Campo magntico terrestre

Simulacin por computadora de las lneas del campo terrestre en un periodo estndar entre inversiones1(azules cuando el campo apunta hacia el centro y amarillas cuando apunta hacia fuera); el eje de rotacin de la tierra est centrado y en la vertical; la densa agrupacin de lneas corresponde al interior del ncleo terrestre.2Elcampo magntico terrestre(tambin llamado campo geomagntico), es elcampo magnticoque se extiende desde el ncleo interno de laTierrahasta el lmite en el que se encuentra con elviento solar; una corriente de partculas energticas que emana del Sol. Su magnitud en la superficie de la Tierra vara de 25 a 65T(microteslas) (0,25-0,65G). Se puede considerar en aproximacin el campo creado por undipolo magnticoinclinado un ngulo de 10 grados con respecto al eje de rotacin (como un imn de barra). Sin embargo, al contrario que el campo de un imn, el campo de la Tierra cambia con el tiempo porque se genera por el movimiento de aleaciones de hierro fundido en el ncleo externo de la Tierra (la geodinamo). El polo norte magntico se desplaza, pero de una manera suficientemente lenta como para que las brjulas sean tiles en la navegacin. Al cabo de ciertos periodos de duracin aleatoria (con un promedio de duracin de varios cientos de miles de aos), el campo magntico de la Tierra se invierte (el polo norte y sur geomagntico permutan su posicin). Estas inversiones dejan un registro en las rocas que permiten a los paleomagnetistas calcular laderiva de continentesen el pasado y los fondos ocenicos resultado de latectnica de placas.La regin por encima de laionosferaque se extiende varias decenas de miles de kilmetros en el espacio es llamada lamagnetosfera. Esta nueva capa protege a la Tierra de los rayos csmicos que destruiran la atmsfera externa, incluyendo la capa de ozono que protege a la Tierra de la daina radiacin ultravioleta.ndice[ocultar] 1Importancia 2Principales caractersticas 2.1Descripcin 2.1.1Intensidad 2.1.2Inclinacin 2.1.3Declinacin 2.2Aproximacin dipolar 2.3Polos magnticos 3Magnetosfera 4Dependencia temporal 4.1Variaciones a corto plazo 4.2Variacin secular 4.3Inversiones del campo 4.4Primera aparicin 4.5Futuro 5Origen fsico 5.1Ncleo de la Tierra y geodinamo 5.2Modelos numricos 5.3Corrientes en la ionosfera y la magnetosfera 5.4Anomalas magnticas de la corteza 6Medida y anlisis 6.1Deteccin 7Modelos estadsticos 7.1Armnicos esfricos 7.1.1Dependencia radial 7.2Modelos globales 8Biomagnetismo 9Vase tambin 10Referencias y bibliografa 11Bibliografa adicional 12Enlaces externosImportancia[editar]La Tierra est mayormente protegida delviento solar, un flujo de partculas energticas cargadas que emana delSol, por su campo magntico, que desva la mayor parte de las partculas cargadas. Estas partculas destruiran lacapa de ozono, que protege a la Tierra de dainosrayos ultravioletas.3El clculo de la prdida de dixido de carbono de la atmsfera deMarteque result en la captura de iones del viento solar es consistente con la prdida casi total de su atmsfera consecuencia delapagadodel campo magntico del planeta.4La polaridad del campo magntico de la Tierra se registra en las rocas sedimentarias. Las inversiones son detectables como bandas centradas en lasdorsales ocenicasen las que el lecho ocenico se expande, mientras que la estabilidad de los polos geomagnticos entre los diferentes sucesos de inversin permite a los paleomagnetistas seguir laderiva de continentes.5Las inversiones tambin constituyen la base de lamagnetoestratigrafa, un mtodo de datar rocas y sedimentos.6El campo tambin magnetiza la corteza; pudindose usar las anomalas para detectar menas de minerales valiosos.7Los seres humanos han usado brjulas para orientarse desde el el siglo XIa.C., y para la navegacin desde el siglo XII.8Principales caractersticas[editar]Descripcin[editar]

Sistemas de coordenadas ms usados para representar el campo magntico terrestre.El campo magntico puede ser representado en cualquier punto por un vector tridimensional (ver figura). Una forma comn de medir su direccin es usar una brjula para determinar la direccin del norte magntico. Su ngulo con respecto al norte geogrfico se denominadeclinacin. Apuntando hacia el norte magntico el ngulo que el campo mantiene con la horizontal es la inclinacin. La intensidad (F) del campo es proporcional a la fuerza que se ejerce sobre el imn. Tambin se puede usar una representacin con coordenadas XYZ en las que la X es la direccin de los paralelos (con sentido este), la Y es la direccin meridiana (sentido hacia el polo norte geogrfico) y la Z es la direccin vertical (con el sentido hacia abajo apuntando al centro de la Tierra).9Intensidad[editar]La intensidad de campo es mxima cerca de los polos y mnima cerca del ecuador. Es medida con cierta frecuencia enGauss(una diezmilsima deTesla), pero normalmente se representa usando los nanoteslas (nT), siendo 1G = 100000nT. El nanotesla tambin es llamado unGamma).101112El campo vara entre aproximadamente 25000 y 65000nT (0,25-0,65G). En comparacin el imn de una nevera tiene un campo de 100gauss.13

Intensidad del campo magntico de la Tierra tomado a partir del Modelo Magntico Mundial (World Magnetic Modelo WMM) para 2010.Los mapas de isolneas de intensidad son llamados cartas isodinmicas. En la imagen de la izquierda se puede ver una carta isodinmica del campo magntico de la Tierra. El mnimo de intensidad ocurre sobre Amrica del Sur, mientras que el mximo ocurre sobre el norte deCanad,Siberiay la costa de la Antrtida al sur del continente australiano.Inclinacin[editar]

Inclinacin del campo magntico de la Tierra a partir de datos del WMM para 2010.La inclinacin viene dada por el ngulo por el que el campo apunta hacia abajo con respecto a la horizontal. Puede tener valores entre -90 (hacia arriba) y 90 (hacia abajo). En el polo norte magntico apunta completamente hacia abajo, y va progresivamente rotando hacia arriba al disminuir la latitud hasta la horizontal (inclinacin 0), que se alcanza en el ecuador magntico. Contina rotando hasta alcanzar la vertical en el polo sur magntico. La inclinacin puede ser medida con un crculo de inclinacin.Un mapa de isolneas de inclinacin de la Tierra se muestra en la figura de la derecha.Declinacin[editar]Artculo principal:Declinacin magnticaLa declinacin es positiva para una desviacin del campo hacia el este relativa al norte geogrfico. Se puede estimar al comparar la orientacin de una brjula con la posicin del polo celeste. Los mapas incluyen normalmente informacin de la declinacin como un pequeo diagrama que muestra la relacin entre el norte magntico y geogrfico. La informacin de la declinacin para una regin puede ser representada por una carta isognica (mapa de isolneas que unen puntos con la misma declinacin).

Declinacin del campo magntico terrestre a partir del WMM de 2010. Las lneas isognicas ofrecen la declinacin en grados.Una carta isognica del campo magntico terrestre se muestra en la imagen de la izquierda.Aproximacin dipolar[editar]Cerca de la superficie de la Tierra, el campo magntico de esta puede ser razonablemente aproximado por el creado por undipolo magnticolocalizado en el centro de la Tierra e inclinado con un ngulo de alrededor de 10 con respecto al eje de rotacin del planeta. El dipolo es aproximable a un imn de barra, con el polo sur apuntando hacia el polo norte geomgntico. Esto podra parecer sorprendente, pero el polo norte de un imn se define a partir de la atraccin hacia el polo norte de la Tierra. En base a que el polo norte de un imn atrae al polo sur de otros imanes y repele los polos nortes, debe ser atrado al polo sur del imn de la Tierra. Este campo dipolar supone alrededor de un 80-90% del campo total en la mayor parte de las localizaciones.9Polos magnticos[editar]

El movimiento del polo norte magntico de la Tierra a lo largo del rtico canadiense (18312001).La posicin de los polos magnticos puede definirse por lo menos de dos maneras.14Un polo de inclinacin magntica es un punto de la superficie terrestre en el que su campo magntico es totalmente vertical.15La inclinacin del campo de la Tierra es de 90 en el polo norte magntico y -90 en el polo sur magntico. Los dos polos se desplazan independientemente del otro y no estn situados perfectamente enfrentados en puntos opuestos del globo. Su desplazamiento puede ser rpido: se han detectado movimientos del polo norte magntico por encima de los 40km por ao. A lo largo de los ltimos 180 aos, el polo norte magntico ha estado migrando hacia el noroeste, desde el Cabo Adelaida en la pennsula Boothia en 1831 hasta la baha Resolute a 600km de distancia en 2001.16El ecuador magntico es la isolnea de inclinacin cero (el campo magntico es horizontal).Si se traza una lnea paralela almomentodel dipolo que ms se aproxima al campo magntico terrestre los puntos de interseccin con la superficie terrestre son llamados los polos geomagnticos. Es decir, el polo norte y sur geomagnticos seran equivalentes al polo norte y sur magntico si la Tierra fuera un dipolo perfecto. Sin embargo, el campo de la Tierra presenta una contribucin significativa de trminos no dipolares, por lo que los polos no coinciden.Magnetosfera[editar]Artculo principal:Magnetsfera de la TierraBuena parte de las partculas cargadas provenientes del viento solar son atrapadas en loscinturones de Van Allen. Un pequeo nmero de partculas del viento solar consigue llegar, siguiendo una lnea del campo magntico hasta la alta atmsfera y la ionosfera en las zonas aurorales. El nico momento en el que el viento solar es observable desde la Tierra es cuando es suficientemente fuerte como para producir fenmenos como la aurora y las tormentas geomagnticas. Las auroras de cierta magnitud en cuanto a brillo calientan notoriamente la ionosfera, causando que su plasma se expanda hacia la magnetosfera, incrementando el tamao de la geosfera de plasma, y causando el escape de masa de la atmsfera en el viento solar. Las tormentas geomagnticas ocurren cuando la presin de los plasmas contenidos dentro de la magnetosfera es suficientemente grande como para hincharse y en consecuencia distorsionar el campo geomagntico.

Simulacin de la interaccin entre el campo magntico terrestre y el campo magntico interplanetario. La magnetosfera se comprime en la parte diurna que afronta al Sol, debido a la accin de las partculas que llegan y se extiende en el lado nocturno.El viento solar es responsable de la forma promedio de la magnetosfera terrestre. Las fluctuaciones en su velocidad, densidad y direccin afectan notablemente al entorno local del planeta. Por ejemplo, los niveles de radiacin ionizante e interferencias de baja frecuencia pueden varia en factores de cientos a miles; la forma y localizacin de la magnetopausa y la onda de choque (en la cara situada a contracorriente) puede variar en varios radios terrestres, exponiendo a lossatlites geosncronosa los efectos del viento solar directo. Esos fenmenos son conocidos de manera colectiva como meteorologa espacial. El procedimiento de desprendimiento y prdida de masa atmosfrica se provoca cuando el gas es atrapado en burbujas de campo magntico, que son arrancadas por el viento solar.17Adems, las variaciones en la intensidad del campo magntico se han correlacionado con la variacin de la precipitacin en los trpicos.18Dependencia temporal[editar]Variaciones a corto plazo[editar]

Fondo: Un grupo de medidas de observatorios magnticos mostrando una tormenta magntica en el ao 2000.Globo terrqueo: Mapa que muestra las localizaciones de diferentes observatorios y las isolneas de intensidad horizontal de campo en unidades deT.El campo geomagntico cambia en escalas de tiempo desde los milisegundos a millones de aos. Las escalas temporales ms reducidas vienen dadas a partir de los flujos en la ionosfera (la dinamo de la ionosfera) y la magnetosfera; alguno de estos cambios se puede hacer corresponder a tormentas geomagnticas o variaciones diarias en las corrientes. Los cambios en escalas de tiempo superiores a un ao reflejan cambios del interior de la Tierra, en particular del ncleo rico en hierro.9Con frecuencia la magnetosfera terrestre es impactada por erupciones solares que provocan tormentas geomagnticas, cuyo resultado son las auroras. La inestabilidad a corto plazo del campo se mide con el ndice K.19Datos recogidos por elTHEMISmuestran que el campo magntico, que interacciona con el viento solar, disminuye cuando la orientacin del campo magntico se alinea entre el Sol y la Tierra, en contradiccin con hiptesis previas. En el trascurso de tormentas solares, esto podra conllevar el apagn y diversos daos de los satlites artificiales.20Variacin secular[editar]

Variacin estimada de las isolneas de declinacin entre 1590 y 1990 (hacer clic para ver la animacin).Los cambios del campo magntico terrestre en escalas temporales de un ao o superiores son denominados variacin secular. En intervalos de cientos de aos se ha observado que la declinacin magntica vara en decenas de grados.9En la animacin de la derecha se muestra cmo ha ido cambiando la declinacin a lo largo de los siglos.21La direccin e intensidad del dipolo cambia con el tiempo. En los dos ltimos siglos la fuerza del dipolo ha estado decreciendo a un ritmo de un 6,3% por siglo.9Con esta tasa de disminucin el campo se anulara en 1600 aos.22Sin embargo, esta intensidad es similar al promedio de los ltimos 7000 aos, y la tasa de cambio actual no es anmala.23Una caracterstica notable de la componente no dipolar de la variacin secular es el arrastre hacia el oeste con un ritmo de alrededor 0,2 por ao.22Este arrastre no es igual en todos los puntos y ha variado a lo largo del tiempo. El arrastre global promedio ha sido hacia el oeste desde el 1400d.C. pero hacia el este entre el ao 1000 y 1400d.C.24Los cambios anteriores a las medidas de observatorios magnticos se registran en materiales arqueolgicos y geolgicos. Estos cambios son denominados como variacin secular paleomagntica o variacin paleosecular. Estos registros incluyen normalmente largos periodos de pequeas variaciones con grandes cambios puntuales que reflejan inversiones geomagnticas y excursiones geomagnticas (interrupciones sbitas del cambo no aparejadas a una inversin posterior, sino que retornan a la polaridad inicial).25Inversiones del campo[editar]Aunque el campo magntico de la Tierra est de forma general bien aproximado por un dipolo magntico con su eje cerca del de rotacin, ocurren de manera ocasional dramticos eventos en los que los polos norte y sur geomagntico se intercambian. Estos eventos se denominan inversiones geomagnticas. La evidencia de estos eventos se encuentra en basaltos, testigos de sedimentos obtenidos del lecho ocenico, y de anomalas magnticas del fondo marino. Las inversiones ocurren aparentemente a intervalos aleatorios de tiempo que varan entre menos de 100000aos hasta 50 millones de aos. El evento ms reciente, denominado la inversin Brunhes-Matuyama, ocurri hace 780000aos.26

Polaridad geomagntica durante el final de laera Cenozoica. Las zonas en color oscuro denotan periodos en los que la polaridad coincida con la actual, mientras que las zonas de color claro denotan periodos de polaridad invertida.Un estudio publicado en 2012 por el Centro de Investigacin Alemn para las Ciencias de la Tierra sugiere que ocurri una breve inversin hace solo 41000 aos durante la ltima edad del hielo.27La historia del campo magntico se registra principalmente en xidos de hierro como la magnetita, que presentan propiedadesferromagnticas, u otro tipo de estructuras que pueden ser magnetizadas por el campo magntico de la Tierra. La magnetizacin remanente, o remanencia, puede ser adquirida de ms de una manera. En corrientes de lava, la direccin del campo se congela en pequeas partculas magnticas al enfriarse, originando a magnetizacin termo-remanente. En los sedimentos la orientacin de las partculas adquiere cierta tendencia hacia el sentido del campo cuando se depositan en un suelo ocenico o en el fondo de un lago. Este proceso es denominado magnetizacin detrtica remanente.5La magnetizacin termo-remanente es la forma de remanencia que origina las anomalas magnticas en las dorsales ocenicas. Al expandirse el lecho marino, el magma emana desde el manto y se enfriara para formar u corteza basltica nueva. Durante el enfriamiento, el basaltoguardala direccin del campo terrestre. Este nuevo basalto se forma en ambos lados de la dorsal y se aleja de ella. Cuando el campo magntico terrestre se invierte, el nuevo basalto registra la direccin inversa. El resultado es una serie de bandas que son simtricas alrededor de la dorsal. Un barco remolcando un magnetmetro en la superficie del ocano puede detectar estas bandas e inferir la edad del fondo marino. Esta circunstancia permite extraer informacin del ritmo al cual el lecho marino se ha expandido a lo largo del tiempo. El datado radiomtrico de los flujos de lava ha sido usado para calibrar una escala de tiempo de la polaridad geomagntica, parte de la cual se muestra en la imagen de la izquierda. Esta es la base de la magnetoestratigrafa, una tcnica de correlacin geofsica que puede ser usada para estimar la edad tanto de rocas sedimentarias como volcnicas as como de anomalas del fondo ocenico.5El estudio de flujos de lava en lasmontaas Steens, en el estado deOregn, indican que el campo magntico podra haberse desplazado a un ritmo por encima de los 6 grados por da en cierto momento de la historia geolgica de la Tierra, lo cual desafa la comprensin general de cmo funciona el campo magntico.28La inclinaciones temporales del dipolo que trasladan el eje del dipolo hasta el ecuador y entonces de vuelta a la polaridad original ntese que sin llegar a producirse una inversin son conocidas como excursiones.Primera aparicin[editar]Un estudio paleomagntico llevado a cabo sobre dacita roja australiana y lava acojinada sugieren una estimacin de que el campo magntico ha existido por lo menos desde hace 3450 millones de aos.293031Futuro[editar]

Variaciones del momento del eje virtual del dipolo desde la ltima inversin.En la actualidad el valor promedio del campo geomagntico est disminuyendo; este deterioro corresponde a un 10-15% del declive total en los ltimos 150 aos y se ha acelerado en los ltimos aos. La intensidad geomagntica ha decrecido de manera casi continua a partir de mximo un 35% por encima del valor actual desde hace 2000 aos. El ritmo de disminucin y la intensidad actual estn dentro del rango normal de variacin, como se muestra por la informacin de anteriores valores del campo registrados en rocas (figura de la derecha).La naturaleza del campo magntico de la Tierra es la de una fluctuacinheteroscedstica. Una medida instantnea de l o varias medidas a lo largo de dcadas o siglos no es suficiente como para extrapolar una tendencia general de la intensidad del campo. Este ha aumentado y disminuido en el pasado sin razn aparente. Adems, indicar la intensidad local del campo del dipolo (o su fluctuacin) no es suficiente para caracterizar el campo magntico terrestre como un todo, dado que no es estrictamente un campo dipolar. La componente dipolar de este puede disminuir a la par que el campo magntico total se mantiene o aumenta su magnitud. El polo norte magntico terrestre se desplaza desde el norte de Canad a Siberia con un ritmo acelerado: 10 km por ao en el comienzo del siglo XX, y en 2003 por encima de los 40 km por ao;32desde entonces sigue acelerndose.33Origen fsico[editar]Ncleo de la Tierra y geodinamo[editar]

Esquema que ilustra la relacin entre el movimiento del fluido conductor, organizado en rollos por la fuerza de Coriolis, y el campo magntico que el movimiento genera.El campo magntico terrestre est mayoritariamente producido por las corrientes elctricas que ocurren en el ncleo externo, de naturaleza lquida, que est compuesto de hierro fundido altamente conductor. El campo magntico se genera al formar una lnea de corriente una espira cerrada (Ley de Ampre); un campo magntico variable genera un campo elctrico (Ley de Faraday); y los campos elctrico y magntico ejercen una fuerza sobre las cargas que fluyen en la corriente (laFuerza de Lorentz). Estos efectos se pueden combinar en una ecuacin diferencial en derivadas parciales para el campo magntico denominada ecuacin de induccin magntica:

Dondeues la velocidad del fluido,Bes el campo magntico, y=1/es ladifusividad magntica, siendo laconductividad elctricay la permeabilidad.34El trmino de la parte izquierda de la ecuacin representa la variacin temporal explcita del campo,es eloperador de Laplaceyes el operadorrotacional.El primer trmino en el lado derecho de la ecuacin representa una componente de difusin. En un fluido estacionario el campo magntico decrece y las concentraciones de campo se extienden. Si la dinamo terrestre se apagara la componente dipolar desaparecera en unas pocas decenas de miles de aos.34Obsrvese que en un conductor perfecto (conductividad =) no habra difusin. Segn laLey de Lenz, cualquier cambio del campo magntico sera instantneamente contrarrestado por corrientes, por lo que el flujo a travs de un volumen de fluido dado no podra cambiar. Al moverse el fluido, el campo magntico se desplazara con l. El teorema que describe este efecto se llama Teorema del flujo congelado. Incluso en un fluido con una conductividad finita, se generara nuevo campo en el estiramiento de las lneas de campo al moverse el fluido de manera que lo deforme. Este proceso podra continuar generando campo de manera indefinida, si no fuera porque al aumentar la intensidad de ste, se opone al movimiento del fluido.34El movimiento del fluido se mantiene por conveccin movimiento basado en la flotabilidad. La temperatura se incrementa hacia el centro de la Tierra, y cuanto ms grande sea la temperatura del fluido en profundidades mayores ms ligero se convierte. Esta flotabilidad est acentuada por la separacin qumica. Al enfriarse el ncleo, parte del hierro fundido se solidifica y se adhiere al ncleo interno. En el proceso elementos ms ligeros se quedan en el fluido, hacindolo menos denso. Eso se llama conveccin posicional. Lafuerza de Coriolis, consecuencia de la rotacin del planeta, tiende a organizar al fluido en rollos alineados en la direccin del eje polar norte-sur.3435El simple movimiento convectivo de un fluido conductor no es suficiente como para garantizar la generacin de un campo magntico. El modelo explicado arriba asume el movimiento de cargas (como electrones con respecto al ncleo atmico), el cual es un requerimiento para generar un campo magntico. Sin embargo, no est claro cmo este movimiento de cargas surge en el fluido que circula en el ncleo externo. Los posibles mecanismos que lo explicaran incluyen reacciones electroqumicas que crean el equivalente de una pila generando corriente elctrica en el fluido o un efecto termoelctrico (estos dos mecanismos estn de alguna forma superados). Campos magnticos remanentes en materiales magnticos del manto, que estn ms fros que sutemperatura de Curie, tambin proveeran campos magnticos a modo de esttor de inicio, que induciran las corrientes requeridas en el flujo convectivo del fluido comportndose como una dinamo. Estos mecanismos fueron analizados por el Philip William Livermore.36El campo magntico promedio en el ncleo externo de la Tierra se calcul en alrededor de 25G, 50 veces superior al campo en la superficie.37Modelos numricos[editar]La ecuaciones de la geodinamo son extremadamente complejas de resolver, y el realismo de las soluciones est limitado principalmente por la potencia de clculo. Durante dcadas los tericos estuvieron limitados a la creacin de dinamos cinemticas, en los que la velocidad del fluido est prescrita con antelacin al clculo del efecto del campo magntico. La teora de dinamo cinemtica era esencialmente cuestin de probar diferentes geometras del flujo y comprobar si poda adaptarse a una dinamo.38Los primeros modelos de dinamo autoconsistentes, los que determinan tanto la velocidad del fluido como el campo magntico, fueron desarrollados por dos grupos en 1995, uno en Japn39y otro en los Estados Unidos.140El ltimo recibi mucha atencin porque consigui de manera satisfactoria reproducir algunas de las caractersticas del campo terrestre, incluyendo las inversiones geomagnticas.38Corrientes en la ionosfera y la magnetosfera[editar]Las corrientes elctricas inducidas en laionosferageneran campos magnticos (regin de dinamo ionosfrica). Este tipo de campo siempre es generado en la zona donde la atmsfera se encuentra ms cercana al Sol, y causa alteraciones diarias que puede alterar los campos magnticos en la superficie hasta 1. Las variaciones tpicas diarias de la intensidad del campo son de alrededor 25nT , con variaciones en la escala de los segundos en el orden de 1nT.41Anomalas magnticas de la corteza[editar]

Modelo para las componentes de menor longitud de onda del campo magntico terrestre, atribuidas a anomalas en lalitosfera.42Losmagnetmetrosdetectan desviaciones del campo magntico terrestre causado por artefactos de hierro, algunos tipos de estructuras de piedra, e incluso zanjas y yacimientos arqueolgicos. El uso de instrumentos adaptados de detectores areos se desarroll durante la Segunda Guerra Mundial para detectar submarinos y las variaciones magnticas del suelo ocenico han sido mapeadas. El basalto, la roca volcnica rica en hierro que compone la mayora del suelo ocenico, contiene un mineral fuertemente magntico (lamagnetita) y puede distorsionar las lecturas de las brjulas en un mbito local. Esta distorsin fue detectada por marineros islandeses ya a finales del siglo XVIII. De manera ms importante, debido a la presencia de magnetita, que proporciona al basalto cualidad magnticas medibles, estas variaciones magnticas suponen otro medio para estudiar el suelo del ocano. Cuando la recin creada roca se enfra, los materiales magnticos dejan registro del campo magntico terrestre de ese momento preciso.Medida y anlisis[editar]Deteccin[editar]La intensidad del campo magntico fue medida por primera vez por Carl Friedrich Gauss en 1835 y ha sido medida en numerosas ocasiones desde entonces, mostrando un decaimiento relativo de alrededor del 10% en los ltimos 150 aos.43El satlite Magsat y posteriormente otros satlites han empleado magnetmetros de tres ejes para sondear la estructura tridimensional del campo magntico de la Tierra. El satliste rsted seal la existencia de una geodinamo dinmica en accin que parece estar haciendo surgir un polo alternativo bajo el ocano Atlntico al oeste de Sudfrica.44Las unidades operadas por los distintos gobiernos especializadas en la medida del campo magntico terrestre son los llamadas observatorios geomagnticos, con frecuencia partee de un departamento de investigacin geolgica nacional, for ejemplo el observatorio Eskdalemuir del Departamento de Investigacin Geolgica Britnico (British Geological Survey). Estos observatorios son capaces de medir y predecir las condiciones magnticas que en forma de tormentas magnticas alteran con frecuencia a las telecomunicaciones, a la energa elctrica y a otras actividades humanas.Las distintas fuerzas militares determinan las caractersticas del campo geomagntico local con el objetivo de detectar anomalas que podran ser causadas por un objeto metlico relevante como un submarino sumergido. Estos detectores de anomalas magnticas son utilizados en aviones como el Nimrod britnico o remolcados como instrumental en barcos.En el mbito comercial, las compaas de prospeccin geofsica tambin usan detectores magnticos para identificar anomalas producidas por menas de minerales interesantes econmicamente, como laanomala magntica Kursk.Modelos estadsticos[editar]Cada medida del campo magntico se toma en un instante y lugar particular. Si se requiere una estimacin precisa del campo en otros lugares y momentos, las medidas deben convertirse a un modelo vlido para realizar predicciones.Armnicos esfricos[editar]Vanse tambin:Armnicos esfricosyDesarrollo multipolar.

Representacin esquemtica de los armnicos esfricos sobre una esfera y sus lneas nodales. La funcin Pmes nula enmcrculos que pasan por los polos y en crculos de igual latitud. La funcin cambia de signo cada vez que se cruza una de estas lneas.

Ejemplo de campo cuadrupolar. Tambin puede construirse al juntar dos dipolos. Si esta disposicin fuera colocada en el centro de la Tierra, entonces una investigacin cientfica en la superficie descubrira dos polos norte magnticos (en los polos geogrficos) y dos polos sur en el ecuador.La forma ms comn de analizar las variaciones globales del campo magntico de la Tierra es ajustar las medidas a un grupo de armnicos esfricos. Este mtodo fue empleado por primera vez por Carl Friedrich Gauss. Los armnicos esfricos son funciones que oscilan en la superficie de una esfera. Son el producto de dos funciones angulares, una que depende de la latitud y otra de la longitud. La funcin dependiente de la longitud es nula en un determinado nmero de crculos que pasar por los poloss norte y sur; el nmero de dichas lneas nodales es el valor absoluto del orden m (o n, segn fuente). El nmero de crculos de latitud en los que la funcin de latitud se anula es igual al orden . Cada armnico es equivalente a una determinada ordenacin de las cargas magnticas en el centro de la Tierra. Unmonopoloes una carga magntica aislada, fenmeno que nunca ha sido observado. Un dipolo es el equivalente a dos cargas opuestas cercanas y uncuadrupolodos dipolos juntos. Un ejemplo de campo cuadrupolar se muestra en la figura de debajo a la derecha.9Los armnicos esfricos puede representar cualquier campo escalar que satisfaga determinadas propiedades. El campo magntico se trata de un campo vectorial, pero si se expresa en componentes cartesianas XYZ, cada componente es la derivada de una misma funcin escalar denominada el potencial magntico. Los anlisis del campo magntico terrestre usan una versin modificada de los armnicos esfricos corrientes que difieren en un factor multiplicativo. Los ajustes de las medidas del campo magntico descomponen el campo magntico de la Tierra a una suma de armnicos esfricos, multiplicados cada uno por el coeficiente de Gauss (gmo hm) ms apropiado.9El coeficiente de Gauss de menor orden g00, que proporciona la contribucin de una carga magntica aislada es por tanto nulo (no se han detectado monopolos magnticos). Los siguientes trminos (g01, g11y h11) determinan la direccin e intensidad de la contribucin dipolar; el ajuste dipolar est inclinado con un ngulo de 10 con respecto al eje de rotacin, tal como se ha descrito antes.9Dependencia radial[editar]El anlisis de armnicos esfricos puede ser usado para diferenciar las contribuciones externas e internas al campo cuando las medidas estn disponibles a ms de una altitud (por ejemplo, observatorios en superficie y satlites). En este caso, cada trmino de coeficiente gmo hmpuede ser descompuesto en dos trminos: uno que disminuye con el radio en un factor 1/r+1y otro que se incrementa con el radio con r. Los trminos crecientes son los que se ajustan a fuentes externas (corrientes en la ionosfera y la magnetosfera). Sin embargo el promedio temporal de estas contribuciones a lo largo de unos pocos aos es nulo.9El resto de trminos predicen que el potencial de una fuente dipolar (=1) decae con 1/r3. El campo magntico, que es una derivada del potencial, cae por tanto con 1/r3. Los trminos cuadrupolares cae con 1/r4. El resto de componentes de orden superior decaen con un orden progresivamente ms rpido con el radio. El radio del ncleo externos es aproximadamente la mitad del radio terrestre. Si el campo en la frontera entre ncleo y manto se ajusta a armnicos esfricos, la componente dipolar en ms pequea en un factor 1/8 que la de la superficie. Por diversos argumentos, se suele asumir que slo trminos de orden 14 o inferior tienen su origen en el ncleo. Estos trminos tienen longitudes de onda de 2000km o inferiores. El resto de componentes de menor magnitud se atribuyen a anomalas en la corteza.9Modelos globales[editar]La Asociacin Internacional de Geomagnetismo y Aeronoma emplea un modelo global estndar de campo denominado elInternational Geomagnetic Reference Field(Campo Geomagntico Internacional de Referencia). Se actualiza cada cinco aos. El modelo de undcima generacin, IGRF11, fue desarrollado usando datos de satlites (rsted, CHAMP y SAC-C) y de una red mundial de observatorios geomagnticos. El desarrollo en armnicos esfricos fue truncado en orden 10, con 120 coeficientes, hasta el ao 2000. Los modelos posteriores a esta fecha han sido truncados en un grado 13 (195 coeficientes).Otro modelo de campo global es el producido conjuntamente por elNational Geophysical Data Centernorteamericano y elBritish Geological Surveybritnico. Este modelo se trunca en el orden 12 (168 coeficientes). Es el usado por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos, el Ministerio de Defensa britnico, la OTAN y la oficina hidrogrfica internacional, as como por mltiples sistemas civiles de navegacin.Un tercer modelo, producido por el Centro de Vuelo Espacial Goddard (NASA y GSFC) y el Instituto Dans de Investigacin Espacial, emplea un modelado exhaustivo que trata de conciliar datos de muy diferente resolucin temporal y espacial obtenidos en superficie y de fuentes satelitales.Biomagnetismo[editar]Artculo principal:MagnetorrecepcinExisten animales entre los que se incluyen varias especies de aves y tortugas que pueden detectar el campo magntico de la Tierra y usarlo para orientarse durante susmigraciones.45Las vacas y los ciervos tienden a alinear sus cuerpos en la direccin norte-sur al descansar, pero no cuando estn cerca de lneas de alta tensin; esto ha llevado a creer a los investigadores que el magnetismo producido es el responsable.4647