CAMPO MAGNETICO TERRESTRE1. CAMPO MAGNETICO TERRESTRE: Elcampo 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.

2. CARACTERISTICAS:Descripcin:

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 denomina declinacin. 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).

Intensidad:

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) El campo vara entre aproximadamente 25000 y 65000nT (0,25-0,65G). En comparacin el imn de una nevera tiene un campo de 100gauss.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 de Canad,Siberiay la costa de la Antrtida al sur del continente australiano.

Inclinacin:

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:

La 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).

Aproximacin dipolar: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.

Polos magnticos:

La posicin de los polos magnticos puede definirse por lo menos de dos maneras. Un polo de inclinacin magntica es un punto de la superficie terrestre en el que su campo magntico es totalmente vertical.La 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.El 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.

3. EVOLUVION DEL CAMPO MAGNETICO TERRESTRE:Cmo genera la Tierra su propio campo magntico?

Antes de responder, veamos cmo es el interior de la TierraEl interior de la Tierra es inaccesible, pero gracias al estudio de la propagacin de las ondas ssmicas por el interior, los cientficos saben que est divida en capas. La capa ms externa, lacorteza terrestre, tiene entre 5 y 50 kms de espesor, localizndose sus puntos menos gruesos debajo de las grandes cuencas ocenicas. Debajo de la corteza comienza el llamadomanto terrestreque es otra capa que penetra casi 3000 km hacia el interior. Y all nos encontramos con el ncleo de la Tierra. Elncleo terrestrees una enorme esfera metlica de un tamao similar al del Marte, con un radio de unos 3400 km. Est compuesto mayoritariamente por hierro y nquel, que son metales y, esto es importante, buenos conductores de la electricidad. Se piensa que la parte interior, que incluye el centro de la Tierra, es slida. En cambio, en la capa exterior, en el denominadoncleo externo, estos metales se encuentran en estado lquido y en continuo movimiento.El movimiento se produce a causa de la rotacin terrestre, pero no es menos importante el movimiento de conveccin del metal fundido. ste se produce por la diferencia de temperaturas entre la parte alta (en contacto con el manto y a 3500C) y baja (en contacto con el ncleo interno y a ms de 6000C) del ncleo externo. Por medio de corrientes ascendentes y descendentes el metal lquido transporta calor desde el ncleo interno hasta el manto. Para que se hagan una idea, el movimiento es similar al que puede producirse en el agua hirviendo en una olla: al calentarse los metales fundidos en contacto con el ncleo interno, aumentan de volumen y su densidad disminuye. Entonces ascienden desplazando al fluido que se encuentra en la parte superior, ms fro y ms denso, que desciende hacia el ncleo interno.Ya estamos en condiciones de responder la pregunta de cmo la Tierra genera su propio campo magntico. El origen del campo se encuentra justamente en el ncleo externo y est causado por corrientes elctricas. Esto merece una explicacinMagnetismo y electricidad estn relacionados ntimamente y la existencia del campo magntico es una buena muestra de ello. Un dispositivo que ilustra el origen del campo es un electroimn, usado comnmente en electrodomsticos, en separadores de chatarra, etc. Un electroimn se fabrica enrollando un hilo conductor a modo de roscas de un tornillo alrededor de una barra metlica. Al hacer circular una corriente elctrica por el hilo, ste genera un campo magntico a travs de la barra, convirtindola en un imn.En el ncleo externo de nuestro planeta, las corrientes elctricas describen trayectorias helicoidales similares a las bobinas de los electroimanes (vase Figura adjunta), de tal forma que el campo magntico que inducen est orientado preferentemente segn el eje de rotacin N-S. Es la rotacin terrestre la que fuerza esa orientacin y es por ello por lo que los polos magnticos prcticamente coinciden con los geogrficos. De hecho, la posicin de los polos magnticos ha ido fluctuando alrededor de los geogrficos a lo largo de los tiempos. Actualmente, la diferencia entre ellos de tan solo unos 11, encontrndose el polo magntico boreal en el rtico canadiense.Si las corrientes son el origen del campo cul es el origen de las corrientes? Los geofsicos responden a esta pregunta recurriendo al llamadoefecto dinamo. Las dinamos son generadores elctricos: transforman movimiento en electricidad, como en las dinamos de las bicicletas. Cuando un material conductor de la electricidad se desplaza en el seno de un campo magntico, se inducen en l corrientes elctricas. En el caso de la Tierra, el conductor en movimiento seran los metales lquidos del ncleo externo y el campo magntico sera el propio campo magntico de la Tierra.Fjense que es como la pescadilla que se muerde la cola: un campo magntico (por el efecto dinamo) genera unas corrientes elctricas y stas a su vez (como un electroimn) generan el campo magntico, el mismo que de nuevo vuelve a generar las corrientes elctricas. Y as, indefinidamente. Ambos mecanismos estn, por tanto, acoplados, estableciendo un ciclo cerrado que ha sido capaz de mantenerse por s mismo durante millones de aos.Esta teora, debida fundamentalmente al fsico estadounidense de origen alemn Walter Elsasser, se denomina Teora de la Dinamo Auto-sostenida

El efecto dnamo es una teora geofsica que explica el origen del campo magntico principal de la Tierra como una dnamo auto-excitada (o auto-sustentada). En este mecanismo dnamo el movimiento fluido en el ncleo exterior de la Tierra mueve el material conductor (hierro lquido) a travs de un campo magntico dbil, que ya existe, y genera una corriente elctrica (el calor del decaimiento radiactivo en el ncleo induce el movimiento convectivo). La corriente elctrica produce un campo magntico que tambin interacta con el movimiento del fluido para crear un campo magntico secundario. Juntos, ambos campos son ms intensos que el original y yacen esencialmente a lo largo del eje de rotacin de la Tierra.El ejemplo de la figura ilustra cmo estos factores podran generar un campo magntico auto-sustentado. En (A) se supone primero que existe un campo magntico poloidal inicial (que yace en los planos meridianos). Luego se supone que la parte ms interna de la lnea del campo est metida en un fluido que rota ms rpidamente que las partes externas del fluido. En buenos conductores, las lneas del campo magntico estn casi congeladas en el fluido y tienden a moverse como se mueve el fluido. Despus de algunas rotaciones, una lnea del campo se "envolver" alrededor del eje de rotacin, creando un gran campo toroidal (uno que yace en planos perpendiculares al eje de rotacin). Como la conductividad no es perfecta, el bucle o rizo toroidal puede hacerse difuso a travs del fluido, desconectndose del campo poloidal original (B).Posteriormente, se considera el efecto del movimiento del fluido radial sobre el campo toroidal. En varios puntos en el ncleo lquido el fluido asciende en clulas guiadas por conveccin trmica. Este fluido ascendente lleva con l el campo magntico toroidal. Cuando asciende, la fuerza de Coriolis desva el fluido y le hace girar alrededor del eje central de la clula, con lo cual se enrolla el campo magntico. Despus de una rotacin de casi 270 las lneas del campo magntico empiezan a enrollarse alrededor de ellas mismas y pueden ser difusas a travs del conductor, desconectndose del rizo toroidal (C). En esta etapa, el rizo ascendente se orienta en un plano meridiano con el campo apuntando en la misma direccin que el campo original, es decir poloidal. Finalmente, pequeos rizos pueden surgir en un nico gran rizo, recreando el campo inicial poloidal (D). En clulas del fluido descendente, el campo toroidal se enrolla en la direccin opuesta y los rizos poloidales tienen polaridad opuesta. Si el proceso de descenso fuera exactamente simtrico, los rizos del campo producidos de esta manera cancelaran los rizos creados por el fluido ascendente. De esta forma, por el proceso para crear un campo neto de signo correcto, los rizos producidos por el fluido descendente deberan ser ms dbiles que los rizos resultantes del fluido ascendente.La teora dnamo fue propuesta por el fsico americano de origen alemn Walter M. Elsasser y el geofsico britnico Edward Bullard durante mediados de 1900. Aunque se propusieron otros mecanismos para la generacin del campo magntico, slo el concepto dnamo se considera seriamente hoy