El campo magnético de la Tierra desempeña un papel importante en la protección de las personas de la radiación peligrosa y la actividad geomagnética que podría afectar las comunicaciones por satélite y el funcionamiento de las redes eléctricas. Y se mueve.

Los científicos han estudiado y seguido el movimiento de los polos magnéticos durante siglos . El movimiento histórico de estos polos indica un cambio en la geometría global del campo magnético de la Tierra.

Incluso puede indicar el comienzo de una inversión de campo: un “cambio” entre los polos magnéticos norte y sur.

Soy un físico que estudia la interacción entre los planetas y el espacio. Si bien que el polo norte magnético se mueva un poco no es gran cosa, una reversión podría tener un gran impacto en el clima de la Tierra y nuestra tecnología moderna. Pero estos cambios no ocurren instantáneamente. En cambio, ocurren a lo largo de miles de años .

Un mapa que muestra la parte norte de Canadá, con puntos amarillos que se mueven hacia el sur.
Las ubicaciones observadas del polo norte magnético entre 1831 y 2007 son cuadrados amarillos. Las ubicaciones de los polos modeladas entre 1590 y 2025 son círculos que progresan del azul al amarillo. (Centros Nacionales de Información Ambiental)

Generación de campo magnético

Entonces, ¿cómo se generan campos magnéticos como el que rodea la Tierra?

Los campos magnéticos se generan mediante cargas eléctricas en movimiento . Un material que permite que las cargas se muevan fácilmente en él se llama conductor . El metal es un ejemplo de conductor: la gente lo utiliza para transferir corrientes eléctricas de un lugar a otro. La corriente eléctrica en sí misma son simplemente cargas negativas llamadas electrones que se mueven a través del metal. Esta corriente genera un campo magnético .

En el núcleo de hierro líquido de la Tierra se pueden encontrar capas de material conductor . Las corrientes de carga se mueven por todo el núcleo y el hierro líquido también se mueve y circula en el núcleo. Estos movimientos generan el campo magnético.

La Tierra no es el único planeta con un campo magnético: los planetas gigantes gaseosos como Júpiter tienen una capa conductora de hidrógeno metálico que genera sus campos magnéticos.

El movimiento de estas capas conductoras dentro de los planetas da como resultado dos tipos de campos. Los movimientos más grandes, como las rotaciones a gran escala con el planeta, conducen a un campo magnético simétrico con un polo norte y un polo sur, similar a un imán de juguete.

Estas capas conductoras pueden tener algunos movimientos irregulares locales debido a turbulencias locales o flujos más pequeños que no siguen el patrón a gran escala. Estas irregularidades se manifestarán en algunas pequeñas anomalías en el campo magnético del planeta o en lugares donde el campo se desvía de ser un campo dipolar perfecto.

Estas desviaciones de pequeña escala en el campo magnético pueden en realidad conducir a cambios en el campo de gran escala con el tiempo y potencialmente incluso a una inversión completa de la polaridad del campo dipolar, donde el norte se convierte en sur y viceversa.

Las designaciones de “norte” y “sur” en el campo magnético se refieren a sus polaridades opuestas; no están relacionadas con el norte y el sur geográficos.

Un diagrama que muestra la Tierra, con dos bloques en el interior, uno apuntando hacia arriba que dice S y otro apuntando hacia abajo que dice N, etiquetados como polo magnético sur y polo magnético norte, respectivamente. Una línea ligeramente inclinada representa el eje de rotación de la Tierra.
El campo magnético de la Tierra. Los polos magnéticos norte y sur reflejan los polos norte y sur geográficos. (PeterHermesFurian/iStock vía Getty Images Plus)

La magnetosfera de la Tierra, una burbuja protectora

El campo magnético de la Tierra crea una “burbuja” magnética llamada magnetosfera sobre la parte más superior de la atmósfera, la capa de ionosfera .

La magnetosfera desempeña un papel importante en la protección de las personas. Protege y desvía la dañina radiación de rayos cósmicos de alta energía , que se crea en las explosiones estelares y se mueve constantemente por el universo. La magnetosfera también interactúa con el viento solar , que es un flujo de gas magnetizado enviado desde el Sol.

La interacción de la magnetosfera y la ionosfera con el viento solar magnetizado crea lo que los científicos llaman clima espacial . Por lo general, el viento solar es suave y hay poco o ningún clima espacial.

Sin embargo, hay ocasiones en las que el Sol arroja al espacio grandes nubes magnetizadas de gas llamadas eyecciones de masa coronal . Si estas eyecciones de masa coronal llegan a la Tierra, su interacción con la magnetosfera puede generar tormentas geomagnéticas . Las tormentas geomagnéticas pueden crear auroras , que ocurren cuando una corriente de partículas energizadas golpea la atmósfera y se ilumina.

Durante los fenómenos meteorológicos espaciales, hay más radiación peligrosa cerca de la Tierra. Esta radiación puede dañar potencialmente los satélites y los astronautas. El clima espacial también puede dañar grandes sistemas conductores, como grandes tuberías y redes eléctricas, al sobrecargar las corrientes en estos sistemas .

Los fenómenos meteorológicos espaciales también pueden alterar las comunicaciones por satélite y el funcionamiento del GPS , de los que depende mucha gente.

Volteos de campo

Los científicos mapean y rastrean la forma y orientación generales del campo magnético de la Tierra utilizando mediciones locales de la orientación y magnitud del campo y, más recientemente, modelos .

La ubicación del polo norte magnético se ha desplazado unas 600 millas (965 kilómetros) desde que se tomó la primera medición en 1831. La velocidad de migración ha aumentado de 10 millas por año a 34 millas por año (16 a 54 kilómetros) en más años recientes. Esta aceleración podría indicar el comienzo de una inversión de campo, pero los científicos realmente no pueden decirlo con menos de 200 años de datos.

El campo magnético de la Tierra se invierte en escalas de tiempo que varían entre 100.000 y 1.000.000 de años . Los científicos pueden saber con qué frecuencia se invierte el campo magnético al observar las rocas volcánicas en el océano.

Estas rocas capturan la orientación y la fuerza del campo magnético de la Tierra cuando se crean, por lo que la datación de estas rocas proporciona una buena imagen de cómo ha evolucionado el campo de la Tierra a lo largo del tiempo .

Las inversiones de campo ocurren rápidamente desde un punto de vista geológico, aunque lentas desde una perspectiva humana. Una inversión suele tardar unos cuantos miles de años, pero durante este tiempo la orientación de la magnetosfera puede cambiar y exponer una mayor parte de la Tierra a la radiación cósmica. Estos eventos pueden cambiar la concentración de ozono en la atmósfera.

Los científicos no pueden decir con seguridad cuándo ocurrirá la próxima inversión del campo, pero podemos seguir mapeando y rastreando el movimiento del norte magnético de la Tierra.La conversación

Ofer Cohen , profesor asociado de Física y Física Aplicada, UMass Lowell.

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