O Campo magnético da terra É o efeito magnético que a Terra exerce e que se estende de seu interior a centenas de quilômetros no espaço. É muito semelhante ao produzido por uma barra magnética. Essa ideia foi sugerida pelo cientista inglês William Gilbert no século 17, que também observou que não é possível separar os pólos do ímã..
A Figura 1 mostra as linhas do campo magnético da Terra. Estão sempre fechadas, vão pelo interior e seguem pelo exterior, formando uma espécie de cobertura.
A origem do campo magnético da Terra ainda é um mistério. O núcleo externo da terra, feito de ferro fundido, não pode por si só produzir o campo, pois a temperatura é tal que destrói a ordem magnética. O limite de temperatura para isso é conhecido como temperatura de Curie. Portanto, é impossível para uma grande massa de material magnetizado ser responsável pelo campo.
Descartada essa hipótese, devemos buscar a origem do campo em outro fenômeno: a rotação da Terra. Isso faz com que o núcleo fundido gire de maneira não uniforme, criando o efeito dínamo, no qual um fluido gera espontaneamente um campo magnético..
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 forma e como as correntes elétricas produzidas conseguem se manter.
Índice do artigo
- O campo magnético da Terra é o resultado de três contribuições: o próprio campo interno, o campo magnético externo e o dos minerais magnéticos da crosta:
- O campo magnético é polarizado, apresentando os pólos norte e sul, assim como uma barra magnética.
- Como os pólos opostos se atraem, a agulha da bússola, que é seu pólo norte, sempre aponta para a vizinhança do norte geográfico, onde está o pólo sul do ímã terrestre..
- A direção do campo magnético é representada na forma de linhas fechadas que saem do sul magnético (pólo norte do ímã) e entram no norte magnético (pólo sul do ímã).
- No norte magnético - e também no sul magnético -, o campo é perpendicular à superfície da Terra, enquanto no equador, o campo é pastoso. (ver 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. Existe um deslocamento de 11,2º entre eles.
Como o campo magnético é vetorial, um sistema de coordenadas cartesianas XYZ com origem O ajuda a estabelecer sua posição.
A intensidade total do campo magnético ou indução é B e suas projeções ou componentes são: H horizontalmente e Z verticalmente. Eles são relacionados por:
-D, o ângulo de declinação magnética, formado entre H e o norte geográfico (eixo X), positivo para o leste e negativo para o oeste.
-I, o ângulo de inclinação magnética, entre B e H, positivo se B está abaixo da horizontal.
A agulha da bússola será orientada na direção de H, o componente horizontal do campo. O plano 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.
Aqui estão algumas das funções mais importantes do campo magnético da Terra:
-Os humanos têm usado para se orientar pela bússola por centenas de anos.
-Ele exerce uma função protetora do planeta, envolvendo-o e desviando as partículas carregadas que o Sol emite continuamente.
-Embora o campo magnético da Terra (30 - 60 micro Tesla) seja fraco em comparação com os do laboratório, é forte o suficiente para que certos animais o utilizem para se orientar. Assim como pássaros migratórios, pombos-correio, baleias e alguns cardumes de peixes.
-A magnetometria ou medição do campo magnético é usada para a prospecção de recursos minerais.
Eles são conhecidos como luzes do norte ou sul, respectivamente. Eles aparecem em latitudes próximas aos pólos, onde o campo magnético é quase perpendicular à superfície da Terra e muito mais intenso do que no equador..
Eles têm sua origem na grande quantidade de partículas carregadas que o Sol envia continuamente. Aqueles que estão presos pelo campo geralmente derivam em direção aos pólos devido à maior intensidade. Lá eles aproveitam para ionizar a atmosfera e no processo é emitida luz visível.
As luzes do norte são visíveis no Alasca, Canadá e norte da Europa, devido à proximidade do pólo magnético. Mas devido à migração deste, é possível que com o tempo eles se tornem mais visíveis para o norte da Rússia.
Embora este não pareça ser o caso por enquanto, já que as auroras não seguem exatamente o errático norte magnético..
Para a navegação, principalmente em viagens muito longas, é extremamente importante conhecer a declinação magnética, a fim de fazer as correções necessárias e encontrar o norte verdadeiro..
Isso é feito usando mapas que indicam as linhas de declinação igual (isogonal), uma vez que a declinação varia muito dependendo da localização geográfica. Isso se deve ao fato de que o campo magnético experimenta variações locais continuamente..
Os grandes números pintados nas pistas são as direções em graus em relação ao norte magnético, dividido por 10 e arredondado..
Por mais confuso que pareça, existem vários tipos de norte, definidos por alguns critérios particulares. Assim, podemos encontrar:
Norte magnetico, é o ponto na Terra onde o campo magnético é perpendicular à superfície. Aí a bússola aponta, e aliás, não é antípoda (diametralmente oposto) com o sul magnético.
Norte geomagnético, é o local onde o eixo do dipolo magnético sobe para a superfície (ver figura 1). Como o campo magnético terrestre é um pouco mais complexo que o campo dipolo, este ponto não coincide exatamente com o norte magnético..
Norte geográfico, o eixo de rotação da terra passa por lá.
Norte de Lambert ou a grade, é o ponto para onde convergem os meridianos dos mapas. Não coincide exatamente com o norte verdadeiro ou geográfico, uma vez que a superfície esférica da Terra é distorcida quando projetada em um plano.
Há um fato intrigante: os pólos magnéticos podem mudar de posição no decorrer de alguns milhares de anos, e isso está acontecendo atualmente. Na verdade, sabe-se que já aconteceu cerca de 171 vezes antes, nos últimos 17 milhões de anos..
A evidência é encontrada em rochas emergindo de uma fenda no meio do Oceano Atlântico. À medida que sai, a rocha esfria e se solidifica, definindo a direção da magnetização da Terra no momento, que é conservada.
Mas até agora não há uma explicação satisfatória de por que isso acontece, nem de onde vem a energia necessária para inverter o campo..
Como discutido anteriormente, o norte magnético está atualmente se movendo rapidamente em direção à Sibéria, e o sul também está se movendo, embora mais lentamente..
Alguns especialistas acreditam que isso se deve a um fluxo de ferro líquido em alta velocidade, logo abaixo do Canadá, que enfraquece o campo. Também pode ser o início de uma reversão magnética. O último que aconteceu foi 700.000 anos atrás.
Pode ser que o dínamo que dá origem ao magnetismo terrestre se desligue por algum tempo, seja espontaneamente ou devido a alguma intervenção externa, como a aproximação de um cometa por exemplo, embora não haja evidência desta..
Quando o dínamo é reiniciado, os pólos magnéticos trocaram de lugar. Mas também pode acontecer que a inversão não seja completa, mas uma variação temporária do eixo do dipolo, que finalmente retornará à sua posição original..
É realizado com bobinas de Helmholtz: duas bobinas circulares idênticas e concêntricas, pelas quais passa a mesma intensidade de corrente. O campo magnético das bobinas interage com o da Terra, dando origem a um campo magnético resultante.
Um campo magnético aproximadamente uniforme é criado dentro das bobinas, cuja magnitude é:
-Eu é a intensidade da corrente
-µou é a permeabilidade magnética do vácuo
-R é o raio das bobinas
-Com uma bússola colocada no eixo axial das bobinas, determine a direção do campo magnético da Terra BT.
-Oriente o eixo das bobinas de modo que seja perpendicular ao BT. Desta forma, o campo BH gerado assim que a corrente é passada, será perpendicular a BT. Neste caso:
-BH é proporcional à corrente passada pelas bobinas, de modo que BH = k.I, Onde k é uma constante que depende da geometria das ditas bobinas: raio e número de voltas. Ao medir a corrente, você pode ter o valor de BH. De modo que:
BH = k.I = BT. tg θ
Portanto:
-Várias correntes são passadas através das bobinas e dos pares (eu, tg θ).
-O gráfico é feito eu vs. tg θ. Uma vez que a dependência é linear, esperamos obter uma reta, cuja inclinação m isso é:
m = BT / k
-Finalmente, a partir do ajuste da linha por mínimos quadrados ou por ajuste visual, passamos a determinar o valor de BT.
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