Campo geomagnético: características, estructura, características e historia de la investigación

2024 Autor: Henry Conors | [email protected]. Última modificación: 2024-02-12 06:05

El campo geomagnético (GP) es generado por fuentes ubicadas en el interior de la Tierra, así como en la magnetosfera y la ionosfera. Protege el planeta y la vida en él de los efectos nocivos de la radiación cósmica. Su presencia fue observada por todos los que sostenían la brújula y vieron como un extremo de la flecha apuntaba al sur, y el otro al norte. Gracias a la magnetosfera se realizaron grandes descubrimientos en física, y hasta el momento su presencia se utiliza para la navegación marina, submarina, aeronáutica y espacial.

Características generales

Nuestro planeta es un gran imán. Su polo norte está ubicado en la parte "superior" de la Tierra, no lejos del polo geográfico, y su polo sur está cerca del polo geográfico correspondiente. Desde estos puntos, las líneas de fuerza magnética que forman la magnetosfera propiamente dicha se extienden muchos miles de kilómetros en el espacio.

Los polos magnético y geográfico están bastante separados. Si dibuja una línea clara entre los polos magnéticos, puede terminar con un eje magnético con un ángulo de inclinación de 11,3 ° con respecto al eje de rotación. Este valor no es constante, y todo porque los polos magnéticos se mueven con respecto a la superficie del planeta, cambiando su ubicación anualmente.

Naturaleza del campo geomagnético

El escudo magnético es generado por corrientes eléctricas (cargas en movimiento) que nacen en el núcleo líquido exterior, ubicado dentro de la Tierra a una profundidad muy decente. Es un metal fluido y se mueve. Este proceso se llama convección. La sustancia en movimiento del núcleo forma corrientes y, como resultado, campos magnéticos.

El escudo magnético protege de forma fiable a la Tierra de la radiación cósmica. Su fuente principal es el viento solar, el movimiento de partículas ionizadas que fluyen de la corona solar. La magnetosfera desvía este flujo continuo, redirigiéndolo alrededor de la Tierra, para que la radiación fuerte no tenga un efecto perjudicial sobre toda la vida en el planeta azul.

Si la Tierra no tuviera un campo geomagnético, entonces el viento solar la privaría de la atmósfera. Según una hipótesis, esto es exactamente lo que sucedió en Marte. El viento solar está lejos de ser la única amenaza, ya que el Sol también libera grandes cantidades de materia y energía en forma de eyecciones coronales, acompañadas de una fuerte corriente de partículas radiactivas. Sin embargo, incluso en estos casos, el campo magnético de la Tierra la protege desviando estas corrientes deplanetas.

El escudo magnético invierte sus polos aproximadamente cada 250.000 años. El polo norte magnético ocupa el lugar del norte y viceversa. Los científicos no tienen una explicación clara de por qué sucede esto.

Historia de la investigación

El conocimiento de las personas con las asombrosas propiedades del magnetismo terrestre sucedió en los albores de la civilización. Ya en la antigüedad, la humanidad conocía el mineral de hierro magnético, la magnetita. Sin embargo, se desconoce quién y cuándo reveló que los imanes naturales están igualmente orientados en el espacio en relación con los polos geográficos del planeta. Según una versión, los chinos ya estaban familiarizados con este fenómeno en 1100, pero comenzaron a usarlo en la práctica solo dos siglos después. En Europa occidental, la brújula magnética comenzó a utilizarse en la navegación en 1187.

Estructura y características

El campo magnético de la Tierra se puede dividir en:

• el campo magnético principal (95%), cuyas fuentes se encuentran en el núcleo conductor exterior del planeta;
• campo magnético anómalo (4%) creado por rocas en la capa superior de la Tierra con buena susceptibilidad magnética (una de las más poderosas es la anomalía magnética de Kursk);
• campo magnético externo (también llamado variable, 1%) asociado con interacciones solar-terrestres.

Variaciones geomagnéticas regulares

Los cambios en el campo geomagnético a lo largo del tiempo bajo la influencia de fuentes internas y externas (en relación con la superficie del planeta) se denominan variaciones magnéticas. Ellos sonse caracterizan por la desviación de los componentes HP del valor promedio en el lugar de observación. Las variaciones magnéticas tienen una reestructuración continua en el tiempo y, a menudo, estos cambios son periódicos.

Las variaciones regulares que se repiten a diario son cambios en el campo magnético asociados con los cambios diurnos solares y lunares en la intensidad de la EM. Las variaciones alcanzan su punto máximo durante el día y en la oposición lunar.

Variaciones geomagnéticas irregulares

Estos cambios ocurren como resultado de la influencia del viento solar en la magnetosfera de la Tierra, cambios dentro de la propia magnetosfera y su interacción con la atmósfera superior ionizada.

• Existen variaciones de veintisiete días como patrón del nuevo crecimiento de la perturbación magnética cada 27 días, correspondiente al período de rotación del cuerpo celeste principal en relación con el observador terrestre. Esta tendencia se debe a la existencia de regiones activas de larga duración en nuestra estrella natal, observadas durante varias de sus revoluciones. Se manifiesta en forma de una recurrencia de 27 días de perturbaciones geomagnéticas y tormentas magnéticas.
• Las variaciones de once años están asociadas con la periodicidad de la actividad de formación de manchas del Sol. Se encontró que durante los años de mayor acumulación de áreas oscuras en el disco solar, la actividad magnética también alcanza su máximo, sin embargo, el crecimiento de la actividad geomagnética va a la zaga del crecimiento de la actividad solar en promedio por un año.
• Las variaciones estacionales tienen dos máximos y dos mínimos correspondientes aequinoccios y solsticios.
• Seculares, en contraste con los anteriores, - de origen externo, se forman como resultado del movimiento de materia y procesos ondulatorios en el núcleo líquido eléctricamente conductor del planeta y son la principal fuente de información sobre la electricidad conductividad del manto inferior y el núcleo, sobre los procesos físicos que conducen a la convección de la materia, así como el mecanismo de generación del campo geomagnético de la Tierra. Estas son las variaciones más lentas, con períodos que van desde varios años hasta un año.

La influencia del campo magnético en el mundo viviente

A pesar de que el escudo magnético no se puede ver, los habitantes del planeta lo sienten perfectamente. Por ejemplo, las aves migratorias construyen su ruta, enfocándose en ella. Los científicos propusieron varias hipótesis con respecto a este fenómeno. Uno de ellos sugiere que las aves lo perciben visualmente. En los ojos de las aves migratorias hay proteínas especiales (criptocromos) que pueden cambiar de posición bajo la influencia del campo geomagnético. Los autores de esta hipótesis están seguros de que los criptocromos pueden actuar como una brújula. Sin embargo, no solo las aves, sino también las tortugas marinas utilizan la pantalla magnética como navegador GPS.

El impacto de una pantalla magnética en una persona

El efecto del campo geomagnético en una persona es fundamentalmente diferente de cualquier otro, ya sea radiación o una corriente peligrosa, ya que afecta completamente al cuerpo humano.

Los científicos creen que el campo geomagnético opera en un rango de frecuencia ultrabaja, como resultado de lo cual se encuentra con el principalRitmos fisiológicos: respiratorio, cardíaco y cerebral. Es posible que una persona no sienta nada, pero el cuerpo aún reacciona con cambios funcionales en los sistemas nervioso, cardiovascular y la actividad cerebral. Los psiquiatras han estado rastreando la relación entre los estallidos de la intensidad del campo geomagnético y la exacerbación de las enfermedades mentales durante muchos años, lo que a menudo conduce al suicidio.

Actividad geomagnética de "indexación"

Las perturbaciones del campo magnético asociadas con los cambios en el sistema de corriente magnetoesférica-ionosférica se denominan actividad geomagnética (GA). Para determinar su nivel, se utilizan dos índices: A y K. Este último muestra el valor de GA. Se calcula a partir de las mediciones del escudo magnético tomadas todos los días a intervalos de tres horas, a partir de las 00:00 UTC (Tiempo Universal Coordinado). Los valores más altos de la perturbación magnética se comparan con los valores del campo geomagnético de un día tranquilo para una determinada institución científica, mientras que los valores máximos de las desviaciones observadas se tienen en cuenta.

Basándose en los datos obtenidos, se calcula el índice K. Debido a que es un valor casi logarítmico (es decir, aumenta en uno con un aumento de la perturbación de aproximadamente 2 veces), no puede promediarse para obtener una imagen histórica a largo plazo del estado de los campos geomagnéticos del planeta. Para ello, existe un índice A, que es una media diaria. Se determina de manera bastante simple: cada dimensión del índice K se convierte eníndice equivalente. Se promedian los valores K obtenidos a lo largo del día, gracias a lo cual es posible obtener el índice A, cuyo valor en días ordinarios no supera el umbral de 100, y durante las tormentas magnéticas más graves puede superar los 200.

Dado que las perturbaciones del campo geomagnético en diferentes partes del planeta se manifiestan de manera diferente, los valores del índice A de diferentes fuentes científicas pueden diferir notablemente. Para evitar tal aceleración, los índices A obtenidos por los observatorios se reducen a la media y aparece el índice global A_p. Lo mismo ocurre con el índice K_p, que es un valor fraccionario en el rango 0-9. Su valor de 0 a 1 indica que el campo geomagnético es normal, lo que significa que se conservan las condiciones óptimas para el paso en las bandas de onda corta. Eso sí, sujeto a un flujo bastante intenso de radiación solar. Un campo geomagnético de 2 puntos se caracteriza por una perturbación magnética moderada, que complica ligeramente el paso de ondas decimétricas. Los valores de 5 a 7 indican la presencia de tormentas geomagnéticas que crean interferencias graves en el rango mencionado, y con una tormenta fuerte (8-9 puntos) imposibilitan el paso de ondas cortas.

Actividad del campo geomagnético en puntos

Ar	Kr	Descripción
0	0	Calma
2	1
3
4
7	2	Débilmente indignado
15	3
27	4	Indignado
48	5	Tormenta magnética
80	6
132	7	Gran tormenta magnética
208	8
400	9

El impacto de las tormentas magnéticas en la salud humana

50-70% de la población mundial se ve afectada por tormentas magnéticas. Al mismo tiempo, el inicio de una reacción de estrés en algunas personas se nota 1 o 2 días antes de una perturbación magnética, cuando se observan erupciones solares. Para otros, en el punto máximo o algún tiempo después de una actividad geomagnética excesiva.

Las personas con adicción metódica, así como aquellas que padecen enfermedades crónicas, necesitan rastrear información sobre el campo geomagnético durante una semana, para excluir el estrés físico y emocional, así como cualquier acción y evento que pueda conducir al estrés, si se acercan tormentas magnéticas.

Síndrome de deficiencia de campo magnético

El debilitamiento del campo geomagnético en las instalaciones (campo hipogeomagnético) ocurre debido a las características de diseño de varios edificios, materiales de las paredes y estructuras magnetizadas. Cuando está en una habitación con un médico de cabecera debilitado, se altera la circulación sanguínea, el suministro de oxígeno y nutrientes a los tejidos y órganos. El debilitamiento del escudo magnético también afecta los sistemas nervioso, cardiovascular, endocrino, respiratorio, esquelético y muscular.

El médico japonés Nakagawa "llamó"este fenómeno se denomina “síndrome de deficiencia del campo magnético humano”. En su significado, este concepto bien puede competir con la deficiencia de vitaminas y minerales.

Los principales síntomas que indican la presencia de este síndrome son:

• fatiga;
• disminución del rendimiento;
• insomnio;
• dolor de cabeza y dolor en las articulaciones;
• hipo e hipertensión;
• mal funcionamiento del sistema digestivo;
• trastornos en el sistema cardiovascular.