¿Por qué hay polos norte y sur magnéticos en la Tierra?
Marchar y navegar utilizan el efecto del campo geomagnético sobre una brújula para orientarse. La gente también puede buscar depósitos minerales basándose en las características de distribución del campo geomagnético en el suelo. Los cambios en el campo geomagnético afectan la propagación de las ondas de radio. Cuando el campo magnético local se ve fuertemente perturbado por la actividad de las manchas solares, las comunicaciones a larga distancia se verán gravemente afectadas o incluso interrumpidas. Sin el campo geomagnético, la poderosa corriente de partículas cargadas del sol (comúnmente conocida como viento solar) no sería desviada por el campo geomagnético y golpearía la Tierra directamente. Bajo el bombardeo de partículas de alta energía, es posible que la composición de la atmósfera terrestre no sea la que es ahora y que la vida no exista. Por eso, el "paraguas protector" del campo geomagnético es muy importante para nosotros.
El descubrimiento del campo geomagnético
El científico de la dinastía Song Shen Kuo (1034-1094) registró por primera vez la declinación magnética en 1086 d.C., diciendo: "Fang Jia (brujo) usó un imán para pulir una aguja se puede guiar, pero a menudo ligeramente hacia el este y no completamente hacia el sur”. Shen Kuo fue la primera persona en la historia en estudiar el fenómeno de la desviación magnética desde una perspectiva teórica. Fue el inglés Gilbert quien propuso la teoría original del sistema. En su libro "Magnet", escrito en 1600, registró muchos datos sobre las propiedades de los imanes en ese momento y llevó a cabo creativamente un experimento que hizo época: triturar un imán natural hasta convertirlo en una gran bola magnética y convertir un pequeño alambre de hierro en una bola magnética. La pequeña aguja magnética se colocó en el pivote y se colocó cerca de la bola magnética. Se descubrió que los diversos comportamientos de la pequeña aguja magnética en la bola magnética eran exactamente los mismos que los de las brújulas que vemos en la Tierra. Gilbert marcó la dirección de la pequeña aguja magnética con tiza, dibujando una serie de bobinas meridionales, similares a los meridianos de la Tierra, y un ecuador, donde la pequeña aguja magnética era paralela a la esfera. Entonces Gilbert teorizó que la Tierra misma era un imán gigante, cuyos meridianos magnéticos se encontraban en los extremos opuestos de la Tierra, los polos magnéticos.
El origen del campo geomagnético
Aún se desconoce por qué la Tierra tiene un campo magnético. Generalmente se cree que es causado por el flujo de hierro líquido en el núcleo terrestre. La hipótesis más representativa es la teoría de la dinamo. Desde 65438 hasta 0945, basándose en el principio del generador MHD, el físico Elsasser creía que cuando el núcleo externo líquido se mueve en el campo magnético débil inicial, genera una corriente como el generador MHD, y el campo magnético de la corriente fortalece el Campo magnético débil original. El campo magnético hace que el material del núcleo externo interactúe con el campo magnético, fortaleciendo continuamente el campo magnético débil original. Debido al consumo de calor por fricción, el campo magnético aumenta hasta cierto punto y se estabiliza, formando el campo geomagnético actual.
También existe la hipótesis de que el ferromagnetismo desaparecerá por completo a una temperatura elevada de 770°C (temperatura de Curie). A altas temperaturas en las profundidades de la Tierra, el hierro alcanza y excede su punto de fusión y se vuelve líquido, sin formar nunca el campo magnético de la Tierra. Explicada por la "naturaleza eléctrica de los fenómenos magnéticos", se cree que, según los resultados de la investigación física, los electrones extranucleares de los átomos de materia sometidos a altas temperaturas y altas presiones se acelerarán para escapar hacia el exterior. Por lo tanto, en un ambiente de alta temperatura de 6000 K y presión de 3,6 millones de atmósferas, una gran cantidad de electrones escapará del núcleo de la Tierra y se formará una capa negativa entre los mantos. Según la teoría electromagnética de Maxwell: la electricidad produce magnetismo y el magnetismo produce electricidad. Por lo tanto, para formar el campo magnético en los polos norte y sur de la Tierra, se debe formar un campo eléctrico giratorio. La rotación de la Tierra provocará inevitablemente la rotación de la capa negativa del manto, que es un campo eléctrico negativo giratorio. De aquí se deriva el campo magnético.
El impacto del campo geomagnético en las actividades biológicas
Muchos animales migratorios, como tortugas, ballenas, aves migratorias, etc., pueden migrar miles de kilómetros cada año y a menudo pasan por los vastos océanos, pero aún tienen la capacidad de determinar la ubicación exacta. Los científicos han descubierto que las tortugas marinas pueden saber su dirección a partir del campo magnético de la Tierra y la posición del sol y otras estrellas. Pero para las tortugas marinas migratorias, un sentido de orientación no es suficiente. También pueden tener un "mapa" que señala su ubicación geográfica y, en última instancia, conduce a un destino específico. El equipo de investigación de Ken Loman de la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill descubrió que las tortugas marinas verdes son tan sensibles a las diferencias en la fuerza y dirección del campo geomagnético entre ubicaciones geográficas que pueden mapearse a sí mismas utilizando el campo geomagnético.
Las palomas mensajeras pueden volar de regreso a lugares muy lejanos sin perderse, también gracias a la ayuda del geomagnetismo.
La fuerza del campo geomagnético se llama inducción geomagnética (estrés). El ángulo entre el meridiano magnético del campo geomagnético y el meridiano geográfico se llama declinación magnética. La dirección del campo geomagnético en algún lugar de la tierra. está relacionado con la dirección horizontal del suelo. El ángulo incluido se llama declinación magnética. Estas tres cantidades físicas se denominan "tres elementos geomagnéticos". Sin embargo, los elementos geomagnéticos generalmente cambian muy poco de un lugar de la Tierra a otro lugar cercano.
El mapa geomagnético registra los datos básicos del campo geomagnético y sus patrones cambiantes en varios puntos de la superficie terrestre. Es una herramienta indispensable para la navegación, la aviación, el trabajo militar y geológico. Cuando los barcos y aviones navegan, la orientación geomagnética se mide con una brújula magnética. Por lo tanto, sólo conociendo el valor de declinación magnética local en ese momento se puede determinar la orientación geográfica y la ruta de navegación.
En general, los cambios en los elementos geomagnéticos son pequeños, pero las tormentas magnéticas muy relacionadas con la actividad solar ocurren repentinamente. Esto se debe a que cuando la actividad de las manchas solares es intensa, la energía liberada equivale al poder explosivo de cientos de miles de bombas de hidrógeno, y se expulsa una gran cantidad de partículas cargadas al mismo tiempo. El fuerte campo magnético formado por estas partículas cargadas disparadas hacia la Tierra se superpone al campo geomagnético, provocando que los elementos geomagnéticos sufran cambios drásticos en circunstancias normales, provocando así una "tormenta magnética". Cuando ocurre una tormenta magnética, ocurren muchos fenómenos extraños en la Tierra. Hermosas auroras aparecerán sobre los oscuros cielos del Ártico.
Las brújulas se tambalearán, las transmisiones de radio de onda corta se detendrán repentinamente y las palomas que dependen del campo geomagnético para "navegar" perderán el rumbo y volarán. El campo geomagnético puede bloquear los rayos cósmicos y las partículas cargadas de alta energía del sol, y es un paraguas protector natural para que los seres vivos eviten daños.
Por tanto, este campo geomagnético "supergigante" forma un "escudo protector" para la Tierra, reduciendo la intrusión de rayos cósmicos desde el espacio, permitiendo que la vida en la Tierra sobreviva y crezca. Sin este escudo protector, los rayos cósmicos alienígenas matarían a todas las primeras plántulas de vida que aparecieron en la Tierra, haciendo imposible que se reprodujeran en la Tierra.
Las rocas y minerales de algunas zonas de la Tierra son magnéticos. En estas zonas donde hay minerales enterrados, el campo geomagnético cambia drásticamente. Esta anomalía geomagnética se puede utilizar para detectar depósitos minerales y buscar recursos subterráneos como hierro, níquel, cromo, oro y petróleo.
Antes de un fuerte terremoto, los tres elementos geomagnéticos también cambiarán, dando como resultado el "efecto sismomagnético" de anomalías geomagnéticas locales. Esto se debe a que muchas rocas de la corteza terrestre son magnéticas. Cuando estas rocas se deforman por la fuerza, sus propiedades magnéticas también cambiarán en consecuencia, de modo que las "predicciones previas a los terremotos" se puedan hacer con mayor precisión.
El campo geomagnético se ha invertido muchas veces.
Los científicos han descubierto a través de estudios de lava del fondo marino que el campo magnético de la Tierra se ha invertido muchas veces. Se sabe que el magma caliente contiene miles de minerales y actúa como una "pequeña brújula". Cuando el magma se enfría, estas "brújulas" quedan fijas y no cambian. De esta forma, la dirección de su "Polo Norte y Sur" registra la dirección del campo magnético terrestre en ese momento. Las investigaciones muestran que el campo magnético de la Tierra cambia cada 500.000 años en promedio, y el cambio más reciente ocurrió hace 780.000 años. Debido a que el campo magnético se ha ido debilitando durante más de cien años, la gente no puede evitar preocuparse por si se avecina otro "gran cambio" en el campo magnético de la Tierra.
Los científicos señalaron que el ferrofluido (fundido) alrededor del núcleo de la Tierra es como un "motor", que convierte constantemente una enorme energía mecánica en energía electromagnética, formando así el campo geomagnético. El hierro líquido a veces forma enormes vórtices, lo que obliga a cambiar la dirección de su flujo y provoca cambios en el campo magnético de la Tierra. La inversión bipolar del campo geomagnético es un proceso extremadamente largo, que tarda aproximadamente entre 5.000 y 7.000 años en completarse. Inicialmente, esto no es algo terrible, pero en este proceso, el campo magnético de la Tierra que protege a los humanos de la fuerte radiación ultravioleta desaparecerá por completo, lo que tendrá consecuencias extremadamente graves.
¿Cuáles son los efectos del desplazamiento y desaparición de los polos magnéticos de la Tierra?
Para los humanos y todos los seres vivos, los cambios geomagnéticos son catastróficos. Después de que desaparezca el geomagnetismo, varios rayos del universo irán directamente a la superficie y las criaturas que viven en la Tierra perderán su "paraguas protector" y serán dañadas por una fuerte radiación. Algunos científicos creen que los cambios en el campo geomagnético pueden provocar aberraciones cromosómicas y hacer que los animales y las plantas crezcan en mutaciones. Por tanto, el cambio del polo magnético de la Tierra es la mayor amenaza a la que se enfrenta la humanidad.
¿Realmente desaparecerá el campo geomagnético?