes eléctricas debidas al movimiento de iones de los metales fundidos en el interior de la tierra, en concreto, en una región conocida como Núcleo Externo (2900 km – 5100 km).La Tierra se comporta como un imán gigantesco con sus respectivos polos magnéticos.

El campo magnético terrestre varía, en dirección e intensidad, muy lentamente con los años (variación secular). Como consecuencia de esto, los polos magnéticos van cambiando de posición.La radiación solar influye en el campo magnético terrestre provocando la variación diurna y las tormentas magnéticas

 

Líneas del campo magnético terrestre

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Los componentes del Campo Magnético Terrestre.

El campo magnético terrestre es una magnitud vectorial y como tal se caracteriza por su módulo, por su dirección y por su sentido. Al módulo de este vector lo denominamos fuerza total o intensidad total, F. Equivale al módulo del vector resultante de la suma vectorial de sus tres componentes cartesianas (X, Y, Z).

La composición de X e Y da lugar a la componente horizontal, H.

El ángulo que forma H con el eje X (dirección del Norte Geográfico) se denomina "Declinación", D.

El ángulo que forma H con el eje Z se denomina "Inclinación", I.

La unidad de medida de la intensidad total del campo geomagnético F y de sus componentes se denomina Tesla (T). Esta unidad es demasiado grande para la medida del CMT. Por ello se utiliza un submúltiplo, el nanotesla, nT (1nT=10-9 Tesla).La magnitud de F es del orden de 30.000 nT en el Ecuador y 60.000 nT en los Polos, siendo su dirección prácticamente horizontal en el Ecuador y vertical en los Polos.

Componentes magnéticas

D= Declinación; Y= Componente Este-Oeste; I= Inclinación; Z= Intensidad vertical; H= Intensidad horizontal; F= Intensidad total; X= Componente Norte-Sur; N= Norte geográfico; S= Sur; E= Este; W= Oeste

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Nacimiento de los observatorios: la declinación en la navegación.

Navíos antiguosMuseo Naval de San Fernando (Cádiz)

Una brújula apunta en la dirección del Polo Norte magnético que, en la actualidad, no coincide con el Norte Geográfico (su diferencia, en grados, nos lleva a la declinación magnética).

El valor de la declinación varía lentamente con el tiempo y depende la posición en la que se mida.

En la antigüedad, los marinos determinaban el rumbo observando las estrellas. Sin embargo, esto proporcionaba un control limitado solo a las horas nocturnas y siempre condicionado a que la meteorología permitiese ver las estrellas.

Brújula antiguaMuseo Naval de Madrid(Madrid)

Un control continuo solo lo posibilitaba la brújula pero, para evitar errores en el rumbo, era necesario el uso de cartas actualizadas con los valores de la declinación para cada región del océano. En la actualidad, este método se utilizaría caso de fallo de los modernos sistemas electrónicos de navegación

solo puentea la resistencia entre tu cable de corriente el que llega de la bateria y el borne positivo de tu cap y dejalo asi durante unos 20 minutos despues quitas la resistencia con cuidado por que se calienta mucho y conectas el cable positivo al cap, eso es todo, y si es muy necesario cargar el capacitor ya que son muy delicados al mas minimo chispaso dejan de funcionar como deve ser.