Campo Magnético de la Tierra – Definición, Causas, Componentes

Si alguna vez has usado una brújula (ya sea mecánica clásica o incorporada en tu smartphone), sabrás que siempre apunta al norte. Si cuelgas un imán de nevera del techo, también apuntará al norte. ¡Esto implica que el suelo bajo tus pies genera un campo magnético a nuestro alrededor!

¿Qué es un imán?

Imán es cualquier material que tiene su propio campo magnético. El campo magnético es de naturaleza vectorial y está presente en la vecindad de un imán, corriente eléctrica o un campo eléctrico cambiante. Todas las propiedades magnéticas están presentes dentro del campo magnético y es el componente de la fuerza electromagnética, una de las fuerzas fundamentales de la naturaleza. El campo magnético es invisible pero es el único responsable de la propiedad más notable de un imán, atraer objetos hacia él.

El imán se divide principalmente en tres categorías que son:

1. Imán permanente : un imán hecho de un material que está permanentemente magnetizado y crea su propio campo magnético constante. Los materiales que pueden magnetizarse se llaman ferromagnéticos. Ejemplos de tales materiales son el hierro, el níquel y el cobalto.  
2. Imán temporal : imán que permanece imantado durante un breve período de tiempo. Los materiales utilizados para fabricar estos imanes son generalmente materiales blandos que tienen propiedades magnéticas bajas. Cuando un imán fuerte o permanente los atrae, se magnetizan por un corto período de tiempo.
3. Electroimán : un imán en el que se produce un campo magnético por la corriente que fluye en él. El electroimán más común es el alambre enrollado en una bobina; cuando la corriente fluye a través del cable, se crea un campo magnético dentro de la bobina. Desaparece en cuanto se corta la corriente. Los electroimanes se utilizan principalmente en dispositivos como motores, generadores y discos duros.

El magnetismo es la fuerza de jalar o empujar cuando dos imanes se mantienen uno cerca del otro.

magnetismo de la tierra

Como todos sabemos, el pin de una brújula siempre apunta en dirección al norte. Todas las brújulas tienen un imán en su interior, y si un imán se mueve por sí solo, eso significa que está bajo la influencia de algún campo magnético. Esto sugiere que tenemos un campo magnético a nuestro alrededor todo el tiempo. Este campo es generado por la Tierra.  

El polo sur magnético de la Tierra está en el polo norte geográfico, y el polo norte magnético está en el polo sur geográfico. Esta es la razón por la cual el imán de la brújula apunta hacia la dirección Norte, ya que el polo Sur del imán terrestre atrae al polo Norte de la brújula.

El campo magnético de la Tierra sube a millones de kilómetros en el espacio profundo, y se parece más a un imán de barra. Este campo magnético se extiende a distancias muy largas y es muy amplio, pero es muy débil en términos de fuerza, es de solo 40000 nT, mientras que un imán común es de 10000000 nT. El campo magnético de la Tierra es muy necesario para nosotros, ya que funciona como una capa protectora para la Tierra, también repele y atrapa las partículas cargadas del Sol.  

Causas del Magnetismo de la Tierra

• El núcleo de la Tierra es muy caliente y contiene muchos minerales y metales en estado fundido. Dichos minerales son el hierro fundido y el níquel. El núcleo de la Tierra es muy caliente y mantiene hirviendo estos minerales continuamente, este calentamiento continuo provoca convección en ellos, lo que produce un proceso conocido como corrientes de convección. Estas corrientes transportan las partículas cargadas y producen el campo magnético.
• El campo magnético desvía las partículas cargadas ionizadas provenientes del sol, llamadas viento solar. Estos vientos son capaces de entrar en nuestra atmósfera y destruirla lentamente. Los campos magnéticos evitan que entren en la atmósfera terrestre y hacen posible la vida en la Tierra. Marte no tiene su campo magnético, por lo que la vida no es posible allí.
• Como se indicó anteriormente, los polos magnéticos de la Tierra no coinciden con los polos geográficos. El polo sur magnético se encuentra en Canadá, mientras que el polo norte magnético se encuentra en la Antártida. Los polos magnéticos están inclinados 10 grados con respecto al eje de rotación de la Tierra.  

Teoría del Magnetismo de la Tierra

Hay dos teorías presentes sobre la posible razón del magnetismo de la tierra, son:

1. El efecto dínamo : la parte exterior del núcleo de la Tierra tiene hierro y otros metales pesados ​​en estado fundido. La influencia de la gravedad solidifica el núcleo interno. Los metales en estado fundido en la capa externa se mueven, provocando una corriente eléctrica. Esta corriente eléctrica produce líneas de campo magnético. Este efecto se conoce como el efecto Dynamo.
2. Ionización de la capa exterior : como sabemos, la Tierra gira sobre su propio eje y alrededor del Sol. Esta rotación produce corriente eléctrica a medida que se ioniza la capa exterior de la Tierra. Estos iones se mueven, por lo que producen magnetismo. Pero, este campo magnético es muy débil, por lo que el efecto Dynamo es una teoría más aceptable.

Componentes del Magnetismo de la Tierra

La dirección y magnitud del campo magnético terrestre depende de tres componentes:

1. Declinación magnética – Como sabemos, el Norte magnético y el Norte geográfico no coinciden en la Tierra. El ángulo entre el norte magnético y el norte geográfico se llama declinación magnética. En el plano horizontal, el norte geográfico nunca es fijo, cambia según la posición en la superficie de la Tierra, por lo que la declinación magnética también cambia según la posición en la Tierra.

2. Inclinación magnética – El ángulo que forma el plano horizontal sobre la superficie terrestre se conoce como inclinación magnética. También se conoce como ángulo de buzamiento. En el ecuador magnético, el ángulo de inclinación es de 0 grados y en los polos magnéticos es de 90 grados.

  

3. Componente horizontal del campo magnético terrestre : hay dos componentes que explican la magnitud del campo magnético terrestre:

• Componente Horizontal (H), y
• Componente Vertical (V).

Fórmula para el campo magnético de la Tierra

La intensidad magnética del campo magnético terrestre forma un ángulo con el eje horizontal conocido como ángulo de buzamiento (δ). La fuerza del campo magnético de la Tierra se puede dividir en dos componentes:

• bronceado A = B _V / B _H ,
• sen A = B _V /B, y 
• porque A = B _H /B

Como sabemos, sen ² A + cos ² A = 1

⇒ segundo _H ² / ^{segundo 2} + segundo _V ² / ^{segundo 2}  = 1

De este modo, 

B = (B _H ² +B _V ² ) ^1/2

Variaciones en el campo magnético de la Tierra

1. Variación Secular : Cada 960 años, ocurre un cambio en el eje magnético, debido a su giro alrededor de su propio eje.
2. Variación Diaria y Anual – Diariamente, los rayos ultravioleta del Sol ionizan la atmósfera terrestre. Como resultado, se genera la corriente y esta corriente produce campos magnéticos. Esta es una variación diaria y anual.
3. Ciclo de manchas solares de once años : hay una región en el Sol donde está presente un fuerte campo magnético. Cada once años, la Tierra se enfrenta a esa región, debido a que el campo magnético de la Tierra se enfrenta a variaciones.
4. Variaciones Lunares – Junto con el Sol, la Luna también tiene una gran influencia en la actividad Magnética de la Tierra. Durante un eclipse lunar, la capa ionizada de la Tierra entra en movimientos de marea, lo que provoca variaciones en el campo magnético de la Tierra. Esta variación se llama variación lunar.  
5. Variación Irregular y Aperiódica – A veces, la actividad Solar del Sol es más activa y la radiación que llega durante este tiempo, ioniza aún más la atmósfera. Esto causa corriente cuando la Tierra gira y da como resultado el campo magnético.

Problemas de muestra

Problema 1: ¿Por qué la Tierra tiene un campo magnético?

Solución:

Hay varias teorías presentes para esto, sin embargo, solo dos son teorías principales. La corriente generada debido al movimiento de elementos fundidos dentro de la Tierra es responsable del campo magnético. El movimiento de partículas ionizadas en la atmósfera terrestre es responsable de producir corriente, lo que produce un campo magnético.

Problema 2: ¿Varía el campo magnético de la Tierra en diferentes lugares?

Solución:

Sí, el campo magnético de la Tierra depende de la ubicación y la hora. El campo magnético se observa mediante satélites y observatorios de todo el mundo.

Problema 3: ¿Qué es la inversión geomagnética?

Solución:

La inversión geomagnética ocurre cuando el polo norte magnético y el polo sur magnético se intercambian.

Problema 4: ¿Cuáles son los componentes horizontales del campo magnético terrestre y el ángulo de inclinación en el lugar donde una aguja magnética se mantiene libre para girar en un plano vertical?

Solución:

Como la aguja magnética se mantiene libre para girar, el componente horizontal es de 0 grados. El ángulo de inclinación en tal lugar sería de 90 grados.

Problema 5: ¿Cuándo es el ángulo de buzamiento igual a 45 grados en un lugar?

Solución:

El ángulo de inclinación es de 45 grados en el lugar donde los componentes vertical y horizontal del campo magnético terrestre son iguales.