Te explicamos qué es el magnetismo terrestre, sus propiedades y su estudio. Además, cómo se lo mide y cómo afecta la vida en el planeta.
¿Qué es el magnetismo terrestre?
El magnetismo terrestre es el fenómeno natural por el cual la Tierra genera y mantiene un campo magnético a su alrededor. Este campo magnético es esencial para varios aspectos de la vida en el planeta.
La estructura interna más profunda de la Tierra está compuesta por el núcleo interno sólido y el núcleo externo líquido, ambos conformados principalmente de hierro y níquel. Las corrientes de convección en el núcleo externo, combinadas con la rotación de la Tierra, producen corrientes eléctricas en el metal líquido. Estas corrientes eléctricas, a su vez, generan el campo magnético terrestre.
Se trata de un campo magnético polar (con polo norte y polo sur), que tiene su origen en el interior del planeta. Estos polos magnéticos no coinciden exactamente con los polos geográficos, y se pueden mover e invertir a lo largo del tiempo debido a la dinámica del núcleo terrestre.
- Ver además: Capas de la Tierra
Historia del estudio del magnetismo terrestre
El magnetismo como fuerza física es conocido desde tiempos remotos. Sus efectos se han estudiado desde el siglo XII, en la navegación con brújula. Sin embargo, el primero en abordarlo como característica de la Tierra fue Carl Friedrich Gauss, en el siglo XIX. Este matemático alemán estudió el campo magnético terrestre por primera vez y concluyó que su fuente provenía del núcleo terrestre mismo.
En la actualidad, la explicación más aceptada sobre el origen del magnetismo terrestre recibe el nombre de “hipótesis del dínamo”. Esta teoría postula que la interacción entre las corrientes de convección en el núcleo externo de la Tierra y la rotación terrestre genera el campo magnético del planeta.
La magnetósfera
La magnetósfera es la región magnética que rodea a la Tierra, en la que se produce el choque entre el campo magnético terrestre y las partículas de alta energía emitidas por el Sol, conocidas como “viento solar”.
Todos los planetas del sistema solar que poseen un campo magnético cuentan también con una magnetósfera: Mercurio, Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno.
Sus principales características son:
- Forma y estructura. La magnetósfera terrestre tiene una forma aproximadamente esférica y se extiende más allá de la atmósfera de la Tierra. Su estructura está influenciada por la interacción del viento solar con el campo magnético terrestre.
- Funciones. El campo magnético de la Tierra, generado principalmente por el núcleo externo de hierro líquido, se extiende en el espacio y forma la magnetósfera. Este campo actúa como un escudo protector contra las partículas cargadas del viento solar y de otras fuentes cósmicas.
- Interacción con el viento solar. El viento solar, compuesto principalmente por partículas cargadas y ráfagas de radiación, fluye constantemente desde el Sol hacia el espacio interplanetario. Cuando el viento solar choca con la magnetósfera, se produce una interacción que da lugar a fenómenos como las auroras boreales y la formación de colas magnéticas.
Propiedades del magnetismo terrestre
El campo magnético del planeta tiene las siguientes propiedades:
- Intensidad. La intensidad del campo magnético terrestre es mayor en los polos y menor en el ecuador.
- Inclinación. La inclinación se refiere al ángulo que hay entre las líneas del campo magnético y la superficie de la Tierra. Esta inclinación varía desde una posición casi vertical en los polos hasta una horizontal en el ecuador. Esto ocurre porque la dirección del campo magnético en el polo norte magnético apunta hacia abajo y, a medida que se desplaza hacia el ecuador magnético, se inclina progresivamente hacia arriba.
- Dipolaridad. El campo magnético posee un polo norte y un polo sur, que no coinciden del todo con los polos geográficos, pero se les aproximan. El lugar de ubicación de estos polos ha variado a lo largo del tiempo.
Variaciones del campo magnético
El norte del campo magnético terrestre varía su posición geográfica de manera muy lenta pero perceptible. Este fenómeno ocurre de dos modos:
- Variaciones a corto plazo. El campo magnético terrestre varía su posición mínima pero constantemente. Estos cambios se relacionan con las variaciones periódicas del flujo magnético en el interior del planeta o de fenómenos magnéticos en su exterior.
- Variaciones a largo plazo. Se conocen como variaciones seculares y son más notables que las de corto plazo. Pueden abarcar décadas o incluso siglos. Implican movimientos significativos de los polos magnéticos y cambios en la intensidad del campo magnético.
A lo largo de la historia del planeta, se produjeron cambios significativos en la orientación del campo magnético terrestre, como las denominadas inversiones de polaridad magnética o inversiones geomagnéticas. Estos eventos tienen intervalos que varían desde los 100.000 hasta los 50 millones de años.
Durante una inversión magnética, el polo norte magnético se convierte en el polo sur magnético, y viceversa. Estas inversiones se identifican a través del estudio de registros geológicos, especialmente en rocas llamadas “magnetitas”. El evento Brunhes-Matuyama, uno de los más recientes de este tipo, ocurrió hace aproximadamente 780.000 años.
Importancia del magnetismo terrestre
El campo magnético terrestre desempeña un papel crucial para la vida en el planeta. Algunas de sus funciones más importantes son:
- Protección contra partículas solares. El campo magnético actúa como una barrera protectora contra el viento solar, que es una corriente de partículas cargadas provenientes del Sol. De ese modo, se protege la vida en el planeta del efecto de estas partículas, que podrían ser potencialmente cancerígenas para los seres humanos.
- Navegación. El campo magnético es esencial para la navegación. Las brújulas utilizan el campo magnético terrestre para proporcionar orientación, lo que ha permitido la navegación marítima y terrestre a lo largo de la historia.
- Investigación geofísica. El estudio del campo magnético terrestre proporciona información sobre la estructura y la dinámica interna de la Tierra. Además, las rocas contienen registros del campo magnético terrestre en el momento de su formación. El estudio del paleomagnetismo en las rocas ayuda a los científicos a reconstruir la historia de las inversiones geomagnéticas y otros cambios en el campo magnético a lo largo del tiempo.
- Orientación de los animales. Muchos animales, especialmente las aves, utilizan el campo magnético terrestre para la orientación durante sus viajes migratorios.
¿Qué es la magnetorrecepción? La magnetorrecepción es una capacidad que tienen algunos animales para orientarse gracias al magnetismo terrestre y que les sirve para ubicar sitios donde anidar o alimentarse. Diversas investigaciones descubrieron que dichas especies tienen estructuras biológicas especializadas en el tejido cerebral que les permiten detectar el campo magnético terrestre. Esta es la razón por la cual los animales migratorios siguen siempre una misma trayectoria. Cuentan con capacidad de magnetorrecepción distintas especies de aves, tortugas, ballenas y otros animales acuáticos.
Medición del campo magnético
En la actualidad, el campo magnético terrestre se mide con diferentes tecnologías e instrumentos. Algunos de ellos son:
- Magnetómetros de flujo de protones. Determinan la intensidad del campo magnético a través de la medición del flujo de protones que interactúan con este. El número de protones que pasan a través de un detector proporciona información sobre la intensidad del campo magnético.
- Magnetómetros de resonancia magnética nuclear (RMN). Utilizan principios de resonancia magnética nuclear para medir la intensidad del campo magnético. Estos magnetómetros se usan en investigaciones científicas y mediciones de alta precisión.
- Satélites y observatorios magnéticos terrestres. Son satélites equipados con magnetómetros que realizan mediciones globales del campo magnético terrestre desde el espacio. Además, los observatorios geomagnéticos distribuidos en diferentes ubicaciones del planeta también contribuyen a la monitorización continua del campo magnético.
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Referencias
- 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/
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