Inversão Magnética

Vamos imaginar um enorme ímã no interior da Terra, inclinado cerca de 11 graus com o eixo de rotação e um deslocamento cerca de 550 km a partir do centro da Terra, poderia ser responsável por 90% do campo magnético observado. Poderíamos explicar os 10% restantes, colocando ímãs menores em locais estratégicos ao redor do ímã principal.
Essa descrição simples fornece uma maneira de tentar explicar o campo magnético e que não representa o que realmente se passa no interior da Terra. Também não pode ser usado para calcular a força e direção do campo magnético. Matematicamente, o campo magnético da Terra é normalmente descrito por uma expansão esférica harmônica, uma série de funções especiais esféricas de latitude/longitude e seus coeficientes. Na verdade o núcleo da Terra funciona como um gigantesco dínamo. Vamos lembrar como funciona um dínamo: ele convertendo energia mecânica em elétrica, através de indução eletromagnética. É constituído por um ímã e uma bobina.
A teoria do dínamo descreve a conversão contínua de energia cinética em energia magnética em todo o volume de um fluido eletricamente condutor. É o que acontece no núcleo da Terra e esse fuido eletricamente condutor é o Ferro.

A fonte do campo magnético da Terra é o núcleo externo de ferro liquido. Ele se move de formas complexas, como resultado da convecção do calor no núcleo e da rotação do planeta. O movimento do fluido do núcleo é contínuo e não pára, mesmo durante uma inversão. Ela só pode parar quando a fonte de energia falhar ou alguma coisa “desligar o interruptor”.
O calor é produzido, pelo menos, em parte devido à solidificação do núcleo líquido para o interior do núcleo sólido que se situa no centro da Terra. Este processo tem operado de forma contínua ao longo de bilhões de anos. Na parte superior do núcleo líquido, cerca de 3.000 km sob nossos pés e abaixo do manto rochoso, o fluido pode viajar a velocidades horizontais de dezenas de quilômetros por ano. O movimento deste fluido de metal quente, formam as linhas de campo magnético que produz correntes elétricas e estes, por sua vez, geram campo magnético. Trata-se de um processo conhecido como advecção. Para equilibrar qualquer crescimento do campo e, assim, estabilizar o que chamamos de “geodínamo”, precisamos de difusão. Em última análise, o fluxo de fluido do núcleo produz um padrão de campo magnético complicado na superfície da Terra, que varia com o tempo.
Simulações do geodínamo em supercomputadores têm demonstrado a natureza complexa do campo e seu comportamento ao longo do tempo. Simulações revelaram também a inversão de polaridade, em que o pólo Norte magnético é substituído por um pólo sul, e vice-versa. Em tais simulações, a força do dipolo principal parece enfraquecer, talvez até cerca de 10% do seu valor normal e os pólos existentes podem vaguear através do globo e ser acompanhado por outros polos N e S temporários.
O núcleo de ferro sólido no interior da Terra tem sido demonstrado nestas simulações ser importante no controle do processo de inversão. Por se tratar de um sólido, o núcleo interno não pode gerar o campo magnético por advecção, mas qualquer campo, que é gerado no núcleo exterior fluido pode difundir ou espalhar-se. O processo de geração de campo (advecção) no núcleo externo parece  inverter regularmente. Essencialmente, o núcleo interno resiste a qualquer campo “novo” e, talvez, apenas um em cada dez tentativas de reversão desses é bem sucedida.

Vale ressaltar que esses resultados, embora muito interessantes, não são conhecidos por ser estritamente verdadeiro na Terra “real”. No entanto, existem modelos matemáticos de campo magnético da Terra nos últimos 400 anos, com os primeiros modelos baseados principalmente em observações feitas por marinheiros da marinha mercante e transporte naval. A partir desses modelos e extrapolando, sabe-se que as regiões de fluxo invertido na fronteira núcleo-manto tem crescido ao longo do tempo. Nestas regiões, a bússola aponta na direcção oposta, dentro ou para fora do núcleo, em comparação com a das zonas circundantes. É o crescimento da área de fluxo invertido sob o Atlântico sul (Anomalia Magnética do Atatlantico Sul), que é a principal responsável pela deterioração no campo principal bipolar. A denominada  Anomalia magnética do Atlântico Sul, centrado sobre o Brasil está exposta a partículas energéticas  que podem se aproximar bem perto da superfície de Terra, causando risco de aumento de radiação que podem danificar satélites em órbita baixa da Terra e fenômenos que ainda não podemos prever…

Com as recentes descobertas feita pelo robô da Nasa Curiosity, sobre evidências de que existe água em Marte, e sabendo que esse planeta é o mais parecido com a Terra dentro do Sistema Solar, podemos prever os efeitos da perda do campo magnético, como ocorreu em Marte há bilhões de anos e as consequências desse evento. A perda do campo magnético em Marte há bilhões de anos pôs fim à vida no planeta, se é que existiu alguma vida ali. Lembrando que com o campo enfraquecido, o vento solar foi então capaz de arrancar a atmosfera de Marte e com isso houve um aumento da radiação cósmica chegando até a superfície.
O campo magnético da Terra sempre se refez, mas ele continua a girar e a enfraquecer. O projeto, chamado Swarm, enviará dois satélites a uma órbita polar a 450 Km de altura para medir as mudanças no campo magnético. Um terceiro será enviado a 530 Km de altura para observa a influência do Sol.

O Núcleo da Terra

Estudos geofísicos revelaram que a Terra tem várias camadas distintas. Cada uma dessas camadas tem suas próprias propriedades. A camada mais externa da Terra é a crosta. Esta inclui os continentes e bacias oceânicas. A crosta tem uma espessura variável, de  35 a 70 km nos continentes e de 5 a10 km nas bacias oceânicas. A crosta é composta principalmente de alumino- silicatos.
A camada seguinte é o manto , que é composta principalmente de ferro-magnésio silicatos.Tem aproximadamente 2900 km de espessura, e separa  o manto superior e inferior. Este é o lugar onde a maior parte do calor interno da Terra está localizado. Grandes células convectivas no manto circulam calor e podem conduzir processos de placas tectônicas.
A última camada é o núcleo, o qual é dividido em núcleo externo líquido e o núcleo interior. O núcleo exterior tem 2300 km de espessura e o núcleo interior 1200 km de espessura. O núcleo exterior é composto principalmente por uma liga de níquel-ferro, enquanto que o núcleo interno é quase inteiramente composto de ferro. Acredita-se que o campo magnético da Terra  é produzido no núcleo externo líquido.

A terra é separada em camadas com base em propriedades mecânicas, além de composição. A camada superior é a litosfera, que é composta da porção de crosta sólida e do manto superior. A litosfera é dividida em muitas placas que se movem em relação uns aos outros devido às forças tectônicas. O litofera literalmente flutua no topo de uma camada semi-líquido conhecido como o astenosfera. Esta camada permite que litosfera sólida se desloque desde a astenosfera.

Muito pouco se sabe sobre o interior da Terra. As pesquisa atuais se limita no que é trazido para cima a partir da crosta, por minas profundas e plataformas de perfuração. Vulcões fornecem algum esclarecimento adicional quanto à existência de uma camada de rocha fundida entre a crosta e manto (astenosfera). No entanto, a maior parte dos dados para além deste ponto vem dos ecos distantes de terremotos, e os instrumentos sismográficos que atravessam as profundezas do interior da Terra.
O que se passa nas profundezas da Terra ainda é um grande mistério da geologia.
Talvez o maior mistério é o pólo magnético. A Terra tem dois pólos magnéticos como um ímã. De tempos em tempos, os pólos magnéticos inverter a polaridade …. Ninguém sabe por que isso acontece. Até agora…
O comportamento do núcleo da Terra e dos componentes do núcleo, além de ferro são os principais mistérios geológicos. Os cientistas não podem exatamente colher uma amostra dessa região do planeta.
É provável que o núcleo de ferro desempenha um papel nos movimentos dos continentes ao longo de milhões de anos, e um papel importante na preservação da vida aqui no planeta. O coração de ferro do nosso planeta ajuda a manter o campo magnético da Terra, protegendo a vida das  fortes tempestades solares. Além disso, ele mantém pistas valiosas sobre como o planeta se formou.
Com base no estudo de formações de lava no Hawaii e do paleomagnetismo, foi deduzido que o campo magnético da Terra inverte sua polaridade a intervalos regulares, variando de dezenas de milhares a milhões de anos, com um intervalo médio de cerca de 250.000 anos. O último evento ocorreu cerca 780 mil anos atrás.
Vamos continuar explorando esse tema falando sobre as invessões de polaridade do campo magético da Terra…OK
Assista ao vídeo da BBC, eu recomendo.

Campo Magnético Terrestre

A Terra é como um ímã gigantesco e esférico, na medida em que é rodeado por um campo magnético. Este campo magnético muda tanto com o tempo e com a localização na Terra e assemelha-se, em geral, ao campo gerado por um íman dipolo (isto é, um hetero ímã com um pólo norte e sul), localizado no centro da Terra. O eixo do dipolo é compensado a partir do eixo de rotação da Terra por cerca de 11 graus. Isso significa que o norte e o sul geográfico e pólos norte e sul pólos magnéticos não estão localizados no mesmo lugar. Em qualquer ponto e tempo, o campo magnético da Terra é caracterizada por uma direção e intensidade que pode ser medido. Muitas vezes, os parâmetros medidos são o declinação magnética, D, a intensidade horizontal, H, ea intensidade vertical, Z. A partir destes elementos, todos os outros parâmetros do campo magnético podem ser calculada.
O que impulsiona campo magnético da Terra?
Quando uma corrente eléctrica passa através de um fio de metal, se forma um campo magnético em torno desse fio. Da mesma forma, um fio que passa através de um campo magnético cria uma corrente eléctrica no interior do fio. Este é o princípio básico de funcionamento dos motores elétricos. Na Terra, o metal líquido que compõe o núcleo exterior passa através de um campo magnético, o que provoca uma corrente eléctrica que fluir no interior do metal líquido. A corrente eléctrica, por sua vez, cria o seu próprio campo magnético que é mais forte do que o campo que criou-o em primeiro lugar. Como metal líquido passa através do campo mais forte, haverá mais fluxos de corrente, o que aumenta o campo ainda mais, e é conhecido como o dínamo geomagnético.

A Terra tem uma proteção natural contra as tempestades solares, é o campo geomagnético terrestre que funciona como um verdadeiro escudo. Variações no campo magnético regular diário surgem de sistemas  causadas por alteração na radiação solar . Outros sistemas produzem alterações do campo magnético gerado pela interação do vento solar com a magnetosfera, pelas interações entre a magnetosfera e ionosfera, e pela ionosfera em si.
Foi criado, então um Índices de atividade magnética que foram concebidos para descrever variação no campo geomagnético causada por estes sistemas irregulares, é o chamadoa Índice Kp. O índice Kp quantifica as perturbações na componente horizontal do campo magnético da terra com um número inteiro no intervalo 0-9, Leia mais…

O índice Kp é obtido calculando a média ponderada dos índices K de uma rede de observatórios geomagnéticos. Uma vez que estes observatórios não informam seus dados em tempo real, vários centros de operações ao redor do globo estimam o índice com base em dados disponíveis a partir de sua rede local de observatórios.

O índice Kp pode ser usado para prever quando uma aurora pode ser potencialmente observada. Quanto maior o valor de Kp, mais forte a perturbação. É mais provável que uma grande perturbação no campo magnético da Terra produza uma aurora mais forte, que se estenda mais em direção ao equador. As barras são verdes quando Kp é menor que 4, amarelas quando Kp é igual a 4 e vermelhas quando Kp é maior que 4. As barras vermelhas indicam um alerta de tempestade (Figura acima).
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