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La dinamo terrestre, un desafío centenario

Hace cien años, Joseph Larmor propuso que el campo magnético de la Tierra se debía a un efecto dinamo generado por el movimiento del hierro líquido en el núcleo del planeta. Cálculos teóricos, simulaciones y experimentos parecen confirmarlo.

Las simulaciones numéricas del núcleo terrestre ayudan a los investigadores a estudiar la estructura del campo magnético del planeta. Aquí vemos la intensidad (de negro a amarillo) y orientación superficial (en verde y malva) del campo magnético en un modelo del núcleo. [© NATHANAËL SCHAEFFER]

En síntesis

Los movimientos en el núcleo de hierro líquido de la Tierra producen un efecto dinamo que constituye el origen del campo magnético del planeta.

Aunque Joseph Larmor explicó las claves de este mecanismo hace ya cien años, sigue constituyendo un área activa de investigación en la frontera entre la geofísica, las matemáticas y la física experimental.

Los futuros experimentos servirán para comprender mejor los procesos que generan el campo magnético terrestre y la dinámica de la inversión de los polos.

Todos hemos jugado alguna vez con una brújula. Es una experiencia simple pero fascinante. La aguja se orienta sistemáticamente en una dirección privilegiada, el «norte». Al desviarla, oscila y recupera su posición inicial, y si la acercamos a un imán, fluctúa de manera rápida y termina por orientarse hacia él. Estos fenómenos no dejan de sorprendernos y despertar nuestra curiosidad científica. En su autobiografía, Albert Einstein escribió que, a la edad de cuatro o cinco años, estando enfermo, su padre le regaló una brújula. El objeto lo cautivó: «El que la aguja se comportara de una forma tan precisa sin que nadie la tocara no encajaba dentro de mis esquemas de comprensión del mundo [...] Recuerdo, o creo recordar, que aquel suceso dejó en mí una impresión honda y duradera. Tenía que haber un orden oculto tras la apariencia de las cosas». Este afán por comprender llevó al joven Einstein a realizar descubrimientos espectaculares. Pero ¿qué se esconde tras esa brújula tan fascinante?

En el siglo IV antes de nuestra era, los chinos ya usaban un «indicador del sur» para orientarse (las brújulas chinas indicaban esa dirección). En la época Han, las brújulas consistían en cucharas de magnetita (un óxido de hierro que presenta imanación permanente) con el mango apuntando al sur. Hay que esperar hasta el siglo XI para encontrar las primeras referencias al uso de brújulas en navegación. Más tarde, la innovación técnica se extendería a Europa, donde se menciona por primera vez en la obra De naturis rerum, escrita alrededor de 1190 por el filósofo inglés Alexander Neckam.

Hoy sabemos que la orientación de la brújula guarda relación con la existencia de un campo magnético global a escala planetaria. Sin embargo, el origen de ese campo fue un misterio durante mucho tiempo e intrigó a numerosos eruditos, como René Descartes, Edmond Halley o André-Marie Ampère. Pero hace poco más de cien años, en 1919, el británico Joseph Larmor sentó las bases que explican el campo magnético de nuestro planeta. Desde entonces, nuestra comprensión de la dinamo terrestre ha avanzado notablemente gracias a esfuerzos tanto teóricos y matemáticos como experimentales y numéricos.

El interés de estudiar la dinamo terrestre no se limita a la Tierra. Otros planetas, las estrellas e incluso las galaxias poseen campos magnéticos con mecanismos subyacentes similares. Por lo tanto, la Tierra constituye un buen modelo para comprender este fenómeno complejo.

La Tierra, ¿un imán gigante?

Los primeros experimentos sistemáticos sobre el campo magnético terrestre se atribuyen a William Gilbert, astrónomo inglés que hacia 1600 trató de esclarecer la causa de la alineación de las brújulas. Lo más natural sería suponer que la Tierra alberga en su centro un enorme imán; de este modo, las líneas del campo magnético emergerían de la superficie en el hemisferio sur, ascendiendo hacia el hemisferio norte a lo largo de los meridianos antes de volver a sumergirse en el planeta. A fin de verificar esta hipótesis, el erudito inglés concibió un imán esférico al que denominó terrella («pequeña Tierra», en latín). Al aproximar una brújula, la aguja apuntaba hacia el polo norte de la esfera. También reparó en el hecho de que la aguja no permanecía horizontal con respecto al suelo, sino que se inclinaba al señalar el norte.

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