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Hasta el siglo XVI el hombre no
intuyó que la Tierra se comportaba como un gigantesco imán. Desde entonces,
diversos científicos se aplicaron al estudio del magnetismo terrestre,
contribuyendo de manera fundamental a aumentar el conocimiento y la comprensión
de este fenómeno
La existencia del campo magnético de la Tierra es
conocida desde muy antiguo, por sus aplicaciones a la navegación a través de la
brújula. En el año 1600, el físico inglés de la corte de Isabel I, William
Gilbert, publicó la obra titulada De magnete, considerada como el primer tratado
de magnetismo. Gilbert talló un imán en forma de bola y estudió la distribución
del campo magnético en su superficie.
Encontró que la inclinación del campo en este imán
esférico coincidía con lo que se sabía acerca de la distribución del campo
terrestre. De este experimento concluyó que la Tierra era un gigantesco imán
esférico. Posteriormente, los estudiosos del geomagnetismo observaron que,
tomando en cuenta la declinación, la mejor representación del campo terrestre
sería un imán esférico cuyo eje de rotación estuviera desviado unos 110 del eje
geográfico de la Tierra.
La Tierra es un imán
Un imán suspendido horizontalmente adopta una
posición tal que uno de sus extremos apunta aproximadamente hacia el polo norte
geográfico. Este extremo se llama polo norte del imán; el opuesto se denomina
polo sur. Los polos del mismo nombre de dos imanes se repelen y los de nombre
contrario se atraen.
El polo norte de la aguja de una brújula apunta al
polo norte geográfico, porque la Tierra misma es un imán: el polo sur de este
imán está cerca del polo norte geográfico y, como los polos contrarios de dos
imanes se atraen mutuamente, resulta que el polo norte de la brújula es atraído
por el polo sur del imán terrestre, que está en las proximidades del polo norte
geográfico.
Sin embargo, la brújula indica cuál es la
dirección de la línea geográfica Norte-Sur sólo de un modo aproximado. Los polos
norte y sur geográficos son los dos puntos donde el eje de rotación de ¡a Tierra
corta a la superficie terrestre. Normalmente, la aguja de la brújula se desvía
hacia el Este o hacia el Oeste del norte geográfico. Este ángulo de desviación
se denomina declinación.
Una aguja magnética suspendida por su centro de
gravedad no se mantiene en posición horizontal. el extremo que señala al Norte
se inclina hacia el suelo en el hemisferio septentrional, y lo mismo hace el
extremo que señala al Sur, en el hemisferio meridional. Este ángulo de
desviación de la aguja respecto de la horizontal se llama inclinación magnética.
El valor de la inclinación, al igual que el de la declinación, es diferente de
un punto a otro de la superficie de la Tierra.
El campo magnético terrestre se caracteriza
también por su intensidad. La intensidad de un campo magnético se mide en gauss.
El campo magnético terrestre es bastante débil, del orden de 0,3 gauss en las
proximidades del ecuador y de 0,7 gauss en las regiones polares.
El alineamiento en general Norte-Sur de las líneas
magnéticas, de acuerdo con el eje de rotación terrestre, sugiere que el campo,
en lo fundamental; constituye un dipolo. Resulta inclinado unos 110 respecto al
eje de rotación terrestre, y presenta considerables irregularidades (no
corresponde al campo de un dipolo perfecto).
Hipótesis del magnetismo terrestre
Hay dos modos de producir un campo magnético: bien
por medio de un cuerpo imanado, bien a través de una corriente eléctrica.
Antiguamente, se creía que el magnetismo terrestre estaba originado por un
gigantesco imán situado dentro de la Tierra (hipótesis del imán permanente).
Ciertamente, la Tierra contiene yacimientos de minerales de hierro, y se cree
que su núcleo está compuesto por hierro y níquel, sustancias altamente
magnéticas. Si este núcleo, cuyo radio excede de los 3.400 km, es en efecto un
imán permanente, el campo magnético terrestre puede muy bien ser atribuido a
él.
Sin embargo, las sustancias ferromagnéticas, como
el hierro y el níquel, pierden su magnetismo por encima del denominado punto de
Curie, que es de 770 °C para el hierro y de 360 °C para el níquel. Como la
temperatura del núcleo es superior a estos valores (es mayor de 2.000 0C), ni el
níquel ni el hierro pueden conservar su ferromagnetismo. El núcleo terrestre no
puede ser, pues, un imán permanente.
Otras teorías, posteriores a la de la imanación
permanente, están basadas en la rotación de cargas eléctricas. También se han
propuesto diversas hipótesis que se fundamentan en el fenómeno termoeléctrico y
el efecto Hall. Sin embargo, todas han sido abandonadas a favor de las que
postulan la existencia en el núcleo de la Tierra de fenómenos semejantes a
los de una dinamo autoexcitada.
Varios indicios geofísicos sobre la existencia de
un núcleo terrestre de naturaleza fluida y alta densidad, compuesto casi en su
totalidad de hierro, sirven de base a las teorías que sitúan el origen del
campo magnético en procesos dinámicos que tienen lugar en su interior. J.
Larmor, en 1919, fue el primero en proponer este tipo de proceso como
constitutivo de un efecto de dinamo auto excitada, que originaría el campo
magnético terrestre. El fenómeno se basa en que el movimiento de circulación de
material conductor en presencia de un campo magnético genera corrientes
eléctricas que, a su vez, realimentan el campo inductor. En el caso de la Tierra
o este movimiento afecta al material fluido del núcleo. En 1934, Cowling
demostró, en oposición a Larmor, que un mecanismo con simetría de revolución no
podía servir como explicación de la generación de un campo magnético estable.
Desde 1946 se vuelve a dar impulso a las teorías de la dinamo autoinducída,
debido a los trabajos pioneros de W. M. Elsasser, E. C. Bullard y H. Gellman; en
la actualidad es, prácticamente, la única manera de explicar el origen del campo
geomagnético.
Variaciones del campo magnético
terrestre
Los estudios permanentes que se realizan en
cualquier observatorio demuestran que el campo magnético terrestre no es
constante, sino que cambia continuamente. Hay una variación pequeña y bastante
regular de un día a otro (variación diurna). La variación en la declinación es
de algunos minutos de arco, y la variación en la intensidad es del orden de 10-4gauss.
Algunos días se producen perturbaciones mucho
mayores, que alcanzan hasta varios grados en la declinación y 0,01 gauss en la
intensidad. Son las llamadas tormentas magnéticas, generadas por corrientes
eléctricas que tienen lugar en las capas superiores de la atmósfera. A unos
cuantos centenares de kilómetros por encima de la superficie terrestre existe
una zona llamada ionosfera, en la que hay electrones libres arrancados a los
átomos de oxígeno y nitrógeno por la radiación solar. Las partículas cargadas
positiva y negativamente (iones y electrones) hacen que el aire en la ionosfera
sea un conductor eléctrico. Estas corrientes eléctricas de la ionosfera originan
campos magnéticos que causan variaciones transitorias del campo magnético
terrestre.
Variación secular: el campo
geomagnético deriva hacia el Oeste
Las variaciones temporales del campo magnético
terrestre, de periodo tan largo que sólo se aprecian al comparar valores medios
anuales durante varios años, reciben el nombre de variación secular. Un fenómeno
de la variación secular hace referencia a que la distribución del campo
geomagnético se mueve lentamente hacia el Oeste. El promedio de avance es del
orden de 0,18v de longitud por año. A esta velocidad, la distribución del campo
daría la vuelta completa a la Tierra en unos 2.000 años. A diferencia de las
tempestades magnéticas, que ocurren por causas externas, las anomalías alargo
plazo y su marcha hacia el Oeste se deben a causas localizadas en el interior de
la Tierra. Los cambios internos tienen lugar de modo muy lento y abarcan hasta
millares de millones de años. En comparación, dos mil años es, pues, un tiempo
muy corto. Este elemento constituye una de las claves fundamentales en el
estudio del magnetismo terrestre.
Paleomagnetismo
El paleomagnetismo es la ciencia qué estudia el
magnetismo antiguo de la Tierra. El fundamento dé esta disciplina es la
propiedad que tienen ciertas rocas en las que existen granos de minerales
magnéticos, como la magnetita, de adquirir una imanación inducida por el campo
magnético terrestre y en su misma dirección. Cada grano de magnetita se
convierte así en un pequeño imán. Una roca que contenga este mineral tendrá una
imanación que será la suma de la de todos sus pequeños granos de magnetita. Esta
imanación tiene la propiedad de que, aunque cambie después la dirección del
campo magnético terrestre, ella permanece inalterada y se conserva constante. El
estudio de la imanación de rocas antiguas permite conocer la dirección que tuvo
el campo magnético terrestre en otras épocas.
Fuente Consultada: Gran
Enciclopedia Universal (Cap. 23) y Wikipedia
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