En un artículo previo se comentó que el inglés William Gilbert, en el año 1600, había logrado dar explicación a por qué las brújulas apuntaban siempre al norte, al considerar que nuestro planeta se comporta como un gigantesco imán. Como los polos de igual signo se repelen y los de signo contrario se atraen, hacia donde apunta el norte de la aguja, debe ser en realidad un polo sur; se le llama norte por razones históricas (ver figura). En la WEB aún aparecen muchas confusiones al respecto.
El ángulo que forman las líneas de inducción con una recta paralela a la superficie en cada punto de la Tierra es la inclinación del campo en ese punto. Es cero en el ecuador y perpendicular en los polos magnéticos. También se mencionó que los polos magnéticos del planeta no coinciden con los geográficos (declinación), y que su posición cambia notablemente con el transcurso del tiempo (deriva polar). En las últimas décadas el desplazamiento del norte magnético ha aumentado de 15 a 50-55 km/año; en los años más recientes lo hecho casi en línea recta hacia el norte. En 2020 se encontraba a 390 km del norte geográfico y se movía en dirección a Siberia, (ver figura).
Se presume que el desplazamiento lo ocasionan flujos turbulentos de hierro fundido cerca del núcleo del planeta que se fortalecen, debilitan, y cambian poco a poco de posición. Esos flujos serían capaces de alterar la orientación del campo magnético terrestre respecto a su eje de rotación. Sin embargo, aparte de las especulaciones, aún no existe una explicación científica sin defectos sobre el origen del campo geomagnético, o del desplazamiento de sus polos.
Inversión de los polos magnéticos
Además de desplazarse, los polos magnéticos también han invertido su polaridad a lo largo de millones de años, para lo cual tampoco existe explicación. El norte magnético se ha convertido en sur más de una vez, y viceversa. Fue posible llegar a esta conclusión de la forma siguiente.
La magnetita pierde su magnetización por encima de los 587 oC (temperatura de Néel TN) y la recupera de forma espontánea al enfriarse. Pero no queda igual que antes; se magnetiza paralelo al campo magnético externo presente en ese momento.
El magma que fluye de los volcanes y hendiduras de la corteza terrestre puede incrementar la temperatura de cualquier mineral magnético por encima de su TN, sin llegar a fundirlo. Durante el enfriamiento, los fragmentos quedan magnetizados en la dirección que tenía el campo terrestre en ese momento; así queda registrada en ellos la dirección del campo magnético en esa época. Si más tarde no ocurre alguna otra perturbación geológica, esa dirección se mantendrá inalterada en el tiempo y el espacio,
En la década de 1900-1910 diversos investigadores encontraron que existían dos grandes grupos de rocas magnéticas. Uno incluía rocas ‘normales’, con su magnetización orientada en la misma dirección y sentido del campo geomagnético. El otro grupo lo formaban rocas ‘anómalas’, con su magnetización en sentido contrario, lo que nadie pudo explicar en ese momento. La explicación surgió después donde menos se esperaba: en el fondo de los océanos.
Magnetismo en la cordillera atlántica.
Al terminar la Segunda Guerra Mundial en 1945, se desarrolló una intensa búsqueda de petróleo en las plataformas submarinas para tratar de remediar la escasez de combustibles. La búsqueda estimuló la proliferación de diversos estudios geológicos en el fondo marino; se deseaba establecer la antigüedad de las rocas y otras propiedades del suelo oceánico, entre ellas su magnetismo.
Se encontró que la expulsión de magma volcánico submarino había creado diferentes cordilleras y cadenas montañosas en el fondo de los océanos, a lo largo y ancho del planeta, en un proceso que duró millones de años. Este hallazgo dio lugar a la teoría tectónica de placas y a la explicación de muchos otros procesos geológicos, entre ellos la deriva de los continentes.
También se hallaron regiones de subducción, donde el fondo oceánico se hundió bajo la corteza terrestre para mantener el balance, a la vez que aún promueve terremotos, volcanes, y la aparición de cadenas montañosas en la superficie, como los Alpes y los Andes. En la figura aparece un mapa parcial de la dorsal atlántica en el fondo del océano entre América, Europa y África.
Mediciones muy precisas mostraron que a ambos lados de la cresta de esta dorsal, por donde fluye el magma, hay regiones que forman bandas que van alternando su polaridad magnética. Las rocas más jóvenes, cercanas a la cresta, son normales; su magnetismo coincide con la dirección actual del campo terrestre. Y a medida que las bandas se alejan de la cresta su polaridad cambia de normal a anómala de forma periódica. Así quedó claro para todos que el campo magnético terrestre había invertido su polaridad varias veces a lo largo de millones de años. Tras la erupción del magma, las inclusiones magnéticas se enfriaban y recuperaban su magnetismo, pero con la dirección del campo terrestre en el momento de la solidificación.
En la figura, los modelos geológicos de formación de rocas en la dorsal, a la derecha, coinciden de forma excelente con los datos de magnetismo medidos en el terreno a la izquierda, pero no contribuyen en absoluto a esclarecer el origen del campo terrestre ni el porqué de su inversión periódica.
Magnetismo solar y planetario
El Sol posee un campo magnético semejante al de la Tierra. También lo poseen Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno; en ellos el campo magnético es mucho más intenso que en nuestro planeta. El campo de Mercurio es pequeño, y Venus, Marte y la Luna no lo poseen. No obstante, existen evidencias de que lo tuvieron alguna vez, a causa de la presencia de rocas magnetizadas descubiertas por sondas espaciales. En el sol se encuentran regiones algo más frías y de menor luminosidad (las llamadas ‘manchas solares’), asociadas a campos magnéticos intensos, de valor unas 3000 veces superior al de la Tierra. Su cantidad aumenta y disminuye siguiendo un ciclo algo irregular que dura unos 11 años; tampoco hay explicación para esto.
El escudo magnético del planeta
Además de servir de orientación, el campo magnético terrestre protege al planeta de las partículas cargadas provenientes del Sol. Ese flujo de partículas, conocido como viento solar, habría expulsado al espacio el agua y la atmósfera del planeta hace muchísimos años; se ha estimado que, de no existir, la Tierra sería un sitio seco y árido como Marte.
El viento solar está formado en su mayor parte partículas cargadas (protones y electrones) de alta velocidad. Al interaccionar con el campo terrestre las fuerzas magnéticas hacen que cambie su rumbo, creando una región alrededor del planeta llamada elarco de choque. Muchas partículas prosiguen su movimiento y forman una ‘cola’, conocida como la magnetofunda, mientras que otras se quedan girando alrededor del planeta.
Efectos sobre las radiocomunicaciones. Algunas de las partículas que permanecen junto al planeta son atrapadas más adentro, en los denominados cinturones de radiación de Van Allen, pero otras logran infiltrarse hasta las capas superiores de la atmósfera, a través de las cúspides en los polos norte y sur. Al interaccionar con los gases enrarecidos de las capas superiores dan origen a las auroras (boreal y austral), algo común en las regiones polares. Cuando la incidencia de partículas cargadas es intensa, pueden afectar las corrientes eléctricas en la ionosfera ─ región donde se reflejan las ondas de radio ─ y alterar las comunicaciones. En ocasiones llegan a perturbar instrumentos electrónicos sensibles.
Tormentas magnéticas. Una tormenta magnética es una disminución transitoria del campo magnético terrestre, causada por una erupción solar violenta dirigida directamente hacia la Tierra. Cuando los productos de la erupción llegan al planeta aparece la denominada ‘corriente de anillo’, que genera un campo de sentido contrario al terrestre y afecta todo el planeta (ver figura). Dura usualmente de 12 a 24 horas y desaparece de forma gradual en 1-4 días.
Si la tormenta es muy intensa puede afectar las redes eléctricas de alta tensión. El 13 de marzo de 1989 una tormenta severa, ocasionada por una gran emisión solar ocurrida 4 días antes, hizo colapsar varias redes eléctricas en Canadá; muchos circuitos de protección se desconectaron, seis millones de personas quedaron sin electricidad por varias horas, y hubo pérdidas económicas importantes. La tormenta produjo auroras boreales a distancias tan lejanas del polo norte como es el sur de Texas.
Bibliografía
W. Jacqueline Rious y Robert I. Tilling: Esta Tierra Dinámica. Historia de la Tectónica de Placas. www.geocities.ws/cytparatodos/tectonicaplacas/Esta%20tierra%20dinamica.pdf. Versión en español del original This Dynamic Earth, US Dept. of the Interior/US. Geological Survey, ISBN 0-16-048220-8, accessible en http://pubs.usgs.gov/publications/text/dynamic.html
El polo magnético de la Tierra se desplaza hacia el oeste, https://www.tiempo.com/ram/polo-magnetico-tierra-se-desplaza-hacia-el-oeste.html.
Los ciclos solares, https://www.astromia.com/solar/ciclosolar.htm.
Origen del Magnetismo Terrestre http://istp.gsfc.nasa.gov/earthmag/Mdynamo2.htm.
Dorsal mesoatlántica, https://es.wikipedia.org/wiki/Dorsal_mesoatl%C3%A1ntica.
The Challenger Expedition – Dive & Discover; https://divediscover.whoi.edu/history-of-oceanography/the-challenger-expedition/.
Discovering the True Nature of the Mid-Atlantic Ridge: Part I | Hydro International; https://www.hydro-international.com/content/article/discovering-the-true-nature-of-the-mid-atlantic-ridge-part-i.
Ubicación y límites del océano atlántico https://blogdidactico.com/ubicacion-y-limites-del-oceano-atlantico.
Mapa destaca a Dorsal Meso-Atlántica https://geografiavisual.com.br/mapas/mapa-que-mostra-a-dorsal-meso-atlantica.
Qué son las tormentas geomagnéticas, https://www.ign.es/web/gmt-que-son-tormentas-geomagneticas.
Magnetismo terrestre, https://humanidades.com/magnetismo-terrestre/
Tormenta geomagnética, https://es.wikipedia.org/wiki/Tormenta_geomagn%C3%A9tica
Tormentas magnéticas, https://www-swpc-noaa-gov.translate.goog/phenomena/geomagnetic-storms?_x_tr_sl=en&_x_tr_tl=es&_x_tr_hl=es&_x_tr_pto=tc