Campu magnéticu terrestre

El **campu magnéticu terrestre** (tamién llamáu campu xeomagnéticu), ye'l campu magnéticu que s'estiende dende'l nucleu internu de la Tierra hasta la llende nel que s'atopa col vientu solar; una corriente de partícules enerxétiques que emana del Sol. La so magnitú na superficie de la Tierra varia de 25 a 65&nbsp;µT (microteslas) o (0,25-0,65&nbsp;G). Puede considerase n'aproximamientu'l campu creáu por un dipolo magnéticu inclináu un ángulu de 15 graos con respectu a la exa de rotación (como un imán de barra). Sicasí, al contrariu que'l campu d'un imán, el campu de la Tierra camuda col tiempu porque se xenera pol movimientu d'aleaciones de fierro fundíu nel nucleu esternu del planeta tierra (la xeodinamo). El polu norte magnéticu muévese, pero d'una manera abondo lenta como por que les brúxules sían útiles na navegación. Al cabu de ciertos periodos de duración aleatoria (con un permediu de duración de dellos cientos de miles d'años), el campu magnéticu de la Tierra inviértese (el polu norte y sur xeomagnéticu permutan la so posición). Estes inversiones dexen un rexistru nes roques que dexen a los paleomagnetistas calcular la deriva de continentes nel pasáu y los fondos oceánicos resultancia de la tectónica de plaques.

La rexón percima de la ionosfera —que s'estiende delles decenes de miles de quilómetros nel espaciu— ye llamada la magnetosfera. Esta nueva capa protexe a la Tierra de los rayos cósmicos que destruyiríen l'atmósfera esterna, incluyendo la capa d'ozonu que protexe a la Tierra de la dañible radiación ultravioleta.

## Importancia
La Tierra ta mayormente protexida del vientu solar, un fluxu de partícules enerxétiques cargaes que emana del Sol, pel so campu magnéticu, qu'esvia la mayor parte de les partícules cargaes. Estes partícules destruyiríen la capa d'ozonu, que protexe a la Tierra de dañibles rayos ultravioletes. El cálculu de la perda de dióxidu de carbonu de l'atmósfera de Marte —que resultó na captura d'iones del vientu solar— ye consistente cola perda cuasi total de la so atmósfera consecuencia del *apagáu* del campu magnéticu del planeta.

La polaridá del campu magnéticu de la Tierra rexistrar nes roques sedimentaries. Les inversiones son detectables como bandes centraes nes dorsales oceániques nes que'l llechu oceánicu espándese, ente que la estabilidá de los polos xeomagnéticos ente los distintos sucesos d'inversión dexa a los paleomagnetistas siguir la deriva de continentes. Les inversiones tamién constitúin la base de la magnetoestratigrafía, un métodu de datar roques y sedimentos. El campu tamién magnetiza la corteza; pudiéndose usar les anomalíes pa detectar menas de minerales pervalibles.

Los seres humanos usaron brúxules pa empobinase dende'l sieglu XI e.C. , y pa la navegación dende'l sieglu XII.

## Principales carauterístiques
### Descripción

El campu magnéticu pue ser representáu en cualquier puntu por un vector tridimensional (ver figura). Una forma común de midir la so direición ye usar una brúxula pa determinar la direición del norte magnéticu. El so ángulu con respectu al norte xeográficu denominar declinación. Apuntando escontra'l norte magnéticu l'ángulu que'l campu caltién cola horizontal ye l'enclín. La intensidá (F) del campu ye proporcional a encomalo que s'exerz sobre l'imán. Tamién puede usase una representación con coordenaes XYZ nes que la X ye la direición de los paralelos (con sentíu este), la Y ye la direición meridiana (sentíu escontra'l polu norte xeográficu) y la Z ye la direición vertical (col sentíu escontra baxo apuntando al centru de la Tierra).

#### Intensidá
La intensidá de campu ye máxima cerca de los polos y mínima cerca del ecuador. Ye midida con cierta frecuencia en Gauss (una diezmilésima de Tesla), pero de normal represéntase usando los nanoteslas (nT), siendo 1&nbsp;G = 100&nbsp;000&nbsp;nT. El nanotesla tamién ye llamáu un *Gamma* ). El campu varia ente aproximao 25&nbsp;000 y 65&nbsp;000&nbsp;nT (0,25-0,65&nbsp;G). En comparanza l'imán d'una nevera tien un campu de 100&nbsp;gauss.

Los mapes de isollinies d'intensidá son llamaos cartes isodinámicas. Na imaxe de la izquierda puede vese una carta isodinámica del campu magnéticu de la Tierra. El mínimu d'intensidá asocede sobre América del Sur, ente que'l máximu asocede sobre'l norte de Canadá, Siberia y la mariña de L'Antártida al sur del continente australianu.

#### Enclín

L'enclín vien dada pol ángulu pol que'l campu apunta escontra baxo con al respective de la horizontal. Puede tener valores ente -90º (escontra riba) y 90º (escontra baxo). Nel polu norte magnéticu apunta dafechu escontra baxo, y va progresivamente rotando escontra riba al menguar la llatitú hasta la horizontal (enclín 0º), que s'algamar nel ecuador magnéticu. Sigue rotando hasta algamar la vertical nel polu sur magnéticu. L'enclín puede ser midida con un círculu d'enclín.

Un mapa de isollinies d'enclín de la Tierra amosar na figura de la derecha.

#### Declinación

La declinación ye positiva pa una esviación del campu escontra l'este relativa al norte xeográficu. Puede envalorase al comparar la orientación d'una brúxula cola posición del polu celeste. Los mapes inclúin de normal información de la declinación como un pequeñu diagrama qu'amuesa la rellación ente'l norte magnético y xeográfico. La información de la declinación pa una rexón puede ser representada per una carta isogónica (mapa de isollinies que xunen puntos cola mesma declinación).

Una carta isogónica del campu magnéticu terrestre amosar na imaxe de la izquierda.

### Aproximamientu dipolar
Cerca de la superficie de la Tierra, el campu magnéticu d'esta pue ser razonablemente averáu pol creáu por un dipolo magnéticu alcontráu nel centru de la Tierra ya inclináu con un ángulu de 11,5º con respectu a la exa de rotación del planeta. El dipolo ye aproximable a un imán de barra, col polu sur apuntando escontra'l polu norte xeomagnéticu. Esto podría paecer sorprendente, pero'l polu norte d'un imán definir a partir de l'atraición escontra'l polu norte de la Tierra. Sobre la base de que'l polu norte d'un imán atrai al polu sur d'otros imanes y repele los polos nortes, ten de ser atraíu al polu sur del imán de la Tierra. Esti campu dipolar supón alredor d'un 80-90&nbsp;% del campu total na mayor parte de les llocalizaciones.

### Polos magnéticos

La posición de los polos magnéticos puede definise a lo menos de dos maneres. Un polu d'enclín magnéticu ye un puntu de la superficie terrestre nel que'l so campu magnéticu ye totalmente vertical.

L'enclín del campu de la Tierra ye de 90º nel polu norte magnéticu y -90º nel polu sur magnéticu. Los dos polos muévense independientemente del otru y nun tán asitiaos perfectamente enfrentaos en puntos opuestos del globu. El so desplazamientu puede ser rápidu: detectáronse movimientos del polu norte magnéticu percima de los 40&nbsp;km per añu. A lo llargo de los postreros 180 años, el polu norte magnéticu tuvo migrando escontra'l noroeste, dende'l Cabu Adelaida na península Boothia en 1831 hasta la badea Resolute a 600&nbsp;km de distancia en 2001. L'ecuador magnéticu ye la curva de nivel cero (el campu magnéticu ye horizontal).

Si trázase una llinia paralela al momentu del dipolo que más s'avera al campu magnéticu terrestre los puntos d'intersección cola superficie terrestre son llamaos los polos xeomagnéticos. Esto ye, el polu norte y sur xeomagnéticos seríen equivalentes al polu norte y sur magnéticu si la Tierra fuera un dipolo perfectu. Sicasí, el campu de la Tierra presenta una contribución significativa de términos non dipolares, polo que los polos nun coinciden.

## Magnetosfera
{\partial t} = \eta \nabla^2 \mathbf{B} + \nabla \times (\mathbf{o} \times \mathbf{B}) 

Onde *o* ye la velocidá del fluyíu, *B* ye'l campu magnéticu, y *η=1/σμ* ye la difusividad magnética, siendo σ la conductividá llétrica y μ la permeabilidá. El términu de la parte izquierda de la ecuación representa la variación temporal esplícita del campu, \nabla^2 ye'l operador de Laplace y  \nabla\times\  ye l'operador rotacional.

El primer términu nel llau derechu de la ecuación representa una componente de «espardimientu». Nun fluyíu estacionariu'l campu magnéticu escai y les concentraciones de campu estiéndense. Si'l dinamo terrestre apagárase la componente dipolar sumiría nunes poques decenes de miles d'años.

Reparar que nun conductor perfectu (conductividá σ=&infin;) nun habría espardimientu. Según la llei de Lenz, cualquier cambéu del campu magnéticu sería instantáneamente compensáu por corrientes, polo que'l fluxu al traviés d'un volume de fluyíu dau nun podría camudar. Al movese'l fluyíu, el campu magnéticu mover con él. El teorema que describe esti efeutu llámase «Teorema del fluxu conxelao». Inclusive nun fluyíu con una conductividá finita, xeneraríase nuevu campu nel estiramientu de les llinies de campu al movese'l fluyíu de manera que lo deforme. Esti procesu podría siguir xenerando campu de manera indefinida, si nun fuera porque al aumentar la intensidá d'ésti, oponer al movimientu del fluyíu.

El movimientu del fluyíu caltener por convección —movimiento basáu na flotabilidá—. La temperatura amontar escontra'l centru de la Tierra, y cuanto más grande seya la temperatura del fluyíu en fondures mayores más llixeru conviértese. Esta flotabilidá ta acentuada pola separación química. Al esfrecese'l nucleu, parte del fierro fundíu se solidifica y xúntase al nucleu internu. Nel procesu elementos más llixeros quedar nel fluyíu, faciéndolo menos trupu. Eso llámase conveición posicional». La fuercia de Coriolis, consecuencia de la rotación del planeta, tiende a entamar al fluyíu en rollos alliniaos na direición de la exa polar norte-sur.

El simple movimientu convectivo d'un fluyíu conductor nun ye abondu como pa garantizar la xeneración d'un campu magnéticu. El modelu esplicáu enriba asume'l movimientu de cargues (como electrones con respectu al nucleu atómicu), que ye un requerimientu pa xenerar un campu magnéticu. Sicasí, nun ta claru cómo esti movimientu de cargues surde nel fluyíu que circula nel nucleu esternu. Los posibles mecanismos que lo esplicaríen inclúin reaiciones electroquímiques que crean l'equivalente d'una pila xenerando corriente llétrica nel fluyíu o un efeutu termoeléctricu (estos dos mecanismos tán de dalguna forma superaos). Campos magnéticos remanentes en materiales magnéticos del mantu, que tán más fríos que'l so temperatura de Curie, tamién aproviríen campos magnéticos a manera de «estátor» d'entamu, qu'induciríen les corrientes riquíes nel fluxu convectivo del fluyíu portándose como un dinamo. Estos mecanismos fueron analizaos pol Philip William Livermore.

El campu magnéticu permediu nel nucleu esternu de la Tierra calcular n'alredor de 25&nbsp;G, 50 vegaes cimera al campu na superficie.

### Modelos numbéricos
La ecuaciones de la xeodinamo son desaxeradamente complexes de resolver, y el realismu de les soluciones ta llindáu principalmente pola potencia de cálculu. Mientres décades los teóricos tuvieron llindaos a la creación de dinamos cinemátiques, nos que la velocidá del fluyíu ta prescrita con antelación al cálculu del efeutu del campu magnéticu. La teoría de dinamo cinemática yera esencialmente cuestión de probar distintes xeometríes del fluxu y comprobar si podía afaese a un dinamo.

Los primeros modelos de dinamo autoconsistentes, los que determinen tantu la velocidá del fluyíu como'l campu magnéticu, fueron desenvueltos por dos grupos en 1995, unu en Xapón y otru nos Estaos Xuníos. El postreru recibió muncha atención porque consiguió de manera satisfactoria reproducir delles de les carauterístiques del campu terrestre, incluyendo les inversiones xeomagnétiques.

### Corrientes na ionosfera y la magnetosfera
Les corrientes llétriques inducíes na ionosfera xeneren campos magnéticos (rexón de dinamo ionosférica). Esti tipu de campu siempres ye xeneráu na zona onde l'atmósfera atópase más cercana al Sol, y causa alteraciones diaries que puede alteriar los campos magnéticos na superficie hasta 1º. Les variaciones típiques diaries de la intensidá del campu son d'alredor 25&nbsp;nT , con variaciones na escala de los segundos nel orde de 1&nbsp;nT.

### Anomalíes magnétiques de la corteza

Los magnetómetros detecten esviaciones del campu magnéticu terrestre causáu por artefautos de fierro, dellos tipos d'estructures de piedra, ya inclusive cabianes y xacimientos arqueolóxicos.
L'usu de preseos afechos de detectores aéreos desenvolver mientres la Segunda Guerra Mundial pa detectar submarinos y les variaciones magnétiques del suelu oceánicu fueron mapeadas. El basaltu, la roca volcánica rica en fierro que compón la mayoría del suelu oceánicu, contién un mineral fuertemente magnéticu (la magnetita) y puede aburuyar les llectures de les brúxules nun ámbitu llocal. Esta distorsión foi detectada por marineros islandeses yá a finales del sieglu XVIII. De manera más importante, por cuenta de la presencia de magnetita, qu'apurre al basaltu cualidá magnétiques medibles, estes variaciones magnétiques suponen otru mediu pa estudiar el suelu del océanu. Cuando l'acabante crear roca esfrezse, los materiales magnéticos dexen rexistru del campu magnéticu terrestre d'esi momentu precisu.

## Midida y analís
### Detección
La intensidá del campu magnéticu foi midida per primer vegada por Carl Friedrich Gauss en 1835 y foi midida en numberoses ocasiones de magar, amosando una escayencia relativa d'alredor del 10 % nos postreros 150 años. El satélite Magsat y darréu otros satélites emplegaron magnetómetros de tres eje pa sondiar la estructura tridimensional del campu magnéticu de la Tierra. El satéliste Ørsted señaló la esistencia d'una xeodinamo dinámica n'aición que paez tar faciendo surdir un polu alternativu sol océanu Atlánticu al oeste de Sudáfrica.

Les unidaes operaes polos distintos gobiernos especializaes na midida del campu magnéticu terrestre son los llamaes observatorios xeomagnéticos, con frecuencia partee d'un departamentu d'investigación xeolóxica nacional, por casu l'observatoriu Eskdalemuir del Departamentu d'Investigación Xeolóxica Británicu (*British Geological Survey*). Estos observatorios son capaces de midir y predicir les condiciones magnétiques qu'en forma de nubes magnétiques alterien con frecuencia a les telecomunicaciones, a la enerxía llétrica y a otres actividaes humanes.

Les distintes fuercies militares determinen les carauterístiques del campu xeomagnéticu local coles mires de detectar anomalíes que podríen ser causaes por un oxetu metálicu relevante —como un submarín somorguiáu—. Estos detectores d'anomalíes magnétiques son utilizaos n'aviones como'l Nimrod británicu o arremolcaos como instrumental en barcos.

Nel ámbitu comercial, les compañíes de prospección xeofísica tamién usen detectores magnéticos pa identificar anomalíes producíes por menas de minerales interesantes económicamente, como l'anomalía magnética Kursk.

## Modelos estadísticos
Cada midida del campu magnéticu tomar nun intre y llugar particular. Si ríquese una estimación precisa del campu n'otros llugares y momentos, les midíes tienen de convertise a un modelu válidu pa realizar predicciones.

### Harmónicos esféricos

La forma más común d'analizar les variaciones globales del campu magnéticu de la Tierra ye afaer les midíes a un grupu d'harmónicos esféricos. Esti métodu foi emplegáu per primer vegada por Carl Friedrich Gauss. Los harmónicos esféricos son funciones que bazcuyen na superficie d'una esfera. Son el productu de dos funciones angulares, una que depende de la llatitú y otra del llargor. La función dependiente del llargor ye nula nun determináu númberu de círculos que pasen polos polos norte y sur; el númberu de diches llinies nodales ye'l valor absolutu del orde m (o n, según fonte). El númberu de círculos de llatitú nos que la función de llatitú anúlase ye igual al orde ℓ. Cada harmónicu ye equivalente a una determinada ordenación de les cargues magnétiques nel centru de la Tierra. Un monopolo ye una carga magnética aisllada, fenómenu que nunca foi reparáu. Un dipolo ye l'equivalente a dos cargues opuestes cercanes y un cuadrupolo dos dipolos xuntos. Un exemplu de campu cuadrupolar amosar na figura de debaxo a la derecha.

Los harmónicos esféricos puede representar cualquier campu esguilar que satisfaiga determinaes propiedaes. El campu magnéticu tratar d'un campu vectorial, pero si espresar en componentes cartesianes XYZ, cada componente ye la derivada d'una mesma función esguilar denomada'l potencial magnéticu. Los analises del campu magnéticu terrestre usen una versión modificada de los harmónicos esféricos corrientes que difieren nun factor multiplicativu. Los axustes de les midíes del campu magnéticu descomponen el campu magnéticu de la Tierra a una suma d'harmónicos esféricos, multiplicaos cada unu pol coeficiente de Gauss (g*m*ℓ o h*m*ℓ) más apropiáu.

El coeficiente de Gauss de menor orde g00, qu'apurre la contribución d'una carga magnética aisllada ye por tanto nulu (nun se detectaron monopolos magnéticos). Los siguientes términos (g01, g11 y h11) determinen la direición ya intensidá de la contribución dipolar; l'axuste dipolar ta inclináu con un ángulu de 10º con respectu a la exa de rotación, tal como se describió antes.

#### Dependencia radial
L'analís d'harmónicos esféricos pue ser usáu pa estremar les contribuciones esternes ya internes al campu cuando les midíes tán disponibles a más d'una altitú (por casu, observatorios en superficie y satélites). Nesti casu, cada términu de coeficiente g*m*ℓ o h*m*ℓ puede ser descompuestu en dos términos: unu que mengua col radiu nun factor 1/rℓ+1 y otru que s'amonta col radiu con rℓ. Los términos crecientes son los que s'afaen a fontes esternes (corrientes na ionosfera y la magnetosfera). Sicasí'l permediu temporal d'estes contribuciones a lo llargo d'unos pocos años ye nulu.

El restu de términos predicen que'l potencial d'una fonte dipolar (ℓ=1) aparra con 1/*r**3*. El campu magnéticu, que ye una derivada del potencial, cai por tanto con 1/*r**3*. Los términos cuadrupolares cai con 1/*r**4*. El restu de componentes d'orde cimeru aparren con un orde progresivamente más rápidu col radiu. El radiu del nucleu esternos ye aproximao la metá del radiu terrestre. Si'l campu na frontera ente nucleu y mantu afacer a harmónicos esféricos, la componente dipolar en más pequeña nun factor 1/8 que la de la superficie. Por diversos argumentos, suelse asumir que namái términos d'orde 14 o inferior tienen el so orixe nel nucleu. Estos términos tienen llonxitúes d'onda de 2000&nbsp;km o inferiores. El restu de componentes de menor magnitú atribuyir a anomalíes na corteza.

### Modelos globales
L'Asociación Internacional de Xeomagnetismu y Aeronomía emplega un modelu global estándar de campu denomináu'l *International Geomagnetic Reference Field* (Campu Xeomagnéticu Internacional de Referencia). Actualízase cada cinco años. El modelu d'undécima xeneración, IGRF11, foi desenvueltu usando datos de satélites (Ørsted, CHAMP y SAC-C) y de una rede mundial d'observatorios xeomagnéticos. El desenvolvimientu n'harmónicos esféricos foi atayáu n'orde 10, con 120 coeficientes, hasta l'añu 2000. Los modelos posteriores a esta fecha fueron atayaos nun grau 13 (195 coeficientes).

Otru modelu de campu global ye'l producíu conxuntamente pol National Geophysical Data Center norteamericanu y el British Geological Survey británicu. Esti modelu atayar nel orde 12 (168 coeficientes). Ye l'usáu pol Departamentu de Defensa de los Estaos Xuníos, el Ministeriu de Defensa británicu, la OTAN y la oficina hidrográfica internacional, según por múltiples sistemes civiles de navegación.

Un tercer modelu, producíu pel Centru de Vuelu Espacial Goddard (NASA y GSFC) y l'Institutu Danés d'Investigación Espacial, emplega un «modeláu refechu» que trata de conciliar datos de bien distintu resolución temporal y espacial llograos en superficie y de fontes satelitales.

## Biomagnetismu

Esisten animales —ente los que s'inclúin delles especies d'aves y tortúes— que pueden detectar el campu magnéticu de la Tierra y usalo pa empobinase mientres les sos migraciones. Les vaques y los venaos tienden a alliniar los sos cuerpos na direición norte-sur al folgar, pero non cuando tán cerca de llinies d'alta tensión; esto llevó a creer a los investigadores que'l magnetismu producíu ye'l responsable.

## Ver tamién
* Ecuador magnéticu
* Escursión xeomagnética
* Magnetorrecepción
* Magnetósfera de la Tierra

## Referencies y bibliografía

* 
* 
* 

## Bibliografía adicional
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 

## Enllaces esternos

* Consultar esti términu en Wikisource
* (n'inglés) *[http://www.agu.org/sections/geomag/background.html Geomagnetism & Paleomagnetism background material] *. American Geophysical Union Geomagnetism and Paleomagnetism Section.
* (n'inglés) *[http://geomag.usgs.gov National Geomagnetism Program]*. United States Geological Survey, March 8, 2011.
* (n'inglés) *[http://www.geomag.bgs.ac.uk BGS Geomagnetism]*. Information on monitoring and modeling the geomagnetic field. British Geological Survey, August 2005.
* (n'inglés) William J. Broad, *[http://www.nytimes.com/2004/07/13/science/13magn.html?ex=1247457600&en=y8f37y14d213ba16&ei=5090&partner=rssuserland Will Compasses Point South?]*. New York Times, July 13, 2004.
* (n'inglés) John Roach, *[http://news.nationalgeographic.com/news/2004/09/0927_040927_field_flip.html Why Does Earth's Magnetic Field Flip?]*. National Geographic, September 27, 2004.
* (n'inglés) *[http://www.pbs.org/wgbh/nova/magnetic/ Magnetic Storm]*. PBS NOVA, 2003. (*ed*. about pole reversals)
* (n'inglés) *[http://www.psc.edu/science/Glatzmaier/glatzmaier.html When North Goes South] *. Projects in Scientific Computing, 1996.
* (n'inglés) *[http://www.phy6.org/earthmag/demagint.htm The Great Magnet, the Earth]*, History of the discovery of Earth's magnetic field by David P. Stern.
* (n'inglés) *[http://www-spof.gsfc.nasa.gov/Education/wmap.html Exploration of the Earth's Magnetosphere] *, Educational web site by David P. Stern and Mauricio Peredo
* (n'inglés) *[https://web.archive.org/web/20080905113925/http://blackandwhiteprogram.com/interview/dr-dan-lathrop-the-study-of-the-earths-magnetic-field Dr. Dan Lathrop: The study of the Earth's magnetic field]*. Interview with Dr. Dan Lathrop, Geophysicist at the University of Maryland, about his experiments with the Earth's core and magnetic field. 7 - 3 - 2008
* (n'inglés) International Geomagnetic Reference Field 2011
* (n'inglés) Global evolution/anomaly of the Earth's magnetic field  Sweeps are in 10 degree steps at 10 years intervals. Based on data from: The Institute of Geophysics, ETH Zurich 
* (Melt Rojas)