Campo magnticoUncampo magnticoes una descripcin matemtica de la influencia magntica de lascorrientes elctricasy de losmateriales magnticos. El campo magntico en cualquier punto est especificado por dos valores, ladirecciny lamagnitud; de tal forma que es uncampo vectorial. Especficamente, el campo magntico es unvector axial, como lo son losmomentos mecnicosy los campos rotacionales. El campo magntico es ms comnmente definido en trminos de lafuerza de Lorentzejercida en cargas elctricas.Los campos magnticos son producidos por cualquiercarga elctricaen movimiento y el momento magntico intrnseco de las partculas elementalesasociadas con una propiedad cuntica fundamental, suespn. En larelatividad especial, campos elctricos y magnticos son dos aspectos interrelacionados de un objeto, llamado el tensor electromagntico. Las fuerzas magnticas dan informacin sobre la carga que lleva un material a travs delefecto Hall. La interaccin de los campos magnticos en dispositivos elctricos tales como transformadores es estudiada en la disciplina decircuitos magnticos.1.-Fuerza de LorentzEntre las definiciones decampo magnticose encuentra la dada por la fuerza de Lorentz. Esto sera el efecto generado por unacorriente elctricao unimn, sobre una regin del espacio en la que unacarga elctricapuntual de valor(q), que se desplaza a unavelocidad, experimenta los efectos de unafuerzaque esperpendiculary proporcional tanto a la velocidad(v)como al campo(B). As, dicha carga percibir una fuerza descrita con la siguiente ecuacin.

dondeFes lafuerza magntica,ves la velocidad yBel campo magntico, tambin llamadoinduccin magnticaydensidad de flujo magntico. (Ntese que tantoFcomoyBson magnitudes vectoriales y elproducto vectorialtiene como resultante un vector perpendicular tanto avcomo aB). El mdulo de la fuerza resultante ser:

La existencia de un campo magntico se pone de relieve gracias a la propiedad (la cual la podemos localizar en el espacio) de orientar unmagnetmetro(laminilla de acero imantado que puede girar libremente). La aguja de unabrjula, que evidencia la existencia delcampo magntico terrestre, puede ser considerada un magnetmetro.

2.-HistoriaSi bien algunos materiales magnticos han sido conocidos desde la antigedad, como por ejemplo el poder de atraccin que lamagnetitaejerce sobre el hierro, no fue sino hasta elsiglo XIXcuando la relacin entre laelectricidady el magnetismo qued plasmada, pasando ambos campos de ser diferenciados a formar el cuerpo de lo que se conoce como electromagnetismo.Antes de 1820, el nico magnetismo conocido era el del hierro. Esto cambi con un profesor de ciencias poco conocido de laUniversidad de Copenhague,Dinamarca,Hans Christian Oersted. En 1820 Oersted prepar en su casa una demostracin cientfica a sus amigos y estudiantes. Plane demostrar el calentamiento de un hilo por una corriente elctrica y tambin llevar a cabo demostraciones sobre el magnetismo, para lo cual dispuso de una aguja de brjula montada sobre una peana de madera.Mientras llevaba a cabo su demostracin elctrica, Oersted not para su sorpresa que cada vez que se conectaba la corriente elctrica, se mova la aguja de la brjula. Se call y finaliz las demostraciones, pero en los meses sucesivos trabaj duro intentando explicarse el nuevo fenmeno. Pero no pudo! La aguja no era ni atrada ni repelida por ella. En vez de eso tenda a quedarse enngulo recto. Hoy sabemos que esto es una prueba fehaciente de la relacin intrnseca entre el campo magntico y el campo elctrico plasmada en las ecuaciones de Maxwell.Como ejemplo para ver la naturaleza un poco distinta del campo magntico basta considerar el intento de separar el polo de un imn. Aunque rompamos un imn por la mitad ste "reproduce" sus dos polos. Si ahora volvemos a partir otra vez en dos, nuevamente tendremos cada trozo con dos polos norte y sur diferenciados. En magnetismo no existen losmonopolos magnticos.3.-Fuentes del campo magnticoUn campo magntico tiene dos fuentes que lo originan. Una de ellas es unacorriente elctricade conduccin, que da lugar a un campo magntico esttico, si es constante. Por otro lado unacorriente de desplazamientoorigina un campo magntico variante en el tiempo, incluso aunque aquella sea estacionaria.La relacin entre el campo magntico y una corriente elctrica est dada por laley de Ampre. El caso ms general, que incluye a la corriente de desplazamiento, lo da laley de Ampre-Maxwell.3.1.-Campo magntico producido por una carga puntualEl campo magntico generado por una nica carga en movimiento (no por una corriente elctrica) se calcula a partir de la siguiente expresin:

Donde. Esta ltima expresin define uncampo vectorial solenoidal, para distribuciones de cargas en movimiento la expresin es diferente, pero puede probarse que el campo magntico sigue siendo un campo solenoidal.3.2.-Campo magntico producido por una distribucin de cargasLa inexistencia de cargas magnticas lleva a que el campo magntico es uncampo solenoidallo que lleva a que localmente puede ser derivado de unpotencial vector, es decir:

A su vez este potencial vector puede ser relacionado con el vectordensidad de corrientemediante la relacin:

La ecuacin anterior planteada sobre, con una distribucin de cargas contenida en un conjunto compacto, la solucin es expresable en forma de integral. Y el campo magntico de una distribucin de carga viene dado por:

3.3.-Inexistencia de cargas magnticas aisladasCabe destacar que, a diferencia delcampo elctrico, en el campo magntico no se ha comprobado la existencia demonopolos magnticos, slodipolos magnticos, lo que significa que las lneas de campo magntico son cerradas, esto es, el nmero neto de lneas de campo que entran en una superficie es igual al nmero de lneas de campo que salen de la misma superficie. Un claro ejemplo de esta propiedad viene representado por las lneas de campo de unimn, donde se puede ver que el mismo nmero de lneas de campo que salen del polo norte vuelve a entrar por el polo sur, desde donde vuelven por el interior del imn hasta el norte.La energa es necesaria para generar un campo magntico, para trabajar contra el campo elctrico que un campo magntico crea y para cambiar la magnetizacin de cualquier material dentro del campo magntico. Para los materiales no-dispersivos, se libera esta misma energa tanto cuando se destruye el campo magntico para poder modelar esta energa, como siendo almacenado en el campo magntico.Para materiales lineales y no dispersivos (tales quedonde es independiente de la frecuencia), la densidad de energa es:

Si no hay materiales magnticos alrededor, entonces el se puede substituir por 0. La ecuacin antedicha no se puede utilizar para los materiales no lineales, se utiliza una expresin ms general dada abajo.Generalmente la cantidad incremental de trabajo por el W del volumen de unidad necesitado para causar un cambio pequeo del B del campo magntico es: W= H*BUna vez que la relacin entre H y B se obtenga, esta ecuacin se utiliza para determinar el trabajo necesitado para alcanzar un estado magntico dado. Para los materiales como los ferromagnticos y superconductores el trabajo necesitado tambin depender de cmo se crea el campo magntico.4.-Determinacin del campo de induccin magntica BEl campo magntico para cargas que se mueven a velocidades pequeas comparadas convelocidad de la luz, puede representarse por uncampo vectorial. Sea unacarga elctricade pruebaen un punto P de una regin del espacio movindose a una cierta velocidad arbitrariavrespecto a un cierto observador que no detecte campo elctrico. Si el observador detecta una deflexin de la trayectoria de la partcula entonces en esa regin existe un campo magntico. El valor o intensidad de dicho campo magntico puede medirse mediante el llamado vector de induccin magnticaB, a veces llamado simplemente "campo magntico", que estar relacionado con la fuerzaFy la velocidadvmedida por dicho observador en el punto P: Si se vara la direccin devpor P, sin cambiar su magnitud, se encuentra, en general, que la magnitud deFvara, si bien se conserva perpendicular av. A partir de la observacin de una pequea carga elctrica de prueba puede determinarse la direccin y mdulo de dicho vector del siguiente modo:La direccin del "campo magntico" se define operacionalmente del siguiente modo. Para una cierta direccin dev, la fuerzaFse anula. Se define esta direccin como la deB.Una vez encontrada esta direccin el mdulo del "campo magntico" puede encontrarse fcilmente ya que es posible orientar avde tal manera que la carga de prueba se desplace perpendicularmente aB. Se encuentra, entonces, que la Fes mxima y se define la magnitud deBdeterminando el valor de esa fuerza mxima:

En consecuencia:Si una carga de prueba positivase dispara con una velocidadvpor un punto P y si obra una fuerza lateralFsobre la carga que se mueve, hay una induccin magnticaBen el punto P siendoBel vector que satisface la relacin:

La magnitud deF, de acuerdo a las reglas del producto vectorial, est dada por la expresin:

Expresin en la quees el ngulo entrevyB.El hecho de que la fuerza magntica sea siempre perpendicular a la direccin del movimiento implica que el trabajo realizado por la misma sobre la carga, es cero. En efecto, para un elemento de longitudde la trayectoria de la partcula, el trabajoesque vale cero por seryperpendiculares. As pues, un campo magntico esttico no puede cambiar la energa cintica de una carga en movimiento.Si una partcula cargada se mueve a travs de una regin en la que coexisten un campo elctrico y uno magntico la fuerza resultante est dada por:

Esta frmula es conocida comoRelacin de Lorentz5.-Unidades y magnitudes tpicasLa unidad deBen el SI es el tesla, que equivale a wber por metro cuadrado (Wb/m) o a voltio segundo por metro cuadrado (V s/m); en unidades bsicas es kg s2A1. Su unidad en sistema de Gauss es el gauss (G); en unidades bsicas es cm1/2g1/2s1.La unidad deHen el SI es el amperio por metro (A/m) (a veces llamado ampervuelta por metro, (Av/m)). Su unidad en el sistema de Gauss es el orsted (Oe), que es dimensionalmente igual al Gauss.Lamagnituddelcampo magntico terrestreen la superficie de la Tierra es de alrededor de 0.5G. Los imanes permanentes comunes, dehierro, generan campos de unos pocos cientos de Gauss, esto es a corto alcance la influencia sobre una brjula es alrededor de mil veces ms intensa que la del campo magntico terrestre; como la intensidad se reduce con el cubo de la distancia, a distancias relativamente cortas el campo terrestre vuelve a dominar. Los imanes comerciales ms potentes, basados en combinaciones de metales de transicinytierras rarasgeneran campos hasta diez veces ms intensos, de hasta 3000-4000 G, esto es, 0.3-0.4 T. El lmite terico para imanes permanentes es alrededor de diez veces ms alto, unos 3 Tesla. Los centros de investigacin especializados obtienen de forma rutinaria campos hasta diez veces ms intensos, unos 30T, medianteelectroimanes; se puede doblar este lmite mediante campos pulsados, que permiten enfriarse al conductor entre pulsos. En circunstancias extraordinarias, es posible obtener campos incluso de 150 T o superiores, mediante explosiones que comprimen las lneas de campo; naturalmente en estos casos el campo dura slo unos microsegundos. Por otro lado, los campos generados de forma natural en la superficie de unplsarse estiman en el orden de los cientos de millones de Tesla.En el mundo microscpico, atendiendo a los valores delmomento dipolarde iones magnticos tpicos y a la ecuacin que rige la propagacin del campo generado por undipolo magntico, se verifica que a unnanmetrode distancia, el campo magntico generado por un electrn aislado es del orden de 3 G, el de unamolcula imntpica, del orden de 30 G y el de un ion magntico tpico puede tener un valor intermedio, de 5 a 15 G. A unAngstrom, que es un valor corriente para unradio atmicoy por tanto el valor mnimo para el que puede tener sentido referirse al momento magntico de un ion, los valores son mil veces ms elevados, esto es, delorden de magnituddel Tesla.6.-Campo magntico terrestreElcampo magntico terrestre(tambin llamado campo geomagntico), es elcampo magnticoque se extiende desde el ncleo interno de laTierrahasta el lmite en el que se encuentra con elviento solar; una corriente de partculas energticas que emana del Sol. Su magnitud en la superficie de la Tierra vara de 25 a 65T(microteslas) (0,25-0,65G). Se puede considerar en aproximacin el campo creado por undipolo magnticoinclinado un ngulo de 10 grados con respecto al eje de rotacin (como un imn de barra). Sin embargo, al contrario que el campo de un imn, el campo de la Tierra cambia con el tiempo porque se genera por el movimiento de aleaciones de hierro fundido en el ncleo externo de la Tierra (la geodinamo). El polo norte magntico se desplaza, pero de una manera suficientemente lenta como para que las brjulas sean tiles en la navegacin. Al cabo de ciertos periodos de duracin aleatoria (con un promedio de duracin de varios cientos de miles de aos), el campo magntico de la Tierra se invierte (el polo norte y sur geomagntico permutan su posicin). Estas inversiones dejan un registro en las rocas que permiten a los paleomagnetistas calcular laderiva de continentesen el pasado y los fondos ocenicos resultado de latectnica de placas.La regin por encima de laionosfera que se extiende varias decenas de miles de kilmetros en el espacio es llamada la magnetosfera. Esta nueva capa protege a la Tierra de los rayos csmicos que destruiran la atmsfera externa, incluyendo la capa de ozono que protege a la Tierra de la daina radiacin ultravioleta.6.1.-ImportanciaLa Tierra est mayormente protegida delviento solar, un flujo de partculas energticas cargadas que emana delSol, por su campo magntico, que desva la mayor parte de las partculas cargadas. Estas partculas destruiran lacapa de ozono, que protege a la Tierra de dainosrayos ultravioletas.El clculo de la prdida de dixido de carbono de la atmsfera deMarteque result en la captura de iones del viento solar es consistente con la prdida casi total de su atmsfera consecuencia delapagadodel campo magntico del planeta.La polaridad del campo magntico de la Tierra se registra en las rocas sedimentarias. Las inversiones son detectables como bandas centradas en lasdorsales ocenicasen las que el lecho ocenico se expande, mientras que la estabilidad de los polos geomagnticos entre los diferentes sucesos de inversin permite a los paleomagnetistas seguir la deriva de continentes.Las inversiones tambin constituyen la base de lamagnetoestratigrafa, un mtodo de datar rocas y sedimentos.El campo tambin magnetiza la corteza; pudindose usar las anomalas para detectar menas de minerales valiosos.Los seres humanos han usado brjulas para orientarse desde el siglo XIa.C., y para la navegacin desde el siglo XII.6.2Principales caractersticas6.2.1 DescripcinEl campo magntico puede ser representado en cualquier punto por un vector tridimensional. Una forma comn de medir su direccin es usar una brjula para determinar la direccin del norte magntico. Su ngulo con respecto al norte geogrfico se denomina declinacin. Apuntando hacia el norte magntico el ngulo que el campo mantiene con la horizontal es la inclinacin. La intensidad (F) del campo es proporcional a la fuerza que se ejerce sobre el imn. Tambin se puede usar una representacin con coordenadas XYZ en las que la X es la direccin de los paralelos (con sentido este), la Y es la direccin meridiana (sentido hacia el polo norte geogrfico) y la Z es la direccin vertical (con el sentido hacia abajo apuntando al centro de la Tierra).6.2.2 IntensidadLa intensidad de campo es mxima cerca de los polos y mnima cerca del ecuador. Es medida con cierta frecuencia enGauss(una diezmilsima deTesla), pero normalmente se representa usando los nanoteslas (nT), siendo 1G = 100000nT. El nanotesla tambin es llamado unGamma).El campo vara entre aproximadamente 25000 y 65000nT (0,25-0,65G). En comparacin el imn de una nevera tiene un campo de 100gauss.Los mapas de isolneas de intensidad son llamados cartas isodinmicas.6.2.3 InclinacinLa inclinacin viene dada por el ngulo por el que el campo apunta hacia abajo con respecto a la horizontal. Puede tener valores entre -90 (hacia arriba) y 90 (hacia abajo). En el polo norte magntico apunta completamente hacia abajo, y va progresivamente rotando hacia arriba al disminuir la latitud hasta la horizontal (inclinacin 0), que se alcanza en el ecuador magntico. Contina rotando hasta alcanzar la vertical en el polo sur magntico. La inclinacin puede ser medida con un crculo de inclinacin.6.2.4 DeclinacinLa declinacin es positiva para una desviacin del campo hacia el este relativa al norte geogrfico. Se puede estimar al comparar la orientacin de una brjula con la posicin del polo celeste. Los mapas incluyen normalmente informacin de la declinacin como un pequeo diagrama que muestra la relacin entre el norte magntico y geogrfico. La informacin de la declinacin para una regin puede ser representada por una carta isognica (mapa de isolneas que unen puntos con la misma declinacin).6.2.5 Aproximacin dipolarCerca de la superficie de la Tierra, el campo magntico de esta puede ser razonablemente aproximado por el creado por undipolo magnticolocalizado en el centro de la Tierra e inclinado con un ngulo de alrededor de 10 con respecto al eje de rotacin del planeta. El dipolo es aproximable a un imn de barra, con el polo sur apuntando hacia el polo norte geomgntico. Esto podra parecer sorprendente, pero el polo norte de un imn se define a partir de la atraccin hacia el polo norte de la Tierra. En base a que el polo norte de un imn atrae al polo sur de otros imanes y repele los polos nortes, debe ser atrado al polo sur del imn de la Tierra. Este campo dipolar supone alrededor de un 80-90% del campo total en la mayor parte de las localizaciones.6.2.6 Polos magnticosLa posicin de los polos magnticos puede definirse por lo menos de dos maneras.Un polo de inclinacin magntica es un punto de la superficie terrestre en el que su campo magntico es totalmente vertical.La inclinacin del campo de la Tierra es de 90 en el polo norte magntico y -90 en el polo sur magntico. Los dos polos se desplazan independientemente del otro y no estn situados perfectamente enfrentados en puntos opuestos del globo. Su desplazamiento puede ser rpido: se han detectado movimientos del polo norte magntico por encima de los 40km por ao. A lo largo de los ltimos 180 aos, el polo norte magntico ha estado migrando hacia el noroeste, desde el Cabo Adelaida en la pennsula Boothia en 1831 hasta la baha Resolute a 600km de distancia en 2001.El ecuador magntico es la isolnea de inclinacin cero (el campo magntico es horizontal).Si se traza una lnea paralela almomentodel dipolo que ms se aproxima al campo magntico terrestre los puntos de interseccin con la superficie terrestre son llamados los polos geomagnticos. Es decir, los polos norte y sur geomagnticos seran equivalentes al polo norte y sur magntico si la Tierra fuera un dipolo perfecto. Sin embargo, el campo de la Tierra presenta una contribucin significativa de trminos no dipolares, por lo que los polos no coinciden.7.-MagnetosferaBuena parte de las partculas cargadas provenientes del viento solar son atrapadas en loscinturones de Van Allen. Un pequeo nmero de partculas del viento solar consigue llegar, siguiendo una lnea del campo magntico hasta la alta atmsfera y la ionosfera en las zonas aurorales. El nico momento en el que el viento solar es observable desde la Tierra es cuando es suficientemente fuerte como para producir fenmenos como la aurora y las tormentas geomagnticas. Las auroras de cierta magnitud en cuanto a brillo calientan notoriamente la ionosfera, causando que su plasma se expanda hacia la magnetosfera, incrementando el tamao de la geosfera de plasma, y causando el escape de masa de la atmsfera en el viento solar. Las tormentas geomagnticas ocurren cuando la presin de los plasmas contenidos dentro de la magnetosfera es suficientemente grande como para hincharse y en consecuencia distorsionar el campo geomagntico.El viento solar es responsable de la forma promedio de la magnetosfera terrestre. Las fluctuaciones en su velocidad, densidad y direccin afectan notablemente al entorno local del planeta. Por ejemplo, los niveles de radiacin ionizante e interferencias de baja frecuencia pueden varia en factores de cientos a miles; la forma y localizacin de la magnetopausa y la onda de choque (en la cara situada a contracorriente) puede variar en varios radios terrestres, exponiendo a lossatlites geosncronosa los efectos del viento solar directo. Esos fenmenos son conocidos de manera colectiva como meteorologa espacial. El procedimiento de desprendimiento y prdida de masa atmosfrica se provoca cuando el gas es atrapado en burbujas de campo magntico, que son arrancadas por el viento solar.17Adems, las variaciones en la intensidad del campo magntico se han correlacionado con la variacin de la precipitacin en los trpicos.8.-Dependencia temporal8.1 Variaciones a corto plazoEl campo geomagntico cambia en escalas de tiempo desde los milisegundos a millones de aos. Las escalas temporales ms reducidas vienen dadas a partir de los flujos en la ionosfera (la dinamo de la ionosfera) y la magnetosfera; alguno de estos cambios se puede hacer corresponder a tormentas geomagnticas o variaciones diarias en las corrientes. Los cambios en escalas de tiempo superiores a un ao reflejan cambios del interior de la Tierra, en particular del ncleo rico en hierro.Con frecuencia la magnetosfera terrestre es impactada por erupciones solares que provocan tormentas geomagnticas, cuyo resultado son las auroras. La inestabilidad a corto plazo del campo se mide con el ndice K.Datos recogidos por elTHEMISmuestran que el campo magntico, que interacciona con el viento solar, disminuye cuando la orientacin del campo magntico se alinea entre el Sol y la Tierra, en contradiccin con hiptesis previas. En el trascurso de tormentas solares, esto podra conllevar el apagn y diversos daos de los satlites artificiales.8.2 Variacin secularLos cambios del campo magntico terrestre en escalas temporales de un ao o superiores son denominados variacin secular. En intervalos de cientos de aos se ha observado que la declinacin magntica vara en decenas de grados.En la animacin de la derecha se muestra cmo ha ido cambiando la declinacin a lo largo de los siglos.La direccin e intensidad del dipolo cambia con el tiempo. En los dos ltimos siglos la fuerza del dipolo ha estado decreciendo a un ritmo de un 6,3% por siglo.Con esta tasa de disminucin el campo se anulara en 1600 aos.Sin embargo, esta intensidad es similar al promedio de los ltimos 7000 aos, y la tasa de cambio actual no es anmala.Una caracterstica notable de la componente no dipolar de la variacin secular es el arrastre hacia el oeste con un ritmo de alrededor 0,2 por ao.Este arrastre no es igual en todos los puntos y ha variado a lo largo del tiempo. El arrastre global promedio ha sido hacia el oeste desde el 1400d.C. pero hacia el este entre el ao 1000 y 1400d.C.Los cambios anteriores a las medidas de observatorios magnticos se registran en materiales arqueolgicos y geolgicos. Estos cambios son denominados como variacin secular paleomagntica o variacin paleosecular. Estos registros incluyen normalmente largos periodos de pequeas variaciones con grandes cambios puntuales que reflejan inversiones geomagnticas y excursiones geomagnticas (interrupciones sbitas del cambo no aparejadas a una inversin posterior, sino que retornan a la polaridad inicial).8.3 Inversiones del campoAunque el campo magntico de la Tierra est de forma general bien aproximado por un dipolo magntico con su eje cerca del de rotacin, ocurren de manera ocasional dramticos eventos en los que los polos norte y sur geomagntico se intercambian. Estos eventos se denominan inversiones geomagnticas. La evidencia de estos eventos se encuentra en basaltos, testigos de sedimentos obtenidos del lecho ocenico, y de anomalas magnticas del fondo marino. Las inversiones ocurren aparentemente a intervalos aleatorios de tiempo que varan entre menos de 100000aos hasta 50 millones de aos. El evento ms reciente, denominado la inversin Brunhes-Matuyama, ocurri hace 780000aos.Un estudio publicado en 2012 por el Centro de Investigacin Alemn para las Ciencias de la Tierra sugiere que ocurri una breve inversin hace solo 41000 aos durante la ltima edad del hielo.La historia del campo magntico se registra principalmente en xidos de hierro como la magnetita, que presentan propiedades ferromagnticas, u otro tipo de estructuras que pueden ser magnetizadas por el campo magntico de la Tierra. La magnetizacin remanente, o remanencia, puede ser adquirida de ms de una manera. En corrientes de lava, la direccin del campo se congela en pequeas partculas magnticas al enfriarse, originando a magnetizacin termo-remanente. En los sedimentos la orientacin de las partculas adquiere cierta tendencia hacia el sentido del campo cuando se depositan en un suelo ocenico o en el fondo de un lago. Este proceso es denominado magnetizacin detrtica remanente.La magnetizacin termo-remanente es la forma de remanencia que origina las anomalas magnticas en las dorsales ocenicas. Al expandirse el lecho marino, el magma emana desde el manto y se enfriara para formar u corteza basltica nueva. Durante el enfriamiento, el basaltoguardala direccin del campo terrestre. Este nuevo basalto se forma en ambos lados de la dorsal y se aleja de ella. Cuando el campo magntico terrestre se invierte, el nuevo basalto registra la direccin inversa. El resultado es una serie de bandas que son simtricas alrededor de la dorsal. Un barco remolcando un magnetmetro en la superficie del ocano puede detectar estas bandas e inferir la edad del fondo marino. Esta circunstancia permite extraer informacin del ritmo al cual el lecho marino se ha expandido a lo largo del tiempo. El datado radiomtrico de los flujos de lava ha sido usado para calibrar una escala de tiempo de la polaridad geomagntica, parte de la cual se muestra en la imagen de la izquierda. Esta es la base de la magnetoestratigrafa, una tcnica de correlacin geofsica que puede ser usada para estimar la edad tanto de rocas sedimentarias como volcnicas as como de anomalas del fondo ocenico.El estudio de flujos de lava en lasmontaas Steens, en el estado deOregn, indican que el campo magntico podra haberse desplazado a un ritmo por encima de los 6 grados por da en cierto momento de la historia geolgica de la Tierra, lo cual desafa la comprensin general de cmo funciona el campo magntico.La inclinacin temporal del dipolo que trasladan el eje del dipolo hasta el ecuador y entonces de vuelta a la polaridad original ntese que sin llegar a producirse una inversin son conocidas como excursiones.

9.-Primera aparicinUn estudio paleomagntico llevado a cabo sobre dacita roja australiana y lava acojinada sugieren una estimacin de que el campo magntico ha existido por lo menos desde hace 3450 millones de aos.9.1 FuturoEn la actualidad el valor promedio del campo geomagntico est disminuyendo; este deterioro corresponde a un 10-15% del declive total en los ltimos 150 aos y se ha acelerado en los ltimos aos. La intensidad geomagntica ha decrecido de manera casi continua a partir de mximo un 35% por encima del valor actual desde hace 2000 aos. El ritmo de disminucin y la intensidad actual estn dentro del rango normal de variacin, como se muestra por la informacin de anteriores valores del campo registrados en rocas.La naturaleza del campo magntico de la Tierra es la de una fluctuacinheteroscedstica. Una medida instantnea de l/o varias medidas a lo largo de dcadas o siglos no es suficiente como para extrapolar una tendencia general de la intensidad del campo. Este ha aumentado y disminuido en el pasado sin razn aparente. Adems, indicar la intensidad local del campo del dipolo (o su fluctuacin) no es suficiente para caracterizar el campo magntico terrestre como un todo, dado que no es estrictamente un campo dipolar. La componente dipolar de este puede disminuir a la par que el campo magntico total se mantiene o aumenta su magnitud. El polo norte magntico terrestre se desplaza desde el norte de Canad a Siberia con un ritmo acelerado: 10 km por ao en el comienzo del siglo XX, y en 2003 por encima de los 40 km por ao;desde entonces sigue acelerndose.10.-Origen fsico10.1 Ncleo de la Tierra y geodinamoEl campo magntico terrestre est mayoritariamente producido por las corrientes elctricas que ocurren en el ncleo externo, de naturaleza lquida, que est compuesto de hierro fundido altamente conductor. El campo magntico se genera al formar una lnea de corriente una espira cerrada (Ley de Ampre); un campo magntico variable genera un campo elctrico (Ley de Faraday); y los campos elctrico y magntico ejercen una fuerza sobre las cargas que fluyen en la corriente (laFuerza de Lorentz). Estos efectos se pueden combinar en una ecuacin diferencial en derivadas parciales para el campo magntico denominada ecuacin de induccin magntica:

Dondeues la velocidad del fluido,Bes el campo magntico, y=1/es ladifusividad magntica, siendo laconductividad elctricay la permeabilidad.El trmino de la parte izquierda de la ecuacin representa la variacin temporal explcita del campo,es el operador de Laplaceyes el operadorrotacional.El primer trmino en el lado derecho de la ecuacin representa una componente de difusin. En un fluido estacionario el campo magntico decrece y las concentraciones de campo se extienden. Si la dinamo terrestre se apagara la componente dipolar desaparecera en unas pocas decenas de miles de aos.Obsrvese que en un conductor perfecto (conductividad =) no habra difusin. Segn laLey de Lenz, cualquier cambio del campo magntico sera instantneamente contrarrestado por corrientes, por lo que el flujo a travs de un volumen de fluido dado no podra cambiar. Al moverse el fluido, el campo magntico se desplazara con l. El teorema que describe este efecto se llama Teorema del flujo congelado. Incluso en un fluido con una conductividad finita, se generara nuevo campo en el estiramiento de las lneas de campo al moverse el fluido de manera que lo deforme. Este proceso podra continuar generando campo de manera indefinida, si no fuera porque al aumentar la intensidad de ste, se opone al movimiento del fluido.El movimiento del fluido se mantiene por conveccin movimiento basado en la flotabilidad. La temperatura se incrementa hacia el centro de la Tierra, y cuanto ms grande sea la temperatura del fluido en profundidades mayores ms ligero se convierte. Esta flotabilidad est acentuada por la separacin qumica. Al enfriarse el ncleo, parte del hierro fundido se solidifica y se adhiere al ncleo interno. En el proceso elementos ms ligeros se quedan en el fluido, hacindolo menos denso. Eso se llama conveccin posicional. Lafuerza de Coriolis, consecuencia de la rotacin del planeta, tiende a organizar al fluido en rollos alineados en la direccin del eje polar norte-sur.El simple movimiento convectivo de un fluido conductor no es suficiente como para garantizar la generacin de un campo magntico. El modelo explicado arriba asume el movimiento de cargas (como electrones con respecto al ncleo atmico), el cual es un requerimiento para generar un campo magntico. Sin embargo, no est claro cmo este movimiento de cargas surge en el fluido que circula en el ncleo externo. Los posibles mecanismos que lo explicaran incluyen reacciones electroqumicas que crean el equivalente de una pila generando corriente elctrica en el fluido o un efecto termoelctrico (estos dos mecanismos estn de alguna forma superados). Campos magnticos remanentes en materiales magnticos del manto, que estn ms fros que sutemperatura de Curie, tambin proveeran campos magnticos a modo de esttor de inicio, que induciran las corrientes requeridas en el flujo convectivo del fluido comportndose como una dinamo. Estos mecanismos fueron analizados por el Philip William Livermore.El campo magntico promedio en el ncleo externo de la Tierra se calcul en alrededor de 25G, 50 veces superior al campo en la superficie.10.2 Modelos numricosLas ecuaciones de la geodinamo son extremadamente complejas de resolver, y el realismo de las soluciones est limitado principalmente por la potencia de clculo. Durante dcadas los tericos estuvieron limitados a la creacin de dinamos cinemticas, en los que la velocidad del fluido est prescrita con antelacin al clculo del efecto del campo magntico. La teora de dinamo cinemtica era esencialmente cuestin de probar diferentes geometras del flujo y comprobar si poda adaptarse a una dinamo.Los primeros modelos de dinamo autoconsistentes, los que determinan tanto la velocidad del fluido como el campo magntico, fueron desarrollados por dos grupos en 1995, uno en Japn39y otro en los Estados Unidos.140El ltimo recibi mucha atencin porque consigui de manera satisfactoria reproducir algunas de las caractersticas del campo terrestre, incluyendo las inversiones geomagnticas.3810.2 Corrientes en la ionosfera y la magnetosferaLas corrientes elctricas inducidas en laionosferageneran campos magnticos (regin de dinamo ionosfrica). Este tipo de campo siempre es generado en la zona donde la atmsfera se encuentra ms cercana al Sol, y causa alteraciones diarias que puede alterar los campos magnticos en la superficie hasta 1. Las variaciones tpicas diarias de la intensidad del campo son de alrededor 25nT, con variaciones en la escala de los segundos en el orden de 1nT.10.3 Anomalas magnticas de la cortezaLosmagnetmetrosdetectan desviaciones del campo magntico terrestre causado por artefactos de hierro, algunos tipos de estructuras de piedra, e incluso zanjas y yacimientos arqueolgicos. El uso de instrumentos adaptados de detectores areos se desarroll durante la Segunda Guerra Mundial para detectar submarinos y las variaciones magnticas del suelo ocenico han sido mapeadas. El basalto, la roca volcnica rica en hierro que compone la mayora del suelo ocenico, contiene un mineral fuertemente magntico (lamagnetita) y puede distorsionar las lecturas de las brjulas en un mbito local. Esta distorsin fue detectada por marineros islandeses ya a finales del siglo XVIII. De manera ms importante, debido a la presencia de magnetita, que proporciona al basalto cualidad magnticas medibles, estas variaciones magnticas suponen otro medio para estudiar el suelo del ocano. Cuando la recin creada roca se enfra, los materiales magnticos dejan registro del campo magntico terrestre de ese momento preciso.

11.-Medida y anlisis11.1 DeteccinLa intensidad del campo magntico fue medida por primera vez por Carl Friedrich Gauss en 1835 y ha sido medida en numerosas ocasiones desde entonces, mostrando un decaimiento relativo de alrededor del 10% en los ltimos 150 aos.El satlite Magsat y posteriormente otros satlites han empleado magnetmetros de tres ejes para sondear la estructura tridimensional del campo magntico de la Tierra. El satlite rsted seal la existencia de una geodinamo dinmica en accin que parece estar haciendo surgir un polo alternativo bajo el ocano Atlntico al oeste de Sudfrica.Las unidades operadas por los distintos gobiernos especializadas en la medida del campo magntico terrestre son los llamadas observatorios geomagnticos, con frecuencia parte de un departamento de investigacin geolgica nacional, por ejemplo el observatorio Eskdalemuir del Departamento de Investigacin Geolgica Britnico (British Geological Survey). Estos observatorios son capaces de medir y predecir las condiciones magnticas que en forma de tormentas magnticas alteran con frecuencia a las telecomunicaciones, a la energa elctrica y a otras actividades humanas.Las distintas fuerzas militares determinan las caractersticas del campo geomagntico local con el objetivo de detectar anomalas que podran ser causadas por un objeto metlico relevante como un submarino sumergido. Estos detectores de anomalas magnticas son utilizados en aviones como el Nimrod britnico o remolcados como instrumental en barcos.En el mbito comercial, las compaas de prospeccin geofsica tambin usan detectores magnticos para identificar anomalas producidas por menas de minerales interesantes econmicamente, como laanomala magntica Kursk.

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2. Aplicaciones del campo magntico2.1. El ElectroimnUn electroimn es una bobina (selenoide) larga cuyo ncleo se encuentra formado de hierro el cual produce un campo magntico cuando pasa cierta corriente por las espiras de la bobina.Cuan del solenoide se le introduce es su interior un bloque de hierro llamado ncleo, el campo magntico se hace cientos y hasta miles de veces mayor. La explicacin se debe a que los dominios magnticos del hierro, se alinean en la direccin del campo magntico del solenoide y en consecuencia el hierro acta como un imn potente que se adiciona al campo magntico del solenoide.Al dejar pasar corriente por el solenoide el campo magntico disminuye notablemente y el hierro va perdiendo sus facultades de imn.Algunos ejemplos donde podemos encontrar el uso de electroimn son :Los frenosLos interruptoresLos aceleradores de partculas Los telfonos Los trasformadores

2.2. El ParlanteEl parlante se encarga de transformar en sonido las seales elctricas que llegan del amplificador de un equipo de sonido.Al moverse la membrana de forma oscilante, produce ondas sonoras de la misma forma que la membrana de un bombo o de las cuerdas de una guitarra. El movimiento de la membrana lo produce una bobina sujeta aquella a la que llegan las seales elctricas del amplificador.La boina est situada sobre un vstago y rodeada por un imn circular. Al pasar la corriente por la bobina, esta se convierte en un imn que interacta con el que la rodea, creando movimientos de vaivn que se transmiten en la membrana. Cundo la tensin de la bobina es ms fuerte, su movimiento es mayor y la membrana emite sonidos ms fuertes.En la mayora de los parlantes tiene cinco partes bsicas:1. Bobina mvil cilndrica, de material liviano y alambre de cobre.2. Imn permanente anular, generalmente cermico ferromagntico.3. disco posterior magntico blando, generalmente metlico y ferromagntico.4. Cilindro concntrico magntico blando, generalmente metlico y ferromagntico.5. Cono o diafragma cnico de cartn o plstico, adherido a la bobina.

2.3. Efecto HallEn un conductor por el que circula una corriente, en presencia de un campo magntico perpendicular al movimiento de las cargas, aparece una separacin de cargas que da lugar a un campo elctrico en el interior del conductor, perpendicular al movimiento de las cargas y al campo magntico aplicado. A este campo magntico se le denomina campo Hall. Llamado efecto Hall en honor a su modelador Edwin Herbert Hall.

2.4. Generadores Electromagnticos2.4.1. El AlternadorCuando la bobina se encuentra en reposo, no es posible generar corriente. Pero, a medida que la bobina gira, se origina una variacin de campo magntico y se genera una corriente elctrica que cambia peridicamente de sentido.La corriente elctrica generada se enva al exterior atreves de un colector conectado a la bobina y unido a dos escobillas o contactos de salida.El alternador es un generador de corriente alterna. Los generadores de los centrales, por ejemplo son alternadores.

2.4.2. La Dinamo:El funcionamiento de una dinamo es similar al del alternador.El colecto est formado por un nico anillo y, mediante un sistema mecnico sencillo se consigue que los extremos de la bobina hagan contacto alternativamente con las escobillas, de tal manera que una sea siempre positiva y la otra negativa. De este modo la corriente alterna generada se transforma en corriente continua.

2.5. El TransformadorConvierte la corriente de la red elctrica en una corriente con menor diferencia de potencial y el rectificador, convierte la corriente alterna en continua.Cuando circula corriente alterna por el primario, se introduce una corriente alterna a la secundaria. Si el transformador es un reductor de voltaje, la cantidad de espiras en el primario ser mayor que en el secundario, por lo cual la corriente introducida presentara un menor voltaje que el inicial. Pero si el transformador es un elevador de voltaje, el secundario tendr mayor cantidad de espiras y por tanto de salida (V2)Un transformador est compuesto de dos partes: el devanado primario (primera bobina)Y el devanado secundario (segunda bobina).

2.6. Memorias de computadora, Trenes de levitacin magntica, Resonancia magntica nuclearEs posible fabricar memorias de computadora utilizando dominios burbuja. Estos dominios son pequeas regiones de magnetizacin, paralelas o anti paralelas a la magnetizacin global del material. Segn que el sentido sea uno u otro, la burbuja indica un uno o un cero, por lo que acta como dgito en el sistema binario empleado por los ordenadores. Los materiales magnticos tambin son componentes importantes de las cintas y discos para almacenar datos.Los imanes grandes y potentes son cruciales en muchas tecnologas modernas. Lostrenes de levitacin magnticautilizan poderosos imanes para elevarse por encima de los rales y evitar el rozamiento. En la exploracin medianteresonancia magntica nuclear, una importante herramienta de diagnstico empleada en medicina, se utilizan campos magnticos de gran intensidad. Los imanes superconductores se emplean en los aceleradores de partculas ms potentes para mantener las partculas aceleradas en una trayectoria curva y enfocarlas.

INCIDENCIASEstacin magntica en el cerro san francisco en characatoLa Ciencia del Magnetismo Terrestre estudia las variaciones de campo magntico a travs de los registros grficos continuos que se obtienen en los observatorios del mundo, complementados por las mediciones de campo en lugares donde no existen estaciones magnticas fijas . El 1 de marzo de 1922 en el Observatorio de Huancayo obtuvo el primer registro fotogrfico continuo del campo magntico terrestre un magnetograma de componente horizontal H, componente vertical Z, y declinacin D. Estos magnetogramas interesaron de inmediato al mundo cientfico, ya que la amplitud de la variacin diurna de H, registraba el doble de lo que se esperaba . La ubicacin del Observatorio de Huancayo en la zona ecuatorial magntica, resulto ser muy afortunada, ya que muchas anomalas peculiares en esta zona, tales como la extraordinaria amplitud de variacin diurna de H, fueron descubiertas y esto contribuyo a que se buscasen explicaciones mas adecuadas y completas de diversos fenmenos geofsicos. La asociacin Internacional de Geomagnetismo por intermedio del Comit N11, encomend entre 1948 y 1953 hacer mediciones de la componente H entre el I. Castro ecuador geomagntico y el ecuador geogrfico para estudiar las corrientes elctricas en alta atmsfera; para tal efecto el Dr. Sydney Chapman considero el establecimiento de 4 estaciones ms en Amrica y entre ellas Arequipa. Para el efecto, la Institucin Carnegie y el Instituto Geofsico del Per llevaran a cabo el proyecto. Con motivo del Ao Geofsico Internacional, se construyo la estacin magntica en el Cerro de San Francisco de Characato de la Universidad Nacional de San Agustn - UNSA. La construccin enteramente de adobe, comprenda ambientes para los varigrafos y para la medida de Absolutos, construccin concluida en 1958. El instrumental const de tres varimetros tipo La Cour, uno para la componente H, otro para la declinacin y un inclinmetro para la componente vertical; adems, de un registrador (similar al de Huancayo) fotogrfico y un reloj Thomas Mercer para el control del tiempo y marcas de hora. La instalacin de los magnetmetros y las pruebas de reorientacin fueron realizadas por el Ing. Mateo Casaverde del Instituto Geofsico del Per, en el mes de agosto del mismo ao. A partir de esta fecha se obtuvieron los primeros magnetogramas hasta el 13 de enero de 1960, ao en que ocurri un terremoto, dejando la estacin magntica en mal estado y por lo tanto fuera de servicio. La construccin de un nuevo local muy cerca del antiguo, es de madera y descansa sobre bases de concreto; los pisos, doble puertas, ventanas y paredes son de madera. El techo es de cartn cemento cubierto con una delgada capa de lana de vidrio para darle isotrmia; todo el edificio constituye una sola unidad protegida con planchas de eternit. Dividida en varios ambientes: uno para varimetros, otro para la ubicacin de un Askania, control de tiempo y una para sala de Absolutos. Los instrumentos fueron los mismos que funcionaron en la construccin antigua, los que fueron reinstalados, controlados con pruebas de orientacin y calibrados por el Ing. Mateo Casaverde en junio de 1963. Estacin Magntica de Characato - Arequipa Dado el inters de hacer estudios de conductividad en nuestro territorio, el antiguo instrumental magntico de registro continuo fue reemplazado por uno nuevo tipo Gtingen que fueron construidos y donados por el Departamento de 10 Conversin de Magnetogramas Fotogrficos a Imgenes Digitales Magnetismo Terrestre de la Institucin Carnegie de Washington D.C., el instrumental est compuesto por varimetros para las componentes D, H y Z con sus respectivas bobinas de calibracin y un elemento bi-metlico para el registro de la variacin de la temperatura; adems de una unidad de control para los valores de escala de cada varimetro. La instalacin del nuevo instrumental estuvo a cargo del Dr. A. Aldrich y el Sr. Steiner de DTM sobre una nueva base de concreto mas amplia y orientada de N-S. El sistema de registro fotogrfico no fue continuo sino por puntos correspondientes a cada minuto con una duracin de 10 segundos, con el objeto de facilitar su digitalizacin. Mucho despus el Instituto Geofsico del Per cedi a la estacin magntica de Arequipa el equipo de magnetmetros Ruska para hacer mediciones de Absolutos, que son similares a los que hay en Huancayo y se pueden apreciar en la Figura . Equipo Ruska para mediciones Absolutas en la Estacin Magntica de Characato.

10/05/2015 06:13:20 p.m.

http://www.igp.gob.pe/portal/images/documents/daa/aa/compendio/2007_8.pdfObservatorio Magntico de Huancayo

ElObservatorio Magntico de Huancayo (OMH)es la cuna del IGP y uno de los observatorios ms antiguos del hemisferio. La observacin del campo magntico y su registro en papel fotogrfico se inici en marzo de 1922, y se ha mantenido durante ms de 85 aos. El Observatorio de Huancayo elabor la primera carta magntica del Per con sus variaciones seculares. Durante dcadas el IGP se encarg de actualizar este documento, que antes se utilizaba en la navegacin y hoy ha sido casi totalmente reemplazado por el GPS (Global Positioning System).Desde sus inicios, Huancayo us diversas tcnicas e instrumentos para registrar un abanico de fenmenos geofsicos. En 1932 realiz las primeras mediciones ionosfricas ecuatoriales. En 1936 identific una intensa variacin diurna en el campo magntico: el primer indicio del electro chorro ecuatorial, que es una corriente de electrones que da la vuelta al mundo a 100 km de altitud afectando la comunicacin radial. El electro chorro se puede considerar como un recurso natural que permite las comunicaciones VHF ms all del horizonte.

En 1938, usando la ionosonda de Huancayo, H. Bucker descubri una anomala en la capa F de la ionosfera, entre los 250 y 1000 km de altitud. Denominada F Dispersa, esta gran turbulencia ionosfrica fue explicada cuarenta aos ms tarde por un cientfico peruano del IGP, Ronald Woodman. Durante la Segunda Guerra Mundial, OMH contribuy a la comunicacin radial en onda corta de la Fuerzas Aliadas. En el Per, el servicio de prediccin de frecuencias para enlaces radiales ptimos surge en Huancayo como uno de los servicios ms importantes del IGP.

La observacin meteorolgica comenz en Huancayo el da que se inici la construccin del Observatorio en 1920. Esta facilidad cuenta con una de las series ms largas de datos meteorolgicos de altura en Amrica Latina. El conocimiento obtenido dio lugar a aplicaciones prcticas: el pronstico de heladas y de hongos en los sembros y el desarrollo de tecnologas de muy bajo costo para la conservacin de la papa, aprovechando la variacin diurna de temperaturas y la humedad relativa.

El OMH fue fundado en 1919 por la Institucin Carnegie de los Estados Unidos. En 1947 fue donado al Estado Peruano, que lo convirti en el Instituto Geofsico de Huancayo. En 1962 se crea el Instituto Geofsico del Per, que absorbe al OMH: semilla y cuna de la geofsica en nuestro pas. La calidad y continuidad de sus registros geofsicos y meteorolgicos, que abarcan casi 90 aos, hacen de este observatorio un caso excepcional en el mundo y nico en la regin ecuatorial.

El OMH contina realizando registros geomagnticos y meteorolgicos. Adems, realiza monitoreo la actividad solar y cuenta con una estacin ssmica. Tambin es la estacin central de la red que monitorea la actividad ssmica en el complejo hidroelctrico del Mantaro.

10/05/2015 05:38:03 p.m.http://www.igp.gob.pe/portal/index.php?option=com_content&view=article&id=110&Itemid=77&lang=es