¿Por qué tiene la Tierra un campo magnético?

Question

Según mis conocimientos de magnetismo, si un imán se calienta a cierta temperatura, pierde su capacidad de generar un campo magnético. Si es así, ¿por qué el núcleo de la Tierra, que está a la friolera de 6.000 °C, tan caliente como la superficie del Sol, genera un campo magnético intenso?

Answer 1

La parte crucial es que el núcleo externo de la Tierra es fluido y que es conductor . El hecho de que el material sea hierro, que conocemos como ferromagnético, carece de importancia, porque el campo geomagnético no se crea como una superposición de espines atómicos, como en un imán permanente. Más bien, se genera a través de Ley de Ampère de corrientes macroscópicas, como en un electroimán hecho con una bobina de cobre enrollada por la que pasa una corriente. (Es es un electroimán, en realidad).

La razón de que existan tales corrientes es que el líquido está en movimiento convectivo, probablemente alimentado por el transporte térmico procedente de la desintegración radiactiva en el núcleo interno. Cuando un líquido conductor se mueve "arrastra consigo cualquier línea de campo magnético" . Partiendo de un campo de fondo pequeño, si el flujo es complejo y rápido suficiente, esto tiende a amplificarse con el tiempo.

Este efecto dinamo puede describirse teóricamente, numéricamente o con experimentos a escala de laboratorio con sodio líquido (siendo el sodio no magnético, pero buen conductor y fácil de fundir). No se ve obstaculizado por las altas temperaturas (más bien, las altas temperaturas suelen ser necesario para garantizar el flujo y/o la conductancia). Y no sólo tiene lugar en la Tierra, sino también en muchos otros objetos:

• La dinamo del Sol utiliza el plasma (hidrógeno/helio), es decir, el fluido no es un metal en absoluto, ni un líquido, sino un gas ionizado. También en este caso se mueve por convección.
• Los gigantes gaseosos Júpiter y Saturno tienen dínamos que aparentemente también consisten en hidrógeno, pero debido a las temperaturas comparativamente bajas pero aún inmensa presión es probable que en un estado metálico .
• Los gigantes de hielo Neptuno y Urano tienen campos magnéticos inusualmente inclinados e irregulares. Es supuesto que esto se debe a una dinamo que no se encuentra en la región del núcleo, como en el caso de la Tierra, sino en una envoltura situada bastante más arriba en la estructura del planeta. Probablemente esté formada por una mezcla de agua líquida caliente a presión, amoníaco y metano, que tiene suficientes iones disueltos para ser un buen conductor.
• Los planetas y lunas rocosos suelen tener dínamos similares a los terrestres, sobre todo Mercurio y Ganímedes.

Magnetismo remanente que conocemos de los imanes permanentes y que sólo funciona por debajo de la temperatura de Curie, sólo es importante en los planetas rocosos que no tienen dinamo. El ejemplo más destacado es Marte, pero este campo magnético es mucho más débil que los generados por dinamo antes mencionados.

Answer 2

El núcleo de la Tierra no es una barra magnética gigante en el sentido de que los principios subyacentes son diferentes. Un imán de barra obtiene su campo magnético del ferromagnetismo, mientras que el campo magnético de la Tierra se debe a la presencia de corrientes eléctricas en el núcleo.

Como la temperatura del núcleo es tan elevada, los átomos metálicos no pueden retener sus electrones y, por tanto, se encuentran en forma de iones. Estos iones y electrones se mueven en el núcleo formando bucles de corriente. Las corrientes individuales producen campos magnéticos que se suman para formar el campo magnético que rodea la Tierra.