Magnetismo terrestre

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Magnetismo terrestre
¿Qué es el magnetismo terrestre?
Cuando hablamos del magnetismo terrestre, nos referimos a la presencia de un gigantesco campo geomagnético que se extiende desde el núcleo interno del planeta hasta varios kilómetros en el espacio. Este campo magnético tiene efectos fuera y dentro del planeta. En torno a él se alinean las brújulas de todo el mundo.
Se trata de un campo magnético polar (con polo Norte y polo Sur) que tiene su origen en el interior del planeta. Puede variar a lo largo del tiempo, dependiendo de los movimientos del núcleo del planeta.
Los rastros de este fenómeno dejan huellas reconocibles que a menudo sirven de guía a ciencias como la geología, la estratigrafía y la paleografía. Además, cumple funciones vitales para el sostén de la vida como la conocemos.
Historia del magnetismo terrestre
El magnetismo como fuerza física es conocido desde tiempos remotos. Sus efectos se han estudiado desde el siglo XII, en la navegación con brújula. Sin embargo, el primero en estudiarlo como característica de la Tierra fue Carl Friedrich von Gauss, en el siglo XIX.
Este matemático alemán estudió el campo magnético terrestre por primera vez y concluyó que su fuente provenía del núcleo mismo terrestre.
Inicialmente se lo vinculó con el fenómeno del ferromagnetismo, dado que el corazón del planeta es de hierro líquido. Sin embargo, el hecho de que el punto Curie del hierro (la temperatura a la cual se pierden las propiedades magnéticas) se alcanza a los primeros 20 kilómetros de corteza terrestre, parece demostrar lo contrario.
En la actualidad muchos estudiosos del tema lo atribuyen a diversos fenómenos en el interior del planeta y en su superficie, dando pie a un conjunto de explicaciones posibles conocidas como la Hipótesis del dínamo.
Origen del magnetismo terrestre
De acuerdo a la hipótesis de mayor aceptación en la comunidad científica, el campo magnético del planeta es generado por una combinación del efecto Coriolis que desencadena la rotación de la Tierra, y el hecho de que su núcleo sea de hierro y níquel fundidos.
Como consecuencia, opera como un geodínamo: al desplazarse fluidos conductores por un campo magnético preexistente, surgen corrientes eléctricas inducidas que dan origen a otro campo magnético. Este fenómeno se da en concordancia con las Leyes de Ampère, Faraday y Fuerza de Lorentz.
Dicho más fácilmente: el movimiento del hierro y níquel líquido en las capas exteriores del núcleo terrestre, repercuten sobre las capas más superficiales cargándoles eléctricamente y generando un campo magnético de gran tamaño. Debido justamente a su naturaleza es variable y se desplaza a menudo de su centro.
La magnetósfera
La magnetósfera es la región magnética que rodea a la Tierra, en la que se produce el choque entre el campo magnético terrestre y las partículas de alta energía emitidas por el sol, conocidas como “Viento solar”.
Todos los planetas del sistema solar que poseen un campo magnético poseen también una magnetósfera: Mercurio, Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno.
La magnetósfera también es responsable de las auroras boreales o australes: las partículas solares, altamente cargadas electromagnéticamente, se estrellan con los polos de la magnetósfera y producen este fenómeno incandescente, visible en el cielo nocturno, generalmente cerca de los polos.
Propiedades del magnetismo terrestre
El campo magnético del planeta tiene las siguientes características:
Intensidad. Máxima en los polos y mínima en el ecuador, variando aproximadamente entre 25.000 y 65.000 nanoteslas (0,25 a 0,65 Gauss). Esto es bastante moderado, considerando que un imán de refrigerador alcanza unos 100 Gauss.
Inclinación. El campo magnético se inclina hacia el polo norte magnético (no necesariamente el mismo geográfico), apuntando en el polo norte completamente hacia abajo, y rotando progresivamente hacia arriba hasta el ecuador magnético (a los 0°) y alcana la vertical en el polo sur magnético.
Dipolaridad. El campo magnético posee un polo norte y un polo sur, que no coinciden del todo con los polos geográficos, pero se les aproximan. El lugar de ubicación de estos polos es variable en el tiempo.
Variaciones del campo magnético
El norte del campo magnético terrestre varía su posición geográfica de manera muy lenta pero perceptible, lo cual ocurre de dos maneras:
Variaciones a corto plazo. El cambio es constante en el campo magnético terrestre, pero normalmente mínimo, de acuerdo a las variaciones periódicas del flujo magnético en el interior del planeta, o de fenómenos magnéticos en su exterior. Cuando estos cambios son superiores a períodos de un año, dejan su huella en la caracterización magnética de las rocas del planeta.
Variaciones a largo plazo. Por encima de un año de plazo temporal, las variaciones magnéticas se conocen como variaciones seculares, y son mucho más notables que las de corto plazo (decenas de grados de orientación). Lo mismo ocurre con la intensidad del dipolo, que goza de mayor vigor en algunas épocas y menor en otras.
Inversión de campo. Cambios dramáticos en la orientación del campo también se producen, como la inversión de los polos magnéticos norte-sur, lo cual ocurre en intervalos aleatorios de entre 100.000 y 50 millones de años. El evento de este tipo más reciente que se conoce tuvo lugar hace 780.000 años y se conoce como Brunhes-Matuyama.
Importancia del magnetismo terrestre
La magnetósfera terrestre es imprescindible para sostener la vida en el planeta. Sin ella las partículas ionizadas que el Sol emite esporádicamente hacia el espacio impactarían de lleno nuestro planeta.
Como consecuencia, destruirían la capa de ozono, permitiendo el ingreso de la radiación solar ultravioleta, capaz de ejercer daños sobre el ADN de los seres vivos. Esto, también, influenciaría los márgenes de temperatura que el planeta sostiene a lo largo del año, propiciando el calentamiento.
Medición del campo magnético
Desde su detección primera en el siglo XIX, el campo magnético terrestre se ha medido en distintas ocasiones, registrando un decaimiento relativo del 10% a lo largo de casi 150 años. Actualmente estas mediciones se llevan a cabo mediante satélites espaciales dotados de magnetómetros de tres ejes, puestos en órbita alrededor de la Tierra.
Otras se llevan a cabo de manera más especializada, por parte de las fuerzas militares de muchos países. Además, los distintos observatorios geomagnéticos del mundo, suelen enfocarse en las tormentas magnéticas que pueden afectar las telecomunicaciones terrestres.
¿Para qué sirve el campo magnético?
En primer lugar, tiene una gigantesca importancia para la preservación climática y biótica del planeta, en la preservación de la capa de ozono y la defensa del planeta de los recurrentes vientos solares. Además el magnetismo terrestre tiene aplicaciones humanas conocidas.
Su presencia es aprovechada para la orientación de las brújulas, cuya aguja señala siempre el norte magnético (que no geográfico) y que además son útiles en la navegación y la aviación desde el siglo XII. Esto mismo pueden, además, hacerlo ciertos animales dotados de magnetorrecepción.
Asimismo, su existencia es clave en la magnetoestratigrafía: el estudio de las rocas terrestres para determinar a partir de la orientación de sus partículas magnéticas su año de datación.
Biomagnetismo
Algunas especies de animales, sobre todo los migratorios, suelen orientarse muy bien en el mapa del planeta. Para ello gozan de la capacidad de la magnetorrecepción, también llamada biomagnetismo, que les permite sentir de algún modo el campo magnético del planeta y orientarse naturalmente en él.
Esta es la razón por la cual sus migraciones siguen siempre una misma trayectoria y desembocan en el mismo lugar. Se trata de especies de aves, tortugas, ballenas y otros animales acuáticos.
Ejemplos del magnetismo terrestre
Algunos ejemplos sencillos del magnetismo terrestre son:
· La orientación de la brújula. Cuya aguja apunta siempre el Norte y que puede reproducirse mediante cualquier tipo de metalmagnetizado suspendido en agua.
· La huella magnética geológica en las rocas. Estudiada por los magnetogeólogos para determinar así los cambios que la magnetósfera ha sufrido desde el inicio de los tiempos.
· Las auroras boreales y australes. Observables en algunas noches desde las zonas cercanas a los polos.