Campo Magnético Terrestre Fonte: http://geomag.usgs.gov/faq.html

Campo Magnético Terrestre
Fonte: http://geomag.usgs.gov/faq.html
1. O que é um campo magnético?
Campos preenchem o espaço entre diferentes corpos de matéria, e
determinam como estes interagem à distância. Na natureza existem diferentes
tipos de campo, observados pelas forças que geram. Os campos gravitacionais
determinam a atração entre objetos que possuem massa e os campos elétricos
resultam na atração entre objetos com polaridade oposta e repulsão entre
objetos com a mesma polaridade. Um campo magnético só se forma quando
cargas elétricas se movem. Os campos magnéticos determinam como
correntes elétricas exercem forças sobre outras correntes elétricas. No caso de
dois fios elétricos paralelos, se as correntes fluem na mesma direção os fios
serão atraídos entre si, e caso as correntes tenham sentidos opostos ocorrerá
repulsão. De um modo geral os campos magnéticos são gerados por correntes
elétricas, e as correntes elétricas podem ser induzidas por campos magnéticos.
Um gerador elétrico funciona pelo movimento de campos magnéticos.
2. O que é um magneto?
A maior parte dos materiais não é magnética. É composta de moléculas,
constituídas por átomos, cada um dos quais tem elétrons orbitando prótons. O
movimento de um elétron está associado a uma fraca corrente elétrica gerando
um campo magnético, que é cancelado pelo movimento de outro elétron. Nos
materiais magnéticos este cancelamento é incompleto gerando pequenos
campos magnéticos. Por razões relacionadas à física atômica isso tende a
acontecer com algumas substâncias como cobalto, níquel e ferro. Nestes
materiais os campos magnéticos de vários átomos exercem torques nos
campos elétricos dos átomos vizinhos, resultando no alinhamento dos átomos
com o conseqüente reforço dos campos e produzindo um campo magnético
mensurável. Esses materiais são os magnetos. Muitos magnetos, como a barra
da ilustração, apresentam um dipolo, com o pólo norte onde os campos
divergem e um pólo sul onde os pólos convergem.
3. A Terra é um magneto?
Sim, a crosta terrestre se apresenta magnetizada. O núcleo terrestre com sua
parte externa fundida e parte interna sólida, ambos compostos principalmente
por ferro gera um campo magnético que é responsável pela maior parte do
magnetismo medido em superfície. Mas não existe uma barra magnética
gigante no centro da Terra. A magnetização permanente como a de um
magneto descrito no item 2 não ocorre em temperaturas elevadas, acima de
650oC onde o movimento dos átomos por causa do calor é forte o bastante
para destruir as orientações necessárias para produzir uma magnetização
permanente. O núcleo terrestre tem uma temperatura de milhares de graus
celcius e por isso, embora o núcleo seja responsável pelo campo
geomagnético ele não é semelhante a um magneto permanentemente
magnetizado.
4. Como o núcleo gera um campo magnético?
O núcleo externo está em estado de convecção turbulenta em conseqüência do
calor radioativo e da diferenciação química. Sendo assim, este se comporta
como um gerador elétrico onde a energia cinética convectiva é convertida em
energia elétrica e magnética. O movimento do ferro (condutor de eletricidade)
na presença do campo magnético terrestre induz correntes elétricas, as quais
geram seus próprios campos magnéticos. O resultado deste feedback interno é
um processo auto-sustentado, enquanto existir energia para manter a
convecção. A figura acima é esquemática, a movimentação dos fluidos e o
campo magnético dentro do núcleo e ainda hoje objeto de intensas pesquisas.
5. O campo magnético terrestre sofre reversões periódicas?
Sim, isto é comprovado pelas lavas depositadas na superfície terrestre.
Quando a lava se resfria e cristaliza, bem como quando sedimentos se
depositam no fundo do oceano e depois se consolidam, eles preservam a
assinatura magnética do período de deposição (paleomagnetismo – VER OBS
NO FIM DO TEXTO). A medida dos campos magnéticos permite conhecer a
história do campo magnético terrestre. Podemos dizer que a Terra possui um
campo magnético desde 3,5 bilhões de anos atrás e que o mesmo varia ao
longo do tempo com ocasionais reversões. Os pólos geomagnéticos
atualmente coincidem aproximadamente com os pólos geográficos, já que a
rotação da Terra é a principal força dinâmica sobre o núcleo, onde a maior
parte do campo é gerado. Mas o pólo magnético migra em uma escala de
tempo secular, e ocasionalmente os pólos magnéticos se distanciam dos pólos
geográficos. O dínamo terrestre pode gerar um campo magnético com a
polaridade que existe hoje ou pode gerar um campo de polaridade oposta.
Antes da última reversão, há 780.000 anos atrás a polaridade era reversa
comparada com a atual. Aparentemente não existe uma periodicidade fixa para
as reversões, que aparentemente são eventos aleatórios. Não existe uma
causa específica conhecida para estas reversões.
6. Qual a forma do campo geomagnético?
O campo geomagnético é muitas vezes descrito aproximadamente como um
dipolo, com linhas emanando do pólo sul e convergindo para o pólo norte.
Embora esta descrição seja útil para muitos propósitos, não é muito acurada. A
parte dipolar do campo magnético atualmente apresenta uma declinação de
11o em relação ao eixo rotacional, e existem componentes não dipolares o que
torna o campo magnético superficial muito complexo. Sendo assim, a direção
indicada pela bússola não só tem um desvio em relação ao norte verdadeiro
(norte geográfico = pólo do eixo de rotação), como esta variação (a declinação)
é diferente em cada posição geográfica.
Nota da Coordenação da disciplina
OBS: Para entender o paleomagnetismo: quando o magma começa a resfriar,
alguns minerais se cristalizam primeiro, em temperaturas mais elevadas. Estes
minerais ficam em suspensão dentro do material ainda em fusão. Quando se
cristalizam minerais com propriedades magnéticas, estes irão se alinhar com o
campo magnético terrestre existente no momento da cristalização do magma.
Após o resfriamento e cristalização da rocha, o mineral não terá mais
mobilidade para se alinhar novamente, então se o campo magnético sofrer uma
reversão, os minerais daquela rocha continuarão orientados segundo o campo
magnético do momento da formação da rocha.