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A pesar de que las propiedades de la magnetita, un óxido de hierro que puede atraer metales, se conocían desde unos 2.000 aos antes en la civilización china, la obra de Gilbert supone el primer tratado en el que se trata de profundizar, en base a una experimentación sistemática, en la búsqueda de respuestas para explicar la misteriosa habilidad que tiene la aguja de la brújula de apuntar hacia el norte. Hasta entonces se creía, erróneamente, que la aguja de la brújula era atraída por la estrella polar o por islas magnéticas situadas en el ártico.

Se creía, erróneamente, que la aguja de la brújula era atraída por la estrella polar

Desde entonces, muchos científicos se han dedicado al estudio del magnetismo terrestre contribuyendo de manera fundamental a la comprensión de este fenómeno global que tiene una influencia importantísima en el desarrollo de nuestro planeta.

El campo magnético de la Tierra ejerce, por ejemplo, un papel fundamental como escudo protector frente a las partículas cargadas de alta energía procedentes del Sol, influye en los sistemas de navegación y de comunicación y sirve como mecanismo de orientación para muchos seres vivos (como varias especies de aves, mamíferos marinos, tortugas o bacterias).

El campo magnético solar y el viento de partículas empujan el campo magnético terrestre, que actúa como escudo protector frente a las partículas cargadas que continuamente bombardean la Tierra ESAEl campo magnético, cada vez más débilPero el campo magnético de la Tierra no es constante ni inamovible, sino que cambia continuamente en intensidad y dirección, y a escalas de tiempo muy diversas. Investigaciones recientes demuestran que existe una tendencia global de debilitamiento del campo magnético terrestre desde hace unos 2.000 aos y que, además, esta tendencia se ha acelerado bruscamente desde 1840. Por qué ocurre este fenómeno? Deberíamos preocuparnos?

Los modelos matemáticos y las medidas directas del campo magnético terrestre, realizadas por los navegantes, observatorios geomagnéticos y satélites, han permitido averiguar que el campo magnético de la Tierra tiene su origen principal en el propio globo terrestre, tal como afirmó Gilbert. En concreto, sabemos que más del 95% del campo magnético terrestre tiene su origen en el núcleo de la Tierra, a unos 2.885 km de profundidad bajo nuestros pies.

Más del 95% del campo magnético terrestre tiene su origen en el núcleo de la Tierra

El origen de los cambiosEl núcleo terrestre es una esfera metálica enorme, de unos 3.485 km de radio, es decir, un tamao similar al del planeta Marte; y está compuesto mayoritariamente por hierro y níquel, ambos buenos conductores de la electricidad. En la parte del núcleo más externa (el llamado núcleo externo) los metales se comportan como si estuvieran en estado líquido por efecto de las altas presiones y temperaturas existentes, mientras que en la parte más interna (núcleo interno) dichos metales están en estado sólido.

Debido a la diferencia de temperaturas entre la parte superior del núcleo externo (de unos 3.500C) y la parte inferior del mismo (a más de 6.000C) se crean corrientes ascendentes y descendentes de metal líquido que transportan calor desde el núcleo interno de la Tierra al manto. Estos movimientos de convección (similares a los que se producen en agua hirviendo en una olla) llevan asociados corrientes eléctricas que, a su vez, inducen un campo magnético produciendo, en conjunto, el campo magnético de la Tierra.

Para Einstein, comprender el origen del campo magnético terrestre era uno de los desafíos más importantes de la FísicaComo estas corrientes no son constantes, el campo magnético terrestre varía con el tiempo. Sin embargo, hay que sealar que en la actualidad no existe una teoría completa que permita comprender en detalle el origen y comportamiento del campo magnético terrestre y,
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mucho menos, predecir su evolución futura. Ya en 1905, Einstein consideraba que la comprensión del mecanismo que genera el campo magnético de la Tierra es uno de los desafíos no resueltos más importantes de la Física.

El polo norte se mueve unos 125 metros al díaAsí pues, lo que sí sabemos con seguridad es que el campo magnético de la Tierra varía con el tiempo. Una de las manifestaciones de este fenómeno es el movimiento del polo norte magnético. Durante siglos el polo norte magnético ha sido el sistema de orientación utilizado por navegantes para determinar el resto de los puntos cardinales.

Pero orientarse buscando el norte mediante una brújula es un método poco preciso, ya que el norte magnético (que es el lugar donde las agujas de las brújulas apuntan) no coincide exactamente con el polo norte geográfico (que recordemos es el punto sobre la superficie de la Tierra que coincide con el eje de rotación terrestre). Además, como ya hemos visto, la posición del polo magnético varía con el tiempo.

En las últimas décadas se está produciendo un movimiento acelerado del polo magnético El registro del campo magnético de la Tierra a partir de datos instrumentales, existente desde aproximadamente desde el s. XVII, ha permitido estudiar en detalle dicho movimiento. En la imagen (abajo) podemos ver el movimiento del polo norte magnético a lo largo del ártico canadiense durante los últimos 120 aos. Las observaciones indican que, además, en las últimas décadas se está produciendo un movimiento acelerado del polo magnético y que en la actualidad se desplaza a un ritmo de unos 50 km/ao. Es decir, cada día, el norte magnético se desplaza unos 125 m. De seguir a este ritmo se prevé que en unos 50 aos el polo norte alcance Siberia (Rusia).

Movimientos del polo norte magnético desde el ao 1900, en la línea morada y blanca CAPTURA GOOGLE MAPSCuando los polos se invierten Otra manifestación de la variación temporal del campo magnético terrestre son las inversiones de polaridad que tienen lugar a escalas de tiempo geológicas. Estos eventos se descubrieron gracias al estudio de las propiedades magnéticas de rocas magmáticas del fondo del Océano Atlántico. La necesidad de detectar submarinos durante la Segunda Guerra Mundial llevó al desarrollo de equipos muy sensibles para medir seales magnéticas (llamados detectores magnéticos aéreos).

Posteriormente se desarrollaron equipos similares para estudiar el fondo oceánico y se pudo ver que la magnetización define bandas paralelas de rocas magnetizadas alternativamente en la dirección del campo magnético actual y en una dirección inversa. Aos más tarde se relacionaron estas anomalías con la existencia de las inversiones de polaridad magnética.

Cada grano magnético actúa como una pequea brújula fósilHoy en día sabemos que, en efecto, en las rocas del lecho oceánico existen granos de minerales magnéticos que son capaces de retener una seal magnética relacionada con el campo magnético terrestre existente en el momento de su enfriamiento y cristalización. Cada grano magnético actúa como una pequea brújula fósil y, gracias a ello, el estudio de la seal magnética de rocas antiguas permite conocer la dirección que tuvo el campo magnético terrestre en el pasado.

En los laboratorios de paleomagnetismo somos capaces de descifrar esta seal magnética (llamada imanación remanente) y, a partir de ella, deducir la orientación y, en algunas ocasiones también, la intensidad del campo magnético terrestre del pasado. Sin entrar en detalles, merece la pena mencionar que esta técnica ha sido fundamental para demostrar la expansión del fondo oceánico en las dorsales oceánicas y posteriormente desarrollar teorías tan importante como la tectónica de placas.

Así, estudios paleomagnéticos realizados en rocas distribuidas por toda la superficie terrestre han permitido comprobar que los polos magnéticos se han invertido numerosas veces a lo largo de la historia de nuestro planeta. Es decir, los polos norte y sur magnéticos intercambian sus posiciones. Además estos estudios evidencian que las inversiones de polaridad ocurren sin seguir un patrón definido y además presentan distintas duraciones.

La última inversión de los polos tuvo lugar hace unos 780 mil aosPor ejemplo, sabemos que la última inversión de los polos tuvo lugar hace unos 780 mil aos. También los datos sugieren que el proceso de inversión ocurre típicamente en pocos miles de aos, que durante la inversión el campo magnético se vuelve inestable y su intensidad se vuelve cada vez más débil (se estima que el campo disminuye hasta un 10% de su valor actual) hasta que, nuevamente, vuelve a crecer poco a poco pero en sentido invertido. Sin embargo, como hemos visto anteriormente el estado actual del conocimiento no permite explicar las causas exactas de las inversiones de polaridad.

Nos estamos acercando a una inversión?La rapidez del debilitamiento de la intensidad del campo magnético terrestre que está teniendo lugar en la actualidad, junto con la aceleración del movimiento del polo, ha llevado a especulaciones sobre la posibilidad de que nos estemos acercando a un nuevo cambio de polaridad y a elucubraciones sobre los posibles efectos catastróficos del mismo.

Podemos asegurar, con toda probabilidad, que el campo magnético terrestre volverá a invertirse en un futuroSin embargo, podemos decir que hay muchas probabilidades de que el debilitamiento actual del campo magnético no acabe en una inversión completa porque, a lo largo de la historia geológica, ha habido disminuciones similares que no han culminado en un proceso de inversión. En cualquier caso, si siguiese al mismo ritmo, el campo tendría que seguir debilitándose durante varios miles de aos antes de que comenzase una inversión. En realidad, ni el registro geológico, ni los modelos numéricos, ni los experimentos de laboratorio permiten predecir cuándo se va a producir la próxima inversión aunque podemos asegurar, con toda probabilidad, que el campo magnético terrestre volverá a invertirse en un futuro.

Así que lo que sí es cierto es que a lo largo de la historia geológica, desde antes de que el hombre (Homo Sapiens) apareciera en la Tierra, las inversiones de polaridad han ocurrido en numerosas ocasiones, y que cuando nuestros ancestros los homínidos habitaban la tierra ocurrieron varios de estos eventos. Y podemos decir que aunque durante el proceso de inversión de los polos el campo magnético se debilitara excesivamente o incluso desapareciera, provocando así un aumento de las partículas cargadas de alta energía incidentes sobre la superficie terrestre, no existen evidencias en el registro geológico de que ninguno de estos eventos esté asociado a extinciones masivas de especies.
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