Volumen 6 - Nº33 - 1996

Revista de Divulgación Científica y Tecnológica de la
Asociación Ciencia Hoy

CIENCIA EN EL MUNDO

El enigma del Campo Magnetico Terrestre


El primer camino no sería aplicable al campo magnético terrestre porque, en la escala temporal relevante, la magnitud del fenómeno resulta despreciable. Habría, pues, que buscar la respuesta por el segundo camino y su efecto simétrico. Con tal enfoque, W. Elsasser sugirió en 1945 que el núcleo metálico fluido podría comportarse como una dínamo autoexcitada, mecanismo cuya teoría había sido elaborada en 1919 por el matemático y físico británico Joseph Larmor (1857-1942).

El esquema de la dínamo se representa en la figura 2, que muestra un disco y su eje concéntrico, ambos conductores, girando a velocidad v en un campo magnético externo (Bo). Este inducirá una corriente radial J sobre el disco y, como el circuito ha sido cerrado por medio de un conductor dispuesto en forma de espira (una vuelta de una espiral), dicha corriente circulará y generará un campo magnético adicional (Bi). Si en lugar de con una espira cerrásemos el circuito con muchas de ellas, es decir con una bobina cilíndrica en espiral, el campo magnético inducido por el paso de la corriente J reforzará el campo magnético externo en la región que ocupa el disco y, en general, se parecerá al campo de un dipolo. La intensidad del campo inducido (Bi) dependerá de la velocidad de rotación del disco: en ciertos casos, podría alcanzar magnitudes que hagan despreciable el campo externo (Bo).
 
 

Fig. 2
ESQUEMA DE LA DINAMO, QUE MUESTRA UN DISCO Y SU EJE, AMBOS CONDUCTORES, GIRANDO A UNA VELOCIDAD V EN UN CAMPO MAGNETICO EXTERNO B0 ESTE INDUCIRA UNA CORRIENTE RADIAL J EN EL DISCO Y, COMO EL CIRCUITO FUE CERRADO POR MEDIO DE UN CONDUCTOR EN FORMA DE ESPIRA (UNA VUELTA DE UNA ESPIRAL), DICHA CORRIENTE CIRCULARA Y GENERARA UN CAMPO MAGNETICO ADICIONAL Bi SI, EN LUGAR DE HACERLO CON UNA ESPIRA, CERRAMOS EL CIRCUITO CON MUCHAS DE ELLAS, ES DECIR, CON UNA BOBINA CILINDRICA EN ESPIRAL, EL CAMPO MAGNETlCO INDUCIDO POR EL PASO DE LA CORRIENTE J REFORZARA EL EXTERNO EN LA REGIÓN QUE OCUPA EL DISCO Y, POR LO GENERAL, SE PARECERA AL CAMPO DE UN DIPOLO. LA INTENSIDAD DEL CAMPO INDUCIDO B DEPENDERA DE LA VELOCIDAD DE ROTACIÓN DEL DISCO; EN CIERTOS CASOS, PODRÍA ALCANZAR MAGNITUDES QUE HAGAN DESPRECIABLE EL CAMPO EXTERNO B0

Trasponer este esquema simplificado al caso del núcleo terrestre, donde no hay cables ni discos circulares, es complejo. Se habla de tornados convectivos producidos en el núcleo exterior esto es, de columnas de fluido sujetas a un movimiento en espiral generado por las altas temperaturas y por la rotación terrestre. Cuando estos flujos interaccionan con el campo geomagnético se establece una corriente que, a su vez, genera otro campo que refuerza al primitivo. Ello durará mientras persista la liberación de energía térmica y la rotación terrestre.

La inversión del dipolo terrestre se ha explicado mediante mecanismos de dínamos acopladas. Las ecuaciones matemáticas respectivas predicen que se trata de un fenómeno complejo, el cual incluye inversiones de polaridad espontáneas y aparentemente, azarosas.

La Tierra se halla inmersa en el campo magnético del Sol, y el sistema solar a su vez, en el galáctico. Hasta hace unos años -hablárase de planetas, estrellas o galaxias-, había acuerdo, por lo menos, acerca de dos cuestiones: los campos magnéticos son producidos por partículas cargadas o

corrientes eléctricas que rotan, y el proceso de generación aceptado era el de la dínamo. Sin embargo, en el ínterin, algunos teóricos han comenzado a mostrar evidencias relacionadas con el Sol, la vía láctea y, por extensión, las estrellas y las galaxias en general, acerca de que el mecanismo usual de la dínamo falla.

Si bien, para el caso del Sol, la dinamo explica el ciclo de veintidós años de las manchas solares, requiere que cerca de los polos haya una rotación rápida en las capas profundas, pero datos sismológicos obtenidos a fines de la década pasada revelaron que tiene lugar una rotación lenta. R. Kulsrud, de la universidad de Princeton, calculó que un proceso de tipo dinamo tardaría 1026 años en crear el campo magnético actual de la vía láctea, pero se estima que la galaxia tiene una edad aproximada de 1010 años.

Los astrofísicos se estarían quedando, pues, sin la herramienta conceptual que aclare cómo estrellas y galaxias adquirieron sus campos magnéticos. La única explicación alternativa considerada en este momento es que tales campos magnéticos daten de una etapa temprana del universo. Sin embargo, si bien la teoría de la dínamo no puede ser usada de manera confiable con propósitos predictivos, según D. Gubbins, de la universidad de Leeds, parece no haber obstáculos conceptuales decisivos que impidan utilizarla para explicar la permanencia y la dinámica del campo magnético terrestre. En este sentido, la mayor esperanza está en el estudio de registros sedimentarios, pues representan la única fuente con buena cobertura geográfica y un registro temporal continuo.