Magnetismo terrestre

Vamos explicar o que é o magnetismo terrestre, suas propriedades e como ele é estudado. Além disso, como é medido e como afeta a vida no planeta.

O que é magnetismo terrestre?

O magnetismo terrestre é o fenômeno natural pelo qual a Terra gera e mantém um campo magnético ao seu redor. Este campo magnético é essencial para vários aspectos da vida no planeta.

A estrutura interna mais profunda da Terra é composta pelo núcleo interno sólido e pelo núcleo externo líquido, ambos constituídos principalmente de ferro e níquel. As correntes de convecção no núcleo externo, combinadas com a rotação da Terra, produzem correntes elétricas no metal líquido. Estas correntes elétricas, por sua vez, geram o campo magnético terrestre.

Trata-se de um campo magnético polar (com um polo norte e um polo sul), que se origina no interior do planeta. Estes polos magnéticos não coincidem exatamente com os polos geográficos e podem se mover e se inverter com o tempo devido à dinâmica do núcleo da Terra.

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História do estudo do magnetismo terrestre

O magnetismo como força física é conhecido desde a Antiguidade. Seus efeitos têm sido estudados desde o século XII, na navegação por bússola. Entretanto, o primeiro a abordá-lo como uma característica da Terra foi Carl Friedrich Gauss, no século XIX. Este matemático alemão estudou o campo magnético da Terra pela primeira vez e concluiu que sua fonte vinha do próprio núcleo terrestre.

Atualmente, a explicação mais amplamente aceita para a origem do magnetismo da Terra é a chamada “hipótese do dínamo”. Esta teoria postula que a interação entre as correntes de convecção no núcleo externo da Terra e a rotação terrestre gera o campo magnético do planeta.

A magnetosfera

A magnetosfera é a região magnética que circunda a Terra, onde ocorre a colisão entre o campo magnético da Terra e as partículas de alta energia emitidas pelo Sol, conhecidas como “vento solar”.

Todos os planetas do Sistema Solar que possuem um campo magnético também contam com uma magnetosfera: Mercúrio, Júpiter, Saturno, Urano e Netuno.

 Suas principais características são:

• Forma e estrutura. A magnetosfera terrestre tem formato aproximadamente esférico e se estende além da atmosfera da Terra. Sua estrutura é influenciada pela interação do vento solar com o campo magnético terrestre.
• Funções. O campo magnético da Terra, gerado principalmente pelo núcleo externo de ferro líquido, se estende até o espaço e forma a magnetosfera. Este campo atua como um escudo protetor contra partículas carregadas do vento solar e de outras fontes cósmicas.
• Interação com o vento solar. O vento solar, composto principalmente de partículas carregadas e explosões de radiação, flui constantemente do Sol para o espaço interplanetário. Quando o vento solar colide com a magnetosfera, ocorre uma interação que resulta em fenômenos como a aurora boreal e a formação de caudas magnéticas.

Propriedades do magnetismo terrestre

O campo magnético do planeta tem as seguintes propriedades:

• Intensidade. A intensidade do campo magnético da Terra é maior nos polos e menor no equador.
• Inclinação. A inclinação se refere ao ângulo entre as linhas do campo magnético e a superfície da Terra. Esta inclinação varia de quase vertical nos polos a horizontal no equador. Isto ocorre porque a direção do campo magnético no polo norte magnético aponta para baixo e, à medida que se move em direção ao equador magnético, ele se inclina progressivamente para cima.
• Polaridade. O campo magnético tem um polo norte e um polo sul, que não coincidem exatamente com os polos geográficos, mas estão próximos a eles. A localização desses polos tem variado ao longo do tempo.

Variações no campo magnético

O norte do campo magnético terrestre varia sua posição geográfica muito lentamente, mas de forma perceptível. Este fenômeno ocorre de duas maneiras:

• Variações de curto prazo. O campo magnético da Terra varia sua posição de forma mínima, mas constante. Estas mudanças estão relacionadas a variações periódicas do fluxo magnético no interior do planeta ou a fenômenos magnéticos no seu exterior.
• Variações de longo prazo. São conhecidas como variações seculares e são mais perceptíveis do que as de curto prazo. Podem se estender por décadas ou até séculos. Implicam movimentos significativos dos polos magnéticos e mudanças na intensidade do campo magnético.

Ao longo da história do planeta, ocorreram mudanças significativas na orientação do campo magnético terrestre, como as chamadas inversões de polaridade magnética ou inversões geomagnéticas. Esses eventos têm intervalos que variam de 100 mil a 50 milhões de anos.

Durante uma inversão magnética, o polo norte magnético se torna o polo sul magnético e vice-versa. Essas inversões são identificadas por meio do estudo de registros geológicos, especialmente em rochas chamadas “magnetitas”. O evento Brunhes-Matuyama, um dos mais recentes desse tipo, ocorreu há aproximadamente 780 mil anos.

Importância do magnetismo terrestre

O campo magnético terrestre desempenha um papel fundamental para a vida no planeta. Algumas de suas funções mais importantes são:

• Proteção contra partículas solares. O campo magnético atua como uma barreira protetora contra o vento solar, que é um fluxo de partículas carregadas provenientes do Sol. Desta forma, protege a vida no planeta do efeito dessas partículas, que podem ser potencialmente carcinogênicas para os seres humanos.
• Navegação. O campo magnético é essencial para a navegação. As bússolas usam o campo magnético da Terra para fornecer orientação, o que tem possibilitado a navegação marítima e terrestre ao longo da história.
• Pesquisa geofísica. O estudo do campo magnético da Terra fornece informações sobre a estrutura e a dinâmica interna do planeta. Além disso, as rochas contêm registros do campo magnético da Terra no momento de sua formação. O estudo do paleomagnetismo em rochas ajuda os cientistas a reconstruir a história das reversões geomagnéticas e outras mudanças no campo magnético ao longo do tempo.
• Orientação animal. Muitos animais, especialmente pássaros, usam o campo magnético terrestre para se orientar durante suas jornadas migratórias.

O que é magnetorecepção? A magnetorrecepção é a capacidade de alguns animais de se orientarem por meio do magnetismo terrestre e de localizarem locais de nidificação ou alimentação. Diversas pesquisas descobriram que estas espécies têm estruturas biológicas especializadas em seu tecido cerebral que lhes permitem detectar o campo magnético terrestre. É por isso que os animais migratórios sempre seguem a mesma trajetória. Diferentes espécies de pássaros, tartarugas, baleias e outros animais aquáticos contam com recursos de magnetorecepção.

Medição do campo magnético

Atualmente, o campo magnético terrestre é medido com diferentes tecnologias e instrumentos, por exemplo:

• Magnetômetros de prótons. Determinam a intensidade do campo magnético medindo o fluxo de prótons que interagem com ele. O número de prótons que passam por um detector fornece informações sobre a intensidade do campo magnético.
• Magnetômetros de ressonância magnética nuclear (NMR). Utilizam os princípios da ressonância magnética nuclear para medir a intensidade do campo magnético. Estes magnetômetros são usados para pesquisa científica e medições de alta precisão.
• Satélites e observatórios magnéticos terrestres. São satélites equipados com magnetômetros que fazem medições globais do campo magnético terrestre a partir do espaço. Além disso, os observatórios geomagnéticos distribuídos em diferentes locais do mundo também contribuem para o monitoramento contínuo do campo magnético.

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Referências

• Fisher, A. (2022). Así es el campo magnético terrestre: la coraza natural que nos protege de las tormentas geomagnéticas y la radiación cósmica. National Geographic en Español. https://www.ngenespanol.com/
• National Geographic España. (2023). La alteración de los polos magnéticos desconcierta a los investigadores. https://www.nationalgeographic.com.es/
• SINC, Ciencia Contada en Español. (2009). La brújula magnética del cerebro de las aves orienta sus viajes a través de la Tierra. https://www.agenciasinc.es/