CAMPO MAGNÉTICO TERRESTRESimulación por computadora de las líneas del campo terrestre en un periodo estándar entre inversiones1 (azules cuando el campo apunta hacia el centro y amarillas cuando apunta hacia fuera); el eje de rotación de la tierra está centrado y en la vertical; la densa agrupación de líneas corresponde al interior del núcleo terrestre.2 El campo magnético terrestre (también llamado campo geomagnético), es el campo magnético que se extiende desde el núcleo interno de la Tierra hasta el límite en el que se encuentra con el viento solar; una corriente de partículas energéticas que emana del Sol. Su magnitud en la superficie de la Tierra varía de 25 a 65 µT (microteslas) o (0,25-0,65 G). Se puede considerar en aproximación el campo creado por un dipolo magnético inclinado un ángulo de 15 grados con respecto al eje de rotación (como un imán de barra). Sin embargo, al contrario que el campo de un imán, el campo de la Tierra cambia con el tiempo porque se genera por el movimiento de aleaciones de hierro fundido en el núcleo externo del planeta tierra (la geodinamo). El polo norte magnético se desplaza, pero de una manera suficientemente lenta como para que las brújulas sean útiles en la navegación. Al cabo de ciertos periodos de duración aleatoria (con un promedio de duración de varios cientos de miles de años), el campo magnético de la Tierra se invierte (el polo norte y sur geomagnético permutan su posición). Estas inversiones dejan un registro en las rocas que permiten a los paleomagnetistas calcular la deriva de continentes en el pasado y los fondos oceánicos resultado de la tectónica de placas. La región por encima de la ionosfera —que se extiende varias decenas de miles de kilómetros en el espacio— es llamada la magnetosfera. Esta nueva capa protege a la Tierra de los rayos cósmicos que destruirían la atmósfera externa, incluyendo la capa de ozono que protege a la Tierra de la dañina radiación ultravioleta. IMPORTANCIA La Tierra está mayormente protegida del viento solar, un flujo de partículas energéticas cargadas que emana del Sol, por su campo magnético, que desvía la mayor parte de las El campo también magnetiza la corteza.. . El nanotesla también es llamado un Gamma ). pero normalmente se representa usando los nanoteslas (nT). También se puede usar una representación con coordenadas XYZ en las que la X es la dirección de los paralelos (con sentido este). La polaridad del campo magnético de la Tierra se registra en las rocas sedimentarias. Es medida con cierta frecuencia en Gauss (una diezmilésima de Tesla).65 G). C. pudiéndose usar las anomalías para detectar menas de minerales valiosos.partículas cargadas. siendo 1 G = 100 000 nT. Los seres humanos han usado brújulas para orientarse desde el siglo XI a. El cálculo de la pérdida de dióxido de carbono de la atmósfera de Marte —que resultó en la captura de iones del viento solar— es consistente con la pérdida casi total de su atmósfera consecuencia del apagado del campo magnético del planeta. La intensidad (F) del campo es proporcional a la fuerza que se ejerce sobre el imán. un método de datar rocas y sedimentos. Las inversiones son detectables como bandas centradas en las dorsales oceánicas en las que el lecho oceánico se expande. mientras que la estabilidad de los polos geomagnéticos entre los diferentes sucesos de inversión permite a los paleomagnetistas seguir la deriva de continentes. En comparación el imán de una nevera tiene un campo de 100 gauss. que protege a la Tierra de dañinos rayos ultravioletas. El campo varía entre aproximadamente 25 000 y 65 000 nT (0. Una forma común de medir su dirección es usar una brújula para determinar la dirección del norte magnético. Su ángulo con respecto al norte geográfico se denomina declinación. Intensidad La intensidad de campo es máxima cerca de los polos y mínima cerca del ecuador. Apuntando hacia el norte magnético el ángulo que el campo mantiene con la horizontal es la inclinación. Las inversiones también constituyen la base de la magnetoestratigrafía. Estas partículas destruirían la capa de ozono. PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS DESCRIPCIÓN El campo magnético puede ser representado en cualquier punto por un vector tridimensional (ver figura). y para la navegación desde el siglo XII. la Y es la dirección meridiana (sentido hacia el polo norte geográfico) y la Z es la dirección vertical (con el sentido hacia abajo apuntando al centro de la Tierra).25-0. La inclinación puede ser medida con un círculo de inclinación. Declinación La declinación es positiva para una desviación del campo hacia el este relativa al norte geográfico. La inclinación viene dada por el ángulo por el que el campo apunta hacia abajo con respecto a la horizontal. Puede tener valores entre -90º (hacia arriba) y 90º (hacia abajo). mientras que el máximo ocurre sobre el norte de Canadá.Intensidad del campo magnético de la Tierra tomado a partir del Modelo Magnético Mundial (World Magnetic Model o WMM) para 2010. Siberia y la costa de la Antártida al sur del continente australiano. El mínimo de intensidad ocurre sobre América del Sur. Un mapa de isolíneas de inclinación de la Tierra se muestra en la figura de la derecha. Inclinación Inclinación del campo magnético de la Tierra a partir de datos del WMM para 2010. En el polo norte magnético apunta completamente hacia abajo. Los mapas de isolíneas de intensidad son llamados cartas isodinámicas. Continúa rotando hasta alcanzar la vertical en el polo sur magnético. y va progresivamente rotando hacia arriba al disminuir la latitud hasta la horizontal (inclinación 0º). En la imagen de la izquierda se puede ver una carta isodinámica del campo magnético de la Tierra. que se alcanza en el ecuador magnético. Se puede estimar al comparar la orientación de una brújula con la posición del polo celeste. Los mapas incluyen normalmente información de la declinación como un . pequeño diagrama que muestra la relación entre el norte magnético y geográfico. Polos magnéticos .5º con respecto al eje de rotación del planeta. Esto podría parecer sorprendente. Una carta isogónica del campo magnético terrestre se muestra en la imagen de la izquierda. El dipolo es aproximable a un imán de barra. La información de la declinación para una región puede ser representada por una carta isogónica (mapa de isolíneas que unen puntos con la misma declinación). el campo magnético de esta puede ser razonablemente aproximado por el creado por un dipolo magnético localizado en el centro de la Tierra e inclinado con un ángulo de 11. con el polo sur apuntando hacia el polo norte geomagnético. pero el polo norte de un imán se define a partir de la atracción hacia el polo norte de la Tierra. Sobre la base de que el polo norte de un imán atrae al polo sur de otros imanes y repele los polos nortes. Declinación del campo magnético terrestre a partir del WMM de 2010. Aproximación dipolar Cerca de la superficie de la Tierra. debe ser atraído al polo sur del imán de la Tierra. Este campo dipolar supone alrededor de un 80-90 % del campo total en la mayor parte de las localizaciones. Las líneas isogónicas ofrecen la declinación en grados. por lo que los polos no coinciden. Un pequeño número de partículas del viento solar consigue llegar. Magnetosfera Buena parte de las partículas cargadas provenientes del viento solar son atrapadas en los cinturones de Van Allen. Los dos polos se desplazan independientemente del otro y no están situados perfectamente enfrentados en puntos opuestos del globo.La inclinación del campo de la Tierra es de 90º en el polo norte magnético y -90º en el polo sur magnético. A lo largo de los últimos 180 años. El único momento en el que el viento solar es observable desde la Tierra es cuando es suficientemente fuerte como para producir fenómenos como la aurora y las . el campo de la Tierra presenta una contribución significativa de términos no dipolares. La posición de los polos magnéticos puede definirse por lo menos de dos maneras.Un polo de inclinación magnética es un punto de la superficie terrestre en el que su campo magnético es totalmente vertical. Si se traza una línea paralela al momento del dipolo que más se aproxima al campo magnético terrestre los puntos de intersección con la superficie terrestre son llamados los polos geomagnéticos. el polo norte y sur geomagnéticos serían equivalentes al polo norte y sur magnético si la Tierra fuera un dipolo perfecto. Su desplazamiento puede ser rápido: se han detectado movimientos del polo norte magnético por encima de los 40 km por año. siguiendo una línea del campo magnético hasta la alta atmósfera y la ionosfera en las zonas aurorales. Es decir. Sin embargo. El ecuador magnético es la curva de nivel cero (el campo magnético es horizontal). el polo norte magnético ha estado migrando hacia el noroeste.El movimiento del polo norte magnético de la Tierra a lo largo del ártico canadiense. desde el Cabo Adelaida en la península Boothia en 1831 hasta la bahía Resolute a 600 km de distancia en 2001. Dependencia temporal Variaciones a corto plaza . Las tormentas geomagnéticas ocurren cuando la presión de los plasmas contenidos dentro de la magnetosfera es suficientemente grande como para hincharse y en consecuencia distorsionar el campo geomagnético. La magnetosfera se comprime en la «parte diurna» que afronta al Sol. Simulación de la interacción entre el campo magnético terrestre y el campo magnético interplanetario. las variaciones en la intensidad del campo magnético se han correlacionado con la variación de la precipitación en los trópicos.tormentas geomagnéticas. incrementando el tamaño de la geosfera de plasma. Esos fenómenos son conocidos de manera colectiva como meteorología espacial. Por ejemplo. Las auroras de cierta magnitud en cuanto a brillo calientan notoriamente la ionosfera. la forma y localización de la magnetopausa y la onda de choque (en la cara situada a contracorriente) puede variar en varios radios terrestres. causando que su plasma se expanda hacia la magnetosfera. El procedimiento de desprendimiento y pérdida de masa atmosférica se provoca cuando el gas es atrapado en burbujas de campo magnético. densidad y dirección afectan notablemente al entorno local del planeta. los niveles de radiación ionizante e interferencias de baja frecuencia pueden variar en factores de cientos a miles. El viento solar es responsable de la forma promedio de la magnetosfera terrestre. que son arrancadas por el viento solar. Además. exponiendo a los satélites geosíncronos a los efectos del viento solar directo. y causando el escape de masa de la atmósfera en el viento solar. Las fluctuaciones en su velocidad. debido a la acción de las partículas que llegan y se extiende en el «lado nocturno». en contradicción con hipótesis previas. En el trascurso de tormentas solares. disminuye cuando la orientación del campo magnético se alinea entre el Sol y la Tierra. esto podría conllevar el apagón y diversos daños de los satélites artificiales. Globo terráqueo: Mapa que muestra las localizaciones de diferentes observatorios y las isolíneas de intensidad horizontal de campo en unidades de μT. Las escalas temporales más reducidas vienen dadas a partir de los flujos en la ionosfera (la dinamo de la ionosfera) y la magnetosfera. en particular del núcleo rico en hierro.9 Con frecuencia la magnetosfera terrestre es impactada por erupciones solares que provocan tormentas geomagnéticas. cuyo resultado son las auroras. Variación secular . alguno de estos cambios se puede hacer corresponder a tormentas geomagnéticas o variaciones diarias en las corrientes. Datos recogidos por el THEMIS muestran que el campo magnético. Los cambios en escalas de tiempo superiores a un año reflejan cambios del interior de la Tierra.Fondo: Un grupo de medidas de observatorios magnéticos mostrando una tormenta magnética en el año 2000. La inestabilidad a corto plazo del campo se mide con el índice K. que interacciona con el viento solar. El campo geomagnético cambia en escalas de tiempo desde los milisegundos a millones de años. En la animación de la derecha se muestra cómo ha ido cambiando la declinación a lo largo de los siglos. Los cambios del campo magnético terrestre en escalas temporales de un año o superiores son denominados variación secular. Inversiones del campo Aunque el campo magnético de la Tierra está de forma general bien aproximado por un dipolo magnético con su eje cerca del de rotación. Estos cambios son denominados como variación secular paleomagnética o variación paleosecular. En los dos últimos siglos la fuerza del dipolo ha estado decreciendo a un ritmo de un 6. y la tasa de cambio actual no es anómala. El arrastre global promedio ha sido hacia el oeste desde el 1400 d. Este arrastre no es igual en todos los puntos y ha variado a lo largo del tiempo. Los cambios anteriores a las medidas de observatorios magnéticos se registran en materiales arqueológicos y geológicos. El evento más reciente. Sin embargo. . testigos de sedimentos obtenidos del lecho oceánico. La evidencia de estos eventos se encuentra en basaltos. denominado la inversión Brunhes-Matuyama.Variación estimada de las isolíneas de declinación entre 1590 y 1990 (hacer clic para ver la animación). C. esta intensidad es similar al promedio de los últimos 7000 años. ocurrió hace 780 000 años. En intervalos de cientos de años se ha observado que la declinación magnética varía en decenas de grados. y de anomalías magnéticas del fondo marino.2º por año. Con esta tasa de disminución el campo se anularía en 1600 años. Las inversiones ocurren aparentemente a intervalos aleatorios de tiempo que varían entre menos de 100 000 años hasta 50 millones de años. La dirección e intensidad del dipolo cambia con el tiempo. Una característica notable de la componente no dipolar de la variación secular es el arrastre hacia el oeste con un ritmo de alrededor 0. sino que retornan a la polaridad inicial). C.3 % por siglo. Estos registros incluyen normalmente largos periodos de pequeñas variaciones con grandes cambios puntuales que reflejan inversiones geomagnéticas y excursiones geomagnéticas (interrupciones «súbitas» del cambo no aparejadas a una inversión posterior. pero hacia el este entre el año 1000 y 1400 d. Estos eventos se denominan inversiones geomagnéticas. ocurren de manera ocasional dramáticos eventos en los que los polos norte y sur geomagnético se intercambian. Polaridad geomagnética durante el final de la era Cenozoica. Las zonas en color oscuro denotan periodos en los que la polaridad coincidía con la actual. mientras que las zonas de color claro denotan periodos de polaridad invertida. Un estudio publicado en 2012 por el Centro de Investigación Alemán para las Ciencias de la Tierra sugiere que ocurrió una breve inversión hace solo 41 000 años durante la última edad del hielo.27 . Esta es la base de la magnetoestratigrafía. u otro tipo de estructuras que pueden ser magnetizadas por el campo magnético de la Tierra. una técnica de correlación geofísica que puede ser usada para estimar la edad tanto de rocas sedimentarias como volcánicas así como de anomalías del fondo oceánico. en el estado de Oregón. El resultado es una serie de bandas que son simétricas alrededor de la dorsal. Futuro . Un barco remolcando un magnetómetro en la superficie del océano puede detectar estas bandas e inferir la edad del fondo marino. el magma emana desde el manto y se enfriaría para formar u corteza basáltica nueva. que presentan propiedades ferromagnéticas. el nuevo basalto registra la dirección inversa. Primera aparición Un estudio paleomagnético llevado a cabo sobre dacita roja australiana y lava acojinada sugieren una estimación de que el campo magnético ha existido por lo menos desde hace 3450 millones de años. el basalto guarda la dirección del campo terrestre. Al expandirse el lecho marino. Cuando el campo magnético terrestre se invierte. En los sedimentos la orientación de las partículas adquiere cierta tendencia hacia el sentido del campo cuando se depositan en un suelo oceánico o en el fondo de un lago. Este proceso es denominado magnetización detrítica remanente. En corrientes de lava. Durante el enfriamiento. la dirección del campo se congela en pequeñas partículas magnéticas al enfriarse.5 La magnetización termo-remanente es la forma de remanencia que origina las anomalías magnéticas en las dorsales oceánicas.La historia del campo magnético se registra principalmente en óxidos de hierro como la magnetita. El estudio de flujos de lava en las montañas Steens. puede ser adquirida de más de una manera. indican que el campo magnético podría haberse desplazado a un ritmo muy rápido. La inclinaciones temporales del dipolo que trasladan el eje del dipolo hasta el ecuador y entonces de vuelta a la polaridad original —nótese que sin llegar a producirse una inversión— son conocidas como «excursiones». El datado radiométrico de los flujos de lava ha sido usado para calibrar una escala de tiempo de la polaridad geomagnética. La magnetización remanente. o remanencia. Este nuevo basalto se forma en ambos lados de la dorsal y se aleja de ella. por encima de los 6 grados por día en un momento de inversión magnética. originando a magnetización termo-remanente. parte de la cual se muestra en la imagen de la izquierda. Esta circunstancia permite extraer información del ritmo al cual el lecho marino se ha expandido a lo largo del tiempo. Este ha aumentado y disminuido en el pasado sin razón aparente. y en 2003 por encima de los 40 km por año. Una medida instantánea de él —o varias medidas a lo largo de décadas o siglos— no es suficiente como para extrapolar una tendencia general de la intensidad del campo. La componente dipolar de este puede disminuir a la par que el campo magnético total se mantiene o aumenta su magnitud. La intensidad geomagnética ha decrecido de manera casi continua a partir de máximo un 35% por encima del valor actual desde hace 2000 años. En la actualidad el valor promedio del campo geomagnético está disminuyendo.Variaciones del momento del eje virtual del dipolo desde la última inversión. desde entonces sigue acelerándose. Además. La naturaleza del campo magnético de la Tierra es la de una fluctuación heteroscedástica. dado que no es estrictamente un campo dipolar. El ritmo de disminución y la intensidad actual están dentro del rango normal de variación. indicar la intensidad local del campo del dipolo (o su fluctuación) no es suficiente para caracterizar el campo magnético terrestre como un todo. El polo norte magnético terrestre se desplaza desde el norte de Canadá a Siberia con un ritmo acelerado: 10 km por año en el comienzo del siglo XX. este deterioro corresponde a un 10-15 % del declive total en los últimos 150 años y se ha acelerado en los últimos años. Origen físico Núcleo de la Tierra y geodinamo . como se muestra por la información de anteriores valores del campo registrados en rocas (figura de la derecha). Al moverse el fluido. El campo magnético se genera al formar una línea de corriente una espira cerrada (Ley de Ampère). El campo magnético terrestre está mayoritariamente producido por las corrientes eléctricas que ocurren en el núcleo externo. Obsérvese que en un conductor perfecto (conductividad σ=∞) no habría difusión. de naturaleza líquida. El primer término en el lado derecho de la ecuación representa una componente de «difusión». es el operador de Laplace y es el operador rotacional. y η=1/σμ es la difusividad magnética. un campo magnético variable genera un campo eléctrico (Ley de Faraday). siendo σ la conductividad eléctrica y μ la permeabilidad. y los campos eléctrico y magnético ejercen una fuerza sobre las cargas que fluyen en la corriente (la Fuerza de Lorentz).34 El término de la parte izquierda de la ecuación representa la variación temporal explícita del campo. Según la ley de Lenz. el campo magnético se desplazaría con él. El teorema que describe este . En un fluido estacionario el campo magnético decrece y las concentraciones de campo se extienden. que está compuesto de hierro fundido altamente conductor. organizado en rollos por la fuerza de Coriolis. B es el campo magnético. cualquier cambio del campo magnético sería instantáneamente contrarrestado por corrientes. por lo que el flujo a través de un volumen de fluido dado no podría cambiar. Estos efectos se pueden combinar en una ecuación diferencial en derivadas parciales para el campo magnético denominada «ecuación de inducción magnética»: Donde u es la velocidad del fluido. Si la dinamo terrestre se apagara la componente dipolar desaparecería en unas pocas decenas de miles de años.Esquema que ilustra la relación entre el movimiento del fluido conductor. y el campo magnético que el movimiento genera. efecto se llama «Teorema del flujo congelado». también proveerían campos magnéticos a modo de «estátor» de inicio. Eso se llama «convección posicional». Este proceso podría continuar generando campo de manera indefinida. Modelos numéricos Las ecuaciones de la geodinamo son extremadamente complejas de resolver. La temperatura se incrementa hacia el centro de la Tierra. Durante décadas los teóricos estuvieron limitados a la creación de dinamos cinemáticas. Los posibles mecanismos que lo explicarían incluyen reacciones electroquímicas que crean el equivalente de una pila generando corriente eléctrica en el fluido o un efecto termoeléctrico (estos dos mecanismos están de alguna forma superados). tiende a organizar al fluido en rollos alineados en la dirección del eje polar norte-sur. y cuanto más grande sea la temperatura del fluido en profundidades mayores más ligero se convierte. consecuencia de la rotación del planeta. Campos magnéticos remanentes en materiales magnéticos del manto. . se opone al movimiento del fluido. Incluso en un fluido con una conductividad finita. El campo magnético promedio en el núcleo externo de la Tierra se calculó en alrededor de 25 G. que están más fríos que su temperatura de Curie. 50 veces superior al campo en la superficie. parte del hierro fundido se solidifica y se adhiere al núcleo interno. Sin embargo. La teoría de dinamo cinemática era esencialmente cuestión de probar diferentes geometrías del flujo y comprobar si podía adaptarse a una dinamo. no está claro cómo este movimiento de cargas surge en el fluido que circula en el núcleo externo. El movimiento del fluido se mantiene por convección —movimiento basado en la flotabilidad—. El modelo explicado arriba asume el movimiento de cargas (como electrones con respecto al núcleo atómico). que inducirían las corrientes requeridas en el flujo convectivo del fluido comportándose como una dinamo. Esta flotabilidad está acentuada por la separación química. La fuerza de Coriolis. haciéndolo menos denso. se generaría nuevo campo en el estiramiento de las líneas de campo al moverse el fluido de manera que lo deforme. En el proceso elementos más ligeros se quedan en el fluido. Al enfriarse el núcleo. Estos mecanismos fueron analizados por el Philip William Livermore. el cual es un requerimiento para generar un campo magnético. y el realismo de las soluciones está limitado principalmente por la potencia de cálculo. si no fuera porque al aumentar la intensidad de éste. El simple movimiento convectivo de un fluido conductor no es suficiente como para garantizar la generación de un campo magnético. en los que la velocidad del fluido está prescrita con antelación al cálculo del efecto del campo magnético. y causa alteraciones diarias que puede alterar el campo magnético en la superficie hasta 1º. El basalto. algunos tipos de estructuras de piedra. Anomalías magnéticas de la corteza Modelo para las componentes de menor longitud de onda del campo magnético terrestre.42 Los magnetómetros detectan desviaciones del campo magnético terrestre causado por artefactos de hierro.Los primeros modelos de dinamo autoconsistentes. Este tipo de campo siempre es generado en la zona donde la atmósfera se encuentra más cercana al Sol. que proporciona al basalto cualidad magnética medible. El uso de instrumentos adaptados de detectores aéreos se desarrolló durante la Segunda Guerra Mundial para detectar submarinos y las variaciones magnéticas del suelo oceánico han sido mapeadas. estas variaciones magnéticas suponen otro medio para estudiar el suelo del océano. De manera más importante. El último recibió mucha atención porque consiguió de manera satisfactoria reproducir algunas de las características del campo terrestre. Esta distorsión fue detectada por marineros islandeses ya a finales del siglo XVIII. Medida y análisis Detección . incluyendo las inversiones geomagnéticas. uno en Japóny otro en los Estados Unidos. fueron desarrollados por dos grupos en 1995. e incluso zanjas y yacimientos arqueológicos. atribuidas a anomalías en la litosfera. los que determinan tanto la velocidad del fluido como el campo magnético. debido a la presencia de magnetita. Corrientes en la ionosfera y la magnetosfera Las corrientes eléctricas inducidas en la ionosfera generan campos magnéticos (región de dinamo ionosférica). Las variaciones típicas diarias de la intensidad del campo son de alrededor 25 nT . contiene un mineral fuertemente magnético (la magnetita) y puede distorsionar las lecturas de las brújulas en un ámbito local. Cuando la recién creada roca se enfría. los materiales magnéticos dejan registro del campo magnético terrestre de ese momento preciso. con variaciones en la escala de los segundos en el orden de 1 nT. la roca volcánica rica en hierro que compone la mayoría del suelo oceánico. las medidas deben convertirse a un modelo válido para realizar predicciones. a la energía eléctrica y a otras actividades humanas. Las distintas fuerzas militares determinan las características del campo geomagnético local con el objetivo de detectar anomalías que podrían ser causadas por un objeto metálico relevante —como un submarino sumergido—. . En el ámbito comercial. las compañías de prospección geofísica también usan detectores magnéticos para identificar anomalías producidas por menas de minerales interesantes económicamente. Estos detectores de anomalías magnéticas son utilizados en aviones como el Nimrod británico o remolcados como instrumental en barcos. con frecuencia partee de un departamento de investigación geológica nacional. El satéliste Ørsted señaló la existencia de una geodinamo dinámica en acción que parece estar haciendo surgir un polo alternativo bajo el océano Atlántico al oeste de Sudáfrica. Armónicos esféricos Véanse también: Armónicos esféricos y Desarrollo multipolar. Estos observatorios son capaces de medir y predecir las condiciones magnéticas que en forma de tormentas magnéticas alteran con frecuencia a las telecomunicaciones.43 El satélite Magsat y posteriormente otros satélites han empleado magnetómetros de tres ejes para sondear la estructura tridimensional del campo magnético de la Tierra. por ejemplo el observatorio Eskdalemuir del Departamento de Investigación Geológica Británico (British Geological Survey). mostrando un decaimiento relativo de alrededor del 10 % en los últimos 150 años. Si se requiere una estimación precisa del campo en otros lugares y momentos.44 Las unidades operadas por los distintos gobiernos especializadas en la medida del campo magnético terrestre son los llamadas observatorios geomagnéticos. como la anomalía magnética Kursk. Modelos estadísticos Cada medida del campo magnético se toma en un instante y lugar particular.La intensidad del campo magnético fue medida por primera vez por Carl Friedrich Gauss en 1835 y ha sido medida en numerosas ocasiones desde entonces. el número de dichas líneas nodales es el valor absoluto del orden m (o n. La función Pℓm es nula en m círculos que pasan por los polos y en ℓ círculos de igual latitud. entonces una investigación científica en la superficie descubriría dos polos norte magnéticos (en los polos geográficos) y dos polos sur en el ecuador. Este método fue empleado por primera vez por Carl Friedrich Gauss. Son el producto de dos funciones angulares. Los armónicos esféricos son funciones que oscilan en la superficie de una esfera.Representación esquemática de los armónicos esféricos sobre una esfera y sus líneas nodales. Si esta disposición fuera colocada en el centro de la Tierra. según fuente). La forma más común de analizar las variaciones globales del campo magnético de la Tierra es ajustar las medidas a un grupo de armónicos esféricos. Ejemplo de campo cuadrupolar. La función dependiente de la longitud es nula en un determinado número de círculos que pasar por los poloss norte y sur. una que depende de la latitud y otra de la longitud. También puede construirse al juntar dos dipolos. La función cambia de signo cada vez que se cruza una de estas líneas. El número de círculos de . observatorios en superficie y satélites). Los análisis del campo magnético terrestre usan una versión modificada de los armónicos esféricos corrientes que difieren en un factor multiplicativo.9 El coeficiente de Gauss de menor orden g00. pero si se expresa en componentes cartesianas XYZ.9 El resto de términos predicen que el potencial de una fuente dipolar (ℓ=1) decae con 1/r3. Estos términos tienen longitudes de onda de 2000 km o inferiores.9 Dependencia radia El análisis de armónicos esféricos puede ser usado para diferenciar las contribuciones externas e internas al campo cuando las medidas están disponibles a más de una altitud (por ejemplo. cada término de coeficiente gmℓ o hmℓ puede ser descompuesto en dos términos: uno que disminuye con el radio en un factor 1/rℓ+1 y otro que se incrementa con el radio con rℓ. Los siguientes términos (g01. que es una derivada del potencial. Cada armónico es equivalente a una determinada ordenación de las cargas magnéticas en el centro de la Tierra. Si el campo en la frontera entre núcleo y manto se ajusta a armónicos esféricos. El radio del núcleo externo es aproximadamente la mitad del radio terrestre. El campo magnético se trata de un campo vectorial. Un ejemplo de campo cuadrupolar se muestra en la figura de debajo a la derecha. En este caso. tal como se ha descrito antes. multiplicados cada uno por el coeficiente de Gauss (gmℓ o hmℓ) más apropiado. El resto de componentes de orden superior decaen con un orden progresivamente más rápido con el radio. Los términos crecientes son los que se ajustan a fuentes externas (corrientes en la ionosfera y la magnetosfera). g11 y h11) determinan la dirección e intensidad de la contribución dipolar. Un dipolo es el equivalente a dos cargas opuestas cercanas y un cuadrupolo dos dipolos juntos. Por diversos argumentos. que proporciona la contribución de una carga magnética aislada es por tanto nulo (no se han detectado monopolos magnéticos). El resto de componentes de menor magnitud se atribuyen a anomalías en la corteza. Sin embargo el promedio temporal de estas contribuciones a lo largo de unos pocos años es nulo. Un monopolo es una carga magnética aislada. el ajuste dipolar está inclinado con un ángulo de 10º con respecto al eje de rotación. cada componente es la derivada de una misma función escalar denominada el potencial magnético. la componente dipolar en más pequeña en un factor 1/8 que la de la superficie.9 Los armónicos esféricos puede representar cualquier campo escalar que satisfaga determinadas propiedades. Los ajustes de las medidas del campo magnético descomponen el campo magnético de la Tierra a una suma de armónicos esféricos. fenómeno que nunca ha sido observado. Los términos cuadrupolares caen con 1/r4. se suele asumir que sólo términos de orden 14 o inferior tienen su origen en el núcleo. cae por tanto con 1/r3. El campo magnético.latitud en los que la función de latitud se anula es igual al orden ℓ.9 . Otro modelo de campo global es el producido conjuntamente por el National Geophysical Data Center norteamericano y el British Geological Survey británico. CHAMP y SAC-C) y de una red mundial de observatorios geomagnéticos. con 120 coeficientes. IGRF11. Las vacas y los ciervos tienden a alinear sus cuerpos en la dirección norte-sur al descansar. Se actualiza cada cinco años. pero no cuando están cerca de líneas de alta tensión. esto ha llevado a creer a los investigadores que el magnetismo producido es el responsable. así como por múltiples sistemas civiles de navegación. hasta el año 2000. Este modelo se trunca en el orden 12 (168 coeficientes). el Ministerio de Defensa británico. El modelo de undécima generación. emplea un «modelado exhaustivo» que trata de conciliar datos de muy diferente resolución temporal y espacial obtenidos en superficie y de fuentes satelitales. Es el usado por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos. Un tercer modelo. producido por el Centro de Vuelo Espacial Goddard (NASA y GSFC) y el Instituto Danés de Investigación Espacial. BIOMAGNETISMO Existen animales —entre los que se incluyen varias especies de aves y tortugas— que pueden detectar el campo magnético de la Tierra y usarlo para orientarse durante sus migraciones. El desarrollo en armónicos esféricos fue truncado en orden 10. la OTAN y la oficina hidrográfica internacional. Los modelos posteriores a esta fecha han sido truncados en un grado 13 (195 coeficientes). . fue desarrollado usando datos de satélites (Ørsted.Modelos globales La Asociación Internacional de Geomagnetismo y Aeronomía emplea un modelo global estándar de campo denominado el International Geomagnetic Reference Field (Campo Geomagnético Internacional de Referencia).