principales variaciones del campo geomagnetico
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PRINCIPALES VARIACIONES DEL CAMPO GEOMAGNETICO
REALIZADO POR:
GAMERO DIAZ, RICARDO PAUL
GONZALES TAPIA, EDITH M.
RAMOS LEON, JHAN CARLO
SANCCA HALANOCA, ANGELA
VILCARANI TURPO, MIGUEL
UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN.
FACULTAD DE GEOLOGÍA ,GEOFÍSICA Y MINAS.
ESCUELA DE INGENIERÍA GEOFÍSICA.
TEMA:
VARIACIONES DEL CAMPO
GEOMAGNÉTICO EN DÍAS
TRANQUILOS
¿QUÉ SON LAS VARIACIONES
MAGNÉTICAS? Existen variaciones regulares muy cortas llamadas pulsaciones cuyo período es de un segundo a varios minutos y de las que todavía no puede darse una completa interpretación, variaciones diurnas que evolucionan con la intensidad de iluminación de la Tierra por el Sol, variaciones semianuales y anuales que alcanzan su punto máximo en marzo-abril y septiembre-octubre de las que se piensa que están asociadas a los equinoccios, y, por último, variaciones que se producen cada once años, que se cree están ligadas al ciclo de actividad solar (11 años).
HENRY GELLIBRAND(Londres, 1597- id., 1636) Astrónomo y matemático británico. Sus investigaciones en el campo de la astronomía le llevaron a descubrir que la orientación del norte de la brújula cambia con el tiempo, lo que constituyó la primera indicación de la variación de los ángulos de inclinación y declinación del campo magnético terrestre.
VARIACIONES DEL CMT
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.
Estudios permanentes que se realizan en cualquier observatorio demuestran que el campo magnético no es estable ni constante sino que esta variado con respecto del tiempo
El campo magnético de la Tierra tiene tendencia a trasladarse hacia el Oeste a razón de 19 a 24 km por año.
VARIACIONES DEL CMT
Variaciones temporales cortas en el campo magnético de la Tierra con frecuencias en el rango de milihertz (mHz) a varios hertz.
Las micropulsaciones se registran en un 50% de las tormentas magnéticas y la mayoría de los casos en su fase preliminar, cuando el campo geomagnético todavía no está muy alterado
Es una fuerte perturbación del campo magnético de la tierra ocasionada por intensas eyecciones de partículas ionizadas que se forman en la corona solar
•Es un ciclo que se da cada 11 años el cual hace que el sol presente diferentes anomalías
Una reversión geomagnética es un cambio en la orientación del campo magnético terrestre tal que las posiciones del polo norte y sur magnético se intercambian. Estos eventos, los cuales se cree que duran de cientos a miles de años, a menudo implican un descenso prolongado de la fuerza del campo magnético seguida por una recuperación rápida después de que la nueva orientación se ha establecido.
En días casi magnéticamente tranquilos se observan algunas veces en los magnetogramas alteraciones del campo magnéticas, su duración es de 1 a 2 horas, su origen se debe a un particular sistema de corrientes ionosfericas ;en la zona auroral, este sistema es tan intenso que se proyecta en la capa polar, así como también a medias altitudes
VARIACIÓN DE 27 DÍAS Y SUS HARMÓNICOSEl periodo de 27 días puede ser debido parcialmente a la tendencia de las tormentas magnéticas y perturbaciones que se repiten después de una rotación solar y también puede ser parcialmente relacionado con las mareas causadas por el movimiento orbital de la Luna.El Sol posee los siguientes periodos de rotaciones: En el ecuador : 27 días 6 horas 36 minutos = 27.28 días A 30º de latitud: 28 días 4 horas 48 minutos = 28.20 días A 60º de latitud: 30 días 19 horas 12 minutos = 30.80 días A 75º de latitud: 31 días 19 horas 12 minutos = 31.80 díasLa Luna gira alrededor de su eje aproximadamente en 27.32 días (mes sidéreo) y se traslada alrededor de la Tierra en el mismo intervalo de tiempo, de ahí que siempre observamos la misma cara.
Variación anual y semi – anualLos resultados del espectro de frecuencias puede verse en la figura 15, obtenidos a partir de los promedios mensuales desde el año 1922 al 2010. Se verifica el periodo principal de 1 año y sus harmónicos los periodos de 6, 4 y 3 meses.
El campo geomagnético deriva hacia el OesteLas 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. Las variaciones seculares se trazan en los mapas que se llaman ISOPORAS.
Un fenómeno de la variación secular hace referencia a que la distribución del campo geomagnético se mueve lentamente hacia el Oeste.
VARIACIÓN SECULAR
La curva inferior de la variación secular aparentemente cíclica de los cuatro siglos pasados no es representativa respecto con la curva superior
DECLINACIÓN SECULAR The Earth's magnetic field is
slowly changing on time scales that range from years to millennia. Such changes are referred to as secular variation. Secular variation was first recognized in 1634 when Gellibrand compared magnetic declination observations he had made at London with earlier observations. The observations of declination made at London over the years constitute one of the best records of secular variation.
CURVAS DE VARIACIÓN SECULAR
Figura: Variación secular de la declinación en Londres y París. Las líneas discontinuas corresponden a una extrapolación de sus valores (Gaibar - Puertas)
JERKS MAGNÉTICOS
Los Jerks geomagnéticos son cambios abruptos observados en la variación secular, ello delinea cambios opuestos a la tendencia normal de la variación secular. Generalmente es aceptado que ocurre en tiempos de escala de meses a pocos años y representa una reorganización de la tendencia de la variación secular y es de origen interno por lo que su manifestación es observada a escala global y muchos otros a escala regional. Estos cambios son observados principalmente en la variación secular de la componente D y componente Y, y en otras componentes dependiendo de la localización geográfica.
DERIVA HACIA EL OESTE
Es un fenómeno del cambio secular que solo se aprecian al comparar valores medios anuales durante varios años, hace referencia a que la distribución del campo Geomagnético se mueve lentamente hacia el Oeste, este fenómeno es observable en la componente D, su marcha hacia el oeste se deben a causas localizadas en el interior de la Tierra. En el Observatorio de Huancayo desde el año 1922 al 2010 (en 88 años) la Declinación se ha desplazado 9.96 grados en dirección hacia el Oeste, pasando en Julio de 1997 por norte geográfico respecto al Observatorio de Huancayo.
VARIACIÓN DIURNA
Se debe principalmente a que, durante el día, la radiación solar ioniza la ionosfera creándose corrientes eléctricas. Estas corrientes eléctricas en movimiento crean campos magnéticos que interaccionan con el campo magnético terrestre.La variación diurna o variación diaria solar tiene una magnitud del orden de 10 a 100nT.
VARIACIÓN DIURNA DEL CAMPO MAGNÉTICO
TERRESTRE
Es muy probable que la variación solar diurna sea debido al efecto del sol sobre las corrientes eléctricas de la atmósfera terrestre externa; las variaciones en estas corrientes ocasionan a su vez variaciones en el campo magnético que ellas inducen en la superficie terrestre.
ORIGEN DE LA VARIACIÓN DIURNA
Por esta correlación de la variación con el periodo de rotación terrestre, aquella es atribuida al sol y por eso se denomina variación diurna solar. Por término medio, esta variación de intensidad es del orden de 30 gammas, aunque su amplitud crece durante el verano en cada hemisferio.
CARACTERISTICAS DE LA VARIACIÓN DIURNA SQ
La variación diurna no es igual en cualquier punto de la tierra.
La intensidad esta en función de la latitud
Se puede decir el nivel h durante la noche es regular seguido de un aumento o descenso a las 6hl dependiendo si la estación esta por encima o debajo de la latitud en particular.
Alrededor de la latutud de 30-40 hay una inversion en el tiempomaximo del modelo sq ademas la latitud exacta es diferente para diferentes longitudes y estaciones
Cerca del ecuador a una inclinacion de 5 la amplitud de la variacion de h incrementa anormalmente casi al doble debido al efecto delelectrochorro ecuatorial.
El increento diario de h con la actividad solar llegando al doble de la maxima solar en comparacion con el minimo solar
El rango diario demuestra una variacion semianual con una maximaen equinoccios que se pronuncian mejor en el ecuador
La intenciadad del electrochorro es mas alto que la longitud de huancayo que en longitudes orientales
, como la estacion de trivandrum El maximo de la variacion de D ocurre en la mañana y mnimo en la
tarde para el emisferio norte y lo inverso para el hemisferio sur.
La intensidad del electrochorro se muestra mejor en Huancayo que en longitudes .orientales, como la estación de Trivandum.
El máximo de la variación de D ocurre en la mañana y mínimo en la tarde para el hemisferio norte y lo inverso para el hemisferio sur.
El Tiempo está expresado en Tiempo Universal Coordinado (UTC).
GRÁFICA DE LA VARIACIÓN DIARIA SEGÚN SU COMPONENTE
COMPONENTE H
COMPONENTE H
COMPONENTE D
VARIACIÓN DE POCOS DIAS
PERIODICIDAD DE POCOS DIAS
El periodo de 27 días fue determinado hace varias décadas
•Encuentra las líneas discretas de 27, 13.5, y 9 días, los cuales podrían ser encajados con armónicas esféricas a escala global y atribuye a las fluctuaciones en la intensidad del anillo de corriente magnetosferica.
AUTORES
Eckhardtet (1963)
Bhargava (1973)
Wilcox y
Ness (1965)
Banks (1969)
•Demuestra que la potencia de la onda de 27 días varía enormemente con la hora local encontrado un máximo en horas cercanas a medio día y también una asimetría antes y después de mediodía
•Estiman que la periodicidad de 27 días y sus armónicas están relacionadas a la estructura del campo magnético interplanetario a través de los cambios en las características del viento solar.
•Realizaron un análisis de los valores de H e informaron un periodo de 13.5 días
El periodo de 27 días puede ser debido parcialmente a la tendencia de las tormentas magnéticas y perturbaciones que se repiten después de una rotación solar y también puede ser parcialmente relacionado con las mareas causadas por el movimiento orbital de la Luna.
El Sol posee los siguientes periodos de rotaciones: En el ecuador: 27 días 6 horas 36 minutos = 27.28 días
A 30º de latitud: 28 días 4 horas 48 minutos = 28.20 días
A 60º de latitud: 30 días 19 horas 12 minutos = 30.80 días
A 75º de latitud: 31 días 19 horas 12 minutos = 31.80 días
La Luna gira alrededor de su eje aproximadamente en 27.32 días (mes sidéreo) y se traslada alrededor de la Tierra en el mismo intervalo de tiempo, de ahí que siempre observémosla misma cara. Además nuestro satélite completa una revolución relativa al Sol.
EJEMPLO:
La figura siguiente muestra el Análisis espectral para las tres componentes de las variación principal periodo de 27.3 días y sus respectivos harmónicosde 13.6, 9.1, 6.8 y 5.5 días, obtenidos a partir de los promedios diarios de losdatos del año 2010.
De los datos de minuto se extrae el índice de actividad magnética (índice K)entre los años 2002 al 2010, el análisis espectral de la actividad magnéticadiaria es mostrado en la figura de abajo identificándose el periodo principal de 27.3 días y sus respectivos cuatro harmónicos (13.5, 9.1, 6.8 y 5.5. días).
Figura a: Espectro de frecuencias de la variación de 27-dias y sus harmónicos,a partir de promedios diarios del año 2010.
Figura b: Espectro de frecuencias de la variación de 27-días y sus harmónicos, a partir de datos de índice K diarios desde el año 2002al 2010.
Se analiza la periodicidad de 27 días para la actividad geomagnética y tres parámetros del viento solar. Las variaciones en frecuencia y tiempo se estudian a partir de la transformada wavelet. Se utiliza el índice actividad geomagnética aa, la intensidad del campo magnético (B), la densidad (d) y la velocidad (v) del viento solar y elnúmero de manchas solares (Rz) es un fenómeno superficial que aparece debido a los cambios de la actividad solar durante larotación del Sol.
La distribución de las regiones magnéticamente activas en la superficiesolar no es homogénea, sino que tienden a formarse en longitudes preferenciales. Esta tendencia de estas regiones activas a agruparse
en ciertas longitudes ha sido ampliamente estudiada.
Estas zonas activas se pueden observar aún luego de varias rotacionessolares (Bogart, 1982; Bai, 1987). Por lo tanto, la periodicidad de 27 días se ve reflejada tanto en el Sol como en los parámetros de actividadGeomagnética detectados en la Tierra ; además halló regiones
Superactivas que giran con una periodicidad constante de 23,7 días.
Esto podría deberse a que las fuentes de la actividad están en capasinteriores que rotan con esa periodicidad; a partir del estudio de erupciones solares, propusieron un período fundamental de 25,5 días resultante de dos centros activos querotan alrededor de un eje inclinado 40º, dando lugar a la conocidaperiodicidad de 154 días.
VARIACIONES ANUALES
VARIACIÓN ANUAL Y SEMI – ANUAL
Los resultados del espectro de frecuencias puede verse en la siguiente figura , obtenidos a partir de los promedios mensuales desde el año 1922 al 2010. Se verifica el periodo principal de 1 año y sus harmónicos los periodos de 6, 4 y 3 meses.
Figura: Espectro de frecuencias de la variación de 1-año y sus harmónicos.
VARIACIÓN DE POCOS AÑOS
VARIACIÓN DE 11 Y 22 AÑOS
Estas variaciones son producidas por fuentes externas principalmente por el Sol. El Sol posee distintos ciclos entre los que podemos identificar el ciclo de 10.7 años (ciclo de actividad solar), el de 21.3 años (ciclo magnético solar), de 42.7 años (ciclo de predominancia) y de 85.3 años (ciclo de asimetría). Así mismo identificamos los harmónicos (variaciones acomodas en un rango o frecuencia de emisión) del ciclo principal de 10.7 años de 5.35 y 3.57 años. El espectro de frecuencia es obtenido a partir de los promedios anuales desde el año 1922 al 2010, como se muestra en la figura.
Figura: Espectro de frecuencias de los ciclos solares.
VARIACIONES LUNARES DIARIAS
VARIACIONES LUNARES DIARIASNotas históricas: En el año 1841, M. Kreil anunció, en la
Sociedad de Ciencias de Bohemia, la presencia de variaciones lunares en los registros de Praga del campo geomagnético tranquilo. A partir de ese momento fueron muchos los científicos interesados en el estudio de este tipo de variaciones.Aunque a lo largo de los años han aparecido gran cantidad de publicaciones sobre los efectos lunares sobre el campo geomagnético, sólo se mencionarán algunas de las más importantes. Van Bemmelin (1912, 1913) fue el primero en aplicar técnicas basadas en el uso de armónicos esféricos al estudio del campo lunar. Unos pocos años más tarde, Chapman (1919) propondría un análisis mucho más detallado. En el año 1955, Maeda y en 1956, Kato calcularon la distribución de vientos en la ionosfera responsable del efectogeomagnético lunar.
CORRIENTES Y CAMPOS DE LA VARIACIÓN LUNAR
Orígenes:Las variaciones geomagnéticas lunares aparecen debido a un proceso de dinamo ionosférica similar al que da lugar a la Sq.El principal efecto geomagnético observado de las mareas lunares es atribuible a tres circunstancias físicas: El empuje gravitacional de la Luna sobre la
atmósfera terrestre y sobre los océanos Las variaciones diarias (debidas a la actividad
solar) y estacionales de la ionosfera La inducción de corrientes en las partes
conductoras de la Tierra.
Vista desde el polo norte, la Luna rota alrededor de la Tierra en sentido contrario que las agujas del reloj (con un periodo sideral de 27.32 días) en la misma dirección que la Tierra gira sobre su propio eje y orbita alrededor del Sol.
Los movimientos de marea del océano también generan corrientes de dinamo eléctrica en el agua salada conductora, contribuyendo estas corrientes a los cambios observados en el campo magnético (Larsen y Cox, 1966; Larsen, 1968). El hecho de que por la noche aparezcan variaciones lunares se ha utilizado para separar la parte de la dinamo oceánica de la perturbación magnética lunar (Malin, 1969 y 1970).
Variaciones geomagnéticas diarias lunares y los cuatro armónicos de Fourier para la componente D (izquierda), H (centro) y Z (derecha) en Huancayo (Perú) de día (parte superior) y cerca de medianoche solar (parte inferior) entre Febrero y Marzo de 1966. Quedan eliminadas, en esta representación, las dos horas anteriores y posteriores al amanecer y al anochecer, para así evitar la mezcla de las contribuciones diurnas y nocturnas (Matsushita y Campbell, 1972)
Existen claras variaciones anual y semianual de la amplitud y fase de L2. Tales cambios son más un efecto de los cambios en la conductividad de la ionosfera que de las fuerzas de marea.La siguiente Figura muestra los valores mensuales de la componente L2 de H en Sitka, Alaska. Así mismo, se indican las representaciones de Fourier de las ondas anual y semianual que mejor ajustan la variación. La dependencia de L con la latitud es semejante a la de Sq: La variación de H es máxima en el Ecuador magnético, mientras que la Z aumenta con la latitud. Las variaciones de D, H y Z son máximas en los meses de Verano tanto en el hemisferio norte como en el sur.
Valores mensuales de la amplitud de la componente lunar semidiurna para H en Sitka, Alaska, en 1965 (escala a la izquierda). También se muestran el nivel diario medio, la variación anual y la variación semianual de un análisis de Fourier de estos niveles mensuales (escala a la derecha), así como la composición de estas tres curvas (la línea más gruesa es el ajuste de Fourier). (Campbell, 1980)
Sistemas de corriente externa de Lo para los cuatro términos armónicos (m=1,4) con respecto a latitudes geomagnéticas y tiempo lunar: (a) en Invierno; (b) en Primavera y Otoño; en Verano (c); (d) y para el promedio anual. El intervalo entre contornos es de 2 kA, y los signos positivos y negativos indican direcciones de corriente en sentido contrario a las agujas del reloj y en sentido de las agujas del reloj, respectivamente. (Matsushita y Xu, 1984)
INFLUENCIA DE OTROS PARÁMETROS
En el caso del presente trabajo, primeramente se analizaron, para cada una de las tres componentes del campo geomagnético, todos los datos conjuntamente, y posteriormente se dividieron en varios grupos, de acuerdo con distintos fines. A continuación se enumeran las diferentes divisiones realizadas:1. Meses de Lloyd: Los datos se dividen en tres categorías,
dependiendo de cuál sea el mes del año al que pertenecen. Las tres categorías son:
Meses D: A esta categoría pertenecen los meses de noviembre, diciembre, enero y febrero. Se trata, por tanto, de los meses de Invierno.
Meses E: Están incluidos en este apartado los meses de marzo, abril, septiembre y octubre. Dentro de este período tienen lugar los Equinoccios.
Meses J: Pertenecen a esta categoría los meses de mayo, junio, julio y agosto. Se trata, por tanto, de los meses de Verano.
2. Meses del año: También se han analizado separadamente los datos disponibles de cada uno de los meses del año.3. Número de manchas solares: Dependiendo de la media mensual del número de manchas solares, los datos se dividirán en dos grupos: Se considera que, por encima de una media mensual del número de manchas solares R igual a 50, el mes correspondiente es activo (alta actividad solar). Por otro lado, si esta media es menor que 50, el mes es considerado tranquilo. Esta misma división ha sido anteriormente utilizada por otros autores como Huang (1980).4. Número de manchas solares + meses de Lloyd: De acuerdo con esta división, se obtienen 6 grupos distintos de datos: Cada una de las series producto de la separación del apartado 3 se divide en otras 3, dependiendo del mes de Lloyd a que correspondan los datos.
BIBLIOGRAFÍA http://www.portalplanetasedna.com.ar/magnetismo.htm http://www.geociencias.unam.mx/~rmolina/
Paleomagnetismo-html/magpaleo.html http://www.portalplanetasedna.com.ar/magnetismo.htm html/magpaleo.html http://geomag.gly.fsu.edu/~parker/1000/seis/
1000seis.htm http://pubs.usgs.gov/publications/text/developing.html http://pubs.usgs.gov/publications/ http://www.caosyciencia.com/visual/fla.php?id_fla=228 http://www.minas.upm.es/fundacion/jgs/images/pdf/
otros/2002/MCueto.pdf
GRACIAS