Campo magnético terrestre

A magnetosfera protege a superfície da Terra das partículas carregadas do vento solar. É comprimida no lado diurno (Sol) devido à força das partículas que chegam, e estendido no lado noturno.

O campo magnético terrestre assemelha-se a um dipolo magnético com seus polos próximos aos polos geográficos da Terra. Uma linha imaginária traçada entre os polos sul e norte magnéticos apresenta uma inclinação de aproximadamente 11,3º relativa ao eixo de rotação da Terra. A teoria do dínamo é a mais aceita para explicar a origem do campo. Um campo magnético, genericamente, se estende infinitamente. Um campo magnético vai se tornando mais fraco com o aumento da distância da sua fonte. Como o efeito do campo magnético terrestre se estende por várias dezenas de milhares de quilómetros, no espaço ele é chamado de magnetosfera da Terra.

Polo magnético

A localização dos polos não é estática, chegando a oscilar vários quilômetros por ano. Os dois polos oscilam independentemente um do outro e não estão em posições diametralmente opostas no globo. Atualmente o polo sul magnético distancia-se mais do polo norte geográfico que o polo norte magnético do polo sul geográfico.

Posições do polo magnético

Polo magnético norte	(2001)81° 18′ N, 110° 48′ O	(2004)82° 18′ N, 113° 24′ O	(2005)82° 42′ N, 114° 24′ O
Polo magnético sul	(1998)64° 36′ S, 138° 30′ L	(2004)63° 30′ S, 138° 00′ L

Distâncias referentes aos polos magnéticos (2005):

• ao longo da superfície da terra:
  • entre os polos - 17.386 km (entre os polos geográficos é de ~20 mil km)
  • entre polo norte magnético e polo sul geográfico - 890 km
  • entre polo sul magnético e polo norte geográfico - 2.835 km
• eixo unindo os polos magnéticos - ~12.550 km (entre os geográficos é 12.713 km)

Características do campo magnético

O campo é semelhante ao de um ímã de barra, mas essa semelhança é superficial. O campo magnético de um ímã de barra, ou qualquer outro tipo de ímã permanente, é criado pelo movimento coordenado de elétrons (partículas negativamente carregadas) dentro dos átomos de ferro. O núcleo da Terra, no entanto, é mais quente que 1043 K, a temperatura de Curie em que a orientação dos orbitais do elétron dentro do ferro se torna aleatória. Tal aleatoriedade tende a fazer a substância perder o seu campo magnético. Portanto, o campo magnético da Terra não é causado por depósitos magnetizados de ferro, mas em grande parte por correntes elétricas do núcleo externo líquido.

Outra característica que distingue a Terra magneticamente de um ímã em barra é sua magnetosfera. A grandes distâncias do planeta, isso domina o campo magnético da superfície.

Correntes elétricas induzidas na ionosfera também geram campos magnéticos. Tal campo é sempre gerado perto de onde a atmosfera é mais próxima do Sol, criando alterações diárias que podem deflectir campos magnéticos superficiais de até um grau.

Variações do campo magnético

A intensidade do campo na superfície da Terra neste momento varia de menos de 30 microteslas (0,3 gauss), numa área que inclui a maioria da América do Sul e África Meridional, até superior a 60 microteslas (0,6 gauss) ao redor dos polos magnéticos no norte do Canadá e sul da Austrália, e em parte da Sibéria.

Magnetômetros detectaram desvios diminutos no campo magnético da Terra causados por artefatos de ferro, fornos para queima de argila e tijolos, alguns tipos de estruturas de pedra, e até mesmo valas e sambaquis em pesquisa geofísica. Usando instrumentos magnéticos adaptados a partir de dispositivos de uso aéreo desenvolvidos durante a Segunda Guerra Mundial para detectar submarinos, as variações magnéticas através do fundo do oceano foram mapeadas.

O basalto - rocha vulcânica rica em ferro que compõe o fundo do oceano - contém um forte mineral magnético (magnetita) e pode distorcer a leitura de uma bússola. A distorção foi percebida por marinheiros islandeses no início do século XVIII. Como a presença da magnetita dá ao basalto propriedades magnéticas mensuráveis, estas variações magnéticas forneceram novos meios para o estudo do fundo do oceano. Quando novas rochas formadas resfriam, tais materiais magnéticos gravam o campo magnético da Terra no tempo.

Em Outubro de 2003, a magnetosfera da Terra foi atingida por uma chama solar que causou uma breve, mas intensa tempestade geomagnética, provocando a ocorrência de auroras boreais.

Reversões do campo magnético

O campo magnético da Terra é revertido em intervalos que variam entre dezenas de milhares de anos a alguns milhões de anos, com um intervalo médio de aproximadamente 250.000 anos. Acredita-se que a última ocorreu há 780.000 anos, referida como a reversão Brunhes-Matuyama.

O mecanismo responsável pelas reversões magnéticas não é bem compreendido. Alguns cientistas produziram modelos para o centro da Terra, onde o campo magnético é apenas quase-estável e os polos podem migrar espontaneamente de uma orientação para outra durante o curso de algumas centenas a alguns milhares de anos. Outros cientistas propuseram que primeiro o geodínamo para, espontaneamente ou através da ação de algum agente externo, como o impacto de um cometa, e então reinicia com o polo norte apontando para o norte ou para o sul. Quando o norte reaparece na direção oposta, interpretamos isso como uma reversão, enquanto parar e retornar na mesma direção é chamado excursão geomagnética.

A intensidade do campo geomagnético foi medida pela primeira vez por Carl Friedrich Gauss em 1835 e foi medida repetidamente desde então, sendo observado um decaimento exponencial com uma meia-vida de 1400 anos, o que corresponde a um decaimento de 10 a 15% durante os últimos 150 anos.

Ver também

Características e fenómenos do campo

• Ionosfera: parte da atmosfera que é ionizada pela radiação solar.
• Variação solar: flutuações na quantidade de energia emitida pelo Sol. Pequenas variações foram medidas por satélites durante as décadas recentes.
• Anomalia Magnética Sul-Atlântica: a região onde o cinturão de radiação van Allen no interior da Terra mais se aproxima à superfície do planeta.
• Corrente de Birkeland: correntes elétricas que contribuem para a formação da aurora polar.

Disciplinas

• Geofísica: estudo da Terra por métodos físicos quantitativos, especialmente por métodos de reflexão e refração sísmicas, de gravidade, magnéticos, eléctricos, electromagnéticos e de radioatividade.
• Magnetoidrodinâmica: disciplina acadêmica que estuda a dinâmica de fluidos eletrocondutores.

Teorias

• Teoria do dínamo: mecanismo pelo qual um corpo celestial como a Terra gera um campo magnético.

Pessoas

• Edward Sabine: pesquisou extensivamente o campo magnético terrestre.
• Kristian Birkeland: pesquisou as correntes elétricas em regiões polares.

Leitura adicional

• Discovering the Essential Universe by Neil F. Comins (2001) (em inglês)
• Introduction to Geomagnetically Trapped Radiation by Martin Walt (1994) (em inglês)

Ligações externas

• USGS Geomagnetism Program. Real time monitoring of the Earth's magnetic field. U.S. Department of the Interior, U.S. Geological Survey, February 17, 2005. (em inglês)
• Geomagnetism (em inglês) . National Geophysical Data Center, NOAA. Apr-2005.
• BGS Geomagnetism (em inglês) . Information on monitoring and modelling the geomagnetic field. British Geological Survey, August 2005.
• William J. Broad, "(em inglês) ex=1247457600&en=e8f37e14d213ba16&ei=5090&partner=rssuserland Will Compasses Point South?". New York Times, July 13, 2004. (em inglês)
• John Roach, "Why Does Earth's Magnetic Field Flip?". National Geographic, September 27, 2004. (em inglês)
• "Magnetic Storm". PBS NOVA, 2003. (ed. sobre reversões polares) (em inglês)

• "Integrated Space Weather Analysis Sytem". (Sistema de Análise Integrado de Espaço Tempo) (em inglês)