Origem do campo magnético da Terra, características, função

Ele Campo magnético da Terra É o efeito magnético que a terra exerce e que se estende de dentro para centenas de quilômetros no espaço. É muito semelhante ao produzido por um ímã de barra. Essa idéia foi sugerida pelo cientista inglês William Gilbert no século XVII, que também observou que não é possível separar os pólos de ímãs.

A Figura 1 mostra as linhas de campo magnéticas terrestres. Eles estão sempre fechados, atravessam o interior e continuam do lado de fora, formando uma espécie de cobertura.

figura 1. O campo magnético da Terra se assemelha ao de um ímã de barra. Fonte: Wikimedia Commons.

A origem do campo magnético da Terra ainda é um mistério. O núcleo de ferro fundido externo não pode por si próprio, porque a temperatura é tal que destrói a ordem magnética. O limiar de temperatura para isso é conhecido como temperatura Curie. Portanto, é impossível para uma grande massa de material magnetizado ser responsável pelo campo.

Descartou essa hipótese, devemos procurar a origem do campo em outro fenômeno: a rotação terrestre. Isso faz.

Acredita -se que o efeito dínamo seja a causa do magnetismo de objetos astronômicos, por exemplo, o do sol. Mas até agora não se sabe por que um fluido é capaz de se comportar dessa maneira e como as correntes elétricas produzidas.

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Caracteristicas

- O campo magnético da Terra é o resultado de três contribuições: o próprio campo interno, o campo magnético externo e o dos minerais magnéticos no córtex:

1. Campo interno: lembra o de um dipolo magnético (ímã) localizado no centro da Terra e sua contribuição é de cerca de 90%. Varia muito lentamente no tempo.
2. Campo externo: vem da atividade solar nas camadas da atmosfera. Não se assemelha ao de Dipolo e apresenta inúmeras variações: tempestades diárias, anuais, magnéticas e mais.
3. Rochas magnéticas na crosta terrestre, que também criam seu próprio campo.

- O campo magnético é polarizado, apresentando postes norte e sul, como um ímã de barra.

- À medida que os pólos opostos atraem, a agulha da bússola, que é o seu pólo norte, sempre aponta para a vizinhança do norte geográfico, onde o pólo sul do ímã terrestre é.

- A direção do campo magnético é representada na forma de linhas fechadas que deixam o sul magnético (pólo norte do ímã) e entra no norte magnético (pólo sul do ímã).

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- No norte magnético -e no sul também -o campo é perpendicular à superfície da Terra, enquanto no Equador, o campo está nivelado. (Veja a Figura 1)

- A intensidade do campo é muito maior nos pólos do que no Equador.

- O eixo do dipolo terrestre (Figura 1) e o eixo de rotação não estão alinhados. Há um deslocamento de 11,2º entre eles.

Elementos geomagnéticos

Como o campo magnético é vetorial, um sistema cartesiano de xyz coordena com uma origem ou ajuda a estabelecer sua posição.

Figura 2. Elementos geomagnéticos. Fonte: f. Zapata.

A intensidade total do campo magnético ou indução é B e suas projeções ou componentes são: H horizontal e z verticalmente. Eles estão relacionados através de:

-D, o ângulo de declínio magnético, formado entre H e o norte geográfico (eixo x), positivo para o leste e negativo para o oeste.

-Eu, o ângulo de inclinação magnética, entre B e h, positivo se B está sob a horizontal.

A agulha da bússola será orientada na direção de H, o componente horizontal do campo. O avião determinado por B e H é chamado de meridiano magnético, enquanto Zx é o meridiano geográfico.

O vetor de campo magnético é totalmente especificado se três das seguintes quantidades forem conhecidas, que são chamadas de elementos geomagnéticos: B, H, d, i, x, y, z.

Função

Aqui estão algumas das funções mais importantes do campo magnético da Terra:

-Os seres humanos o usaram para orientar a bússola há centenas de anos.

-Ele exerce uma função protetora do planeta, envolvendo -o e desviando as partículas carregadas que o sol nasce continuamente.

-Embora o campo magnético da Terra (30 - 60 Micro Tesla) seja fraco em comparação com os do laboratório, é intenso o suficiente para que certos animais o usem para orientar. É isso que pássaros migratórios, pombos mensageiros, baleias e algumas escolas de peixe o fazem.

-A magnetometria ou medição do campo magnético é usada para a prospecção de recursos minerais.

Luzes do norte e do sul

Eles são conhecidos como as luzes do norte ou sul, respectivamente. Eles aparecem em latitudes perto dos pólos, onde o campo magnético é quase perpendicular à superfície da Terra e muito mais intenso do que no Equador.

Figura 3. Aurora boreal no Alasca. Fonte: Wikimedia Commons.

Eles têm sua origem no grande número de partículas carregadas que o sol envia continuamente. Aqueles que estão presos pelo campo, geralmente se desviam para os pólos, devido à maior intensidade. Lá eles aproveitam a oportunidade para ionizar a atmosfera e, no processo, a luz visível é emitida.

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As luzes do norte são visíveis no Alasca, Canadá e norte da Europa, devido à proximidade do pólo magnético. Mas devido à sua migração, é possível que, com o tempo, eles se tornem mais visíveis para o norte da Rússia.

Embora por enquanto não pareça ser o caso, já que os Auroras não seguem exatamente para o norte magnético norte do norte.

Declínio magnético e navegação

Para navegação, especialmente em viagens muito longas, é extremamente importante conhecer o declínio magnético, a fim de realizar a correção necessária e encontrar o verdadeiro norte.

Isso é conseguido por mapas que indicam as linhas de declínio igual (isogones), uma vez que o declínio varia muito de acordo com a localização geográfica. Isso ocorre porque o campo magnético experimenta variações locais continuamente.

Os grandes números que parecem pintados nos trilhos de pouso são as instruções em graus em relação ao norte magnético, dividido por 10 e arredondado.

Tipos de norte

Por mais confusos que possam parecer, existem vários tipos de norte, definidos por alguns critérios particulares. Assim, podemos encontrar:

Norte magnetico, É o ponto da terra onde o campo magnético é perpendicular à superfície. Lá aponta a bússola e, a propósito, não é antipodal (diametralmente oposto) com o sul magnético.

Norte geomagnético, É o lugar onde o eixo do dipolo magnético aparece para a superfície (veja a Figura 1). Como o campo magnético da Terra é um pouco mais complexo que o campo Dipolo, esse ponto não coincide exatamente com o norte magnético.

Norte geográfico, Lá passa o eixo da rotação terrestre.

North Lambert ou a grade, É o ponto em que os mapas meridianos convergem. Não corresponde exatamente ao norte geográfico ou ao norte, uma vez que a superfície esférica da terra é distorcida quando projetada em um plano.

Figura 4. Vários Nortes e sua localização. Fonte: Wikimedia Commons. Cavit [CC por 4.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenças/por/4.0)]

Investimento de campo magnético

Há um fato desconcertante: os pólos magnéticos podem mudar de posição no decorrer de alguns milhares de anos e está acontecendo atualmente. De fato, sabe -se que já se passaram cerca de 171 vezes antes, nos últimos 17 milhões de anos.

A evidência é encontrada nas rochas que emergem de uma rachadura no meio do Oceano Atlântico. Quando sai, a rocha esfria e solidifica, definindo a direção da magnetização terrestre no momento, que é preservada.

Mas até agora não há explicação satisfatória de por que isso acontece, nem onde a energia necessária para investir o campo vem.

Como comentado anteriormente, o norte magnético está atualmente se movendo rapidamente para a Sibéria, e o sul também se move, embora mais lentamente.

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Alguns especialistas acreditam que é devido a um fluxo de ferro líquido de alta velocidade, logo abaixo do Canadá, o que enfraquece no campo. Também pode ser o início de um investimento magnético. O último que aconteceu foi 700 atrás.000 anos.

Pode ser que o dínamo que gera magnetismo terrestre sai por um tempo, espontaneamente ou por alguma intervenção externa, como a abordagem de um cometa, por exemplo, embora este último não tenha evidências.

Quando o dínamo reinicia, os pólos magnéticos mudaram de lugar. Mas também pode acontecer que o investimento não esteja completo, mas uma variação temporária do eixo dipolo, que finalmente retornará à sua posição original.

Experimentar

É realizado com as bobinas de Helmholtz: duas bobinas circulares idênticas e concêntricas, através das quais a mesma intensidade de corrente passa. O campo magnético das bobinas interage com o da terra, dando origem a um campo magnético resultante.

Figura 5. Experimente para determinar o valor do campo magnético da Terra. Fonte: f. Zapata.

Dentro das bobinas, é criado um campo magnético aproximadamente uniforme, cuja magnitude é:

-N é o número de voltas das bobinas

-Eu é a intensidade da corrente

-μ_qualquer É a permeabilidade magnética do vácuo

-R é o raio das bobinas

Procedimento

-Com uma bússola colocada no eixo axial das bobinas, determine a direção do campo magnético da Terra B_T.

-Leste o eixo das bobinas a serem perpendiculares a B_T. Dessa forma, o campo B_H gerado assim que a corrente for passada, será perpendicular a B_T. Neste caso:

Figura 6. O campo resultante é o que marcará a agulha da bússola. Fonte: f. Zapata.

-B_H É proporcional à corrente que é passada pelas bobinas, de modo que B_H = k.Yo, onde k É uma constante que depende da geometria dessas bobinas: rádio e número de voltas. Ao medir a corrente, você pode ter o valor de B_H. De modo que:

B_H = k.I = b_T. Tg θ

Portanto:

-Assim que uma corrente é passada pelas bobinas, a agulha da bússola se desvia. Medir o desvio é o valor de θ.

-Várias intensidades são passadas através das bobinas e os casais são gravados (Yo, Tg θ).

-O gráfico é feito Yo vs. Tg θ. Como a unidade é linear, é esperada uma linha, cuja inclinação m é:

M = b_T /k

-Finalmente, a partir do ajuste da linha por quadrados mínimos ou pelo ajuste visual, o valor de B é determinado_T.

Referências

1. Campo magnético da terra. Recuperado de: web.Ua.é
2. Grupo Magneto-Hidrodinâmico da Universidade de Navarra. Efeito dínamo: história. Recuperado de: física.uma vez.é.
3. Kirkpatrick, l. 2007. Física: uma olhada no mundo. 6ª edição abreviada. Cengage Learning.
4. PANELA. O campo magnético da Terra e suas mudanças no tempo. Recuperado de: imagem.GSFC.Panela.Gov.
5. National Geographic. O pólo norte magnético da Terra está se movendo. Recuperado de: NNespanol.com.
6. Americano científico. A Terra tem mais de um Pólo Norte. Recuperado de: Scientific American.com.
7. Wikipedia. Polo geomagnético. Recuperado de: em.Wikipedia.org.