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campo geomagnético

campo geomagnético , campo magnético associado a terra . É principalmente dipolar (ou seja, tem dois pólos, os pólos geomagnéticos Norte e Sul) na superfície da Terra. Longe da superfície, o dipolo fica distorcido.

campo magnético de uma barra magnética O campo magnético de uma barra magnética tem uma configuração simples conhecida como campo dipolo. Perto da superfície da Terra, este campo é uma aproximação razoável do campo real. Encyclopædia Britannica, Inc.

Entenda o campo geomagnético da Terra através do princípio do efeito dínamo As correntes no núcleo da Terra geram um campo magnético de acordo com um princípio conhecido como efeito dínamo. Criado e produzido pela QA International. QA International, 2010. Todos os direitos reservados. www.qa-international.com Veja todos os vídeos para este artigo

Na década de 1830, o matemático e astrônomo alemão Carl Friedrich Gauss estudou o campo magnético da Terra e concluiu que o principal componente dipolar teve sua origem dentro da Terra, em vez de fora. Ele demonstrou que o componente dipolar era uma função decrescente inversamente proporcional ao quadrado do raio da Terra, uma conclusão que levou os cientistas a especular sobre a origem do campo magnético da Terra em termos de ferromagnetismo (como em uma barra magnética gigante), várias teorias de rotação, e várias teorias do dínamo. Ferromagnetismo e teorias de rotação geralmente são desacreditadas - ferromagnetismo porque o ponto Curie (a temperatura na qual o ferromagnetismo é destruído) é atingido apenas 20 ou mais quilômetros (cerca de 12 milhas) abaixo da superfície, e teorias de rotação porque aparentemente não existe nenhuma relação fundamental entre massa em movimento e um campo magnético associado. A maioria dos geomagnéticos se preocupa com várias teorias do dínamo, em que uma fonte de energia no núcleo da Terra causa um campo magnético autossustentável.

O campo magnético constante da Terra é produzido por muitas fontes, tanto acima quanto abaixo da superfície do planeta. Do núcleo para fora, estes incluem o dínamo geomagnético, a magnetização crustal, o dínamo ionosférico, a corrente do anel, a corrente da magnetopausa, a corrente da cauda, ​​correntes alinhadas ao campo e eletrojatos aurorais ou convectivos. O dínamo geomagnético é a fonte mais importante porque, sem o campo que ele cria, as outras fontes não existiriam. Não muito acima da superfície da Terra, o efeito de outras fontes torna-se tão forte ou mais forte do que o do dínamo geomagnético. Na discussão a seguir, cada uma dessas fontes é considerada e as respectivas causas explicadas.

O campo magnético da Terra está sujeito a variações em todas as escalas de tempo. Cada uma das principais fontes do chamado campo estável passa por mudanças que produzem transitório variações ou perturbações. O campo principal tem dois distúrbios principais: reversões quase-periódicas e secular variação. O dínamo ionosférico é perturbado por sazonal e mudanças do ciclo solar, bem como pelos efeitos das marés solares e lunares. A corrente do anel responde ao vento solar (o ionizado atmosfera do sol que se expande para o espaço e carrega consigo o campo magnético solar), crescendo em força quando existem condições de vento solar apropriadas. Associado ao crescimento da corrente do anel está um segundo fenômeno, a subtempestade magnetosférica, que é mais claramente vista na aurora boreal. Um tipo totalmente diferente de variação magnética é causado por ondas magnetohidrodinâmicas (MHD). Essas ondas são variações sinusoidais no elétrico e campos magnéticos que são acoplados a mudanças na densidade das partículas. Eles são os meios pelos quais as informações sobre as mudanças nas correntes elétricas são transmitidas, tanto dentro do núcleo da Terra quanto em seu entorno meio Ambiente de cobrado partículas . Cada uma dessas fontes de variação também é discutida separadamente abaixo.

posição do Pólo Norte geomagnético da Terra Mapa da região polar norte da Terra marcando locais e horários conhecidos do Pólo Norte geomagnético desde 1900. Encyclopædia Britannica, Inc./Kenny Chmielewski

Observações do campo magnético da Terra

Representação do campo

Os campos elétricos e magnéticos são produzidos por uma propriedade fundamental da matéria, a carga elétrica. Campos elétricos são criados por cargas em repouso em relação a um observador, enquanto os campos magnéticos são produzidos por cargas em movimento. Os dois campos são aspectos diferentes do campo eletromagnético, que é a força que faz com que as cargas elétricas interajam. O campo elétrico , E, em qualquer ponto em torno de uma distribuição de carga é definida como a força por unidade de carga quando uma carga de teste positiva é colocada naquele ponto. Para cargas pontuais, o campo elétrico aponta radialmente para longe de uma carga positiva e em direção a uma carga negativa.

Um campo magnético é gerado pelo movimento de cargas - ou seja, uma corrente elétrica. O magnético indução , B, pode ser definido de uma maneira semelhante a E como proporcional à força por unidade de força do pólo quando um pólo magnético de teste é aproximado de uma fonte de magnetização. É mais comum, no entanto, defini-lo pelo Força de Lorentz equação. Esta equação afirma que a força sentida por uma carga o que , movendo-se com velocidade v, é dado porF = o que (vx B )

Nesta equação, os caracteres em negrito indicam vetores (quantidades que têm magnitude e direção) e os caracteres não em negrito indicam quantidades escalares, como B , o comprimento do vetor B. O x indica um produto vetorial (ou seja, um vetor perpendicular a v e B, com comprimento v B sin θ). Theta é o ângulo entre os vetores v e B. (B é geralmente chamado de campo magnético, apesar de este nome ser reservado para a quantidade H, que também é usada em estudos de campos magnéticos.) o campo é cilíndrico em torno da corrente. O sentido do campo depende da direção da corrente, que é definida como a direção do movimento de cargas positivas. A regra da mão direita define a direção de B, afirmando que ele aponta na direção dos dedos da mão direita quando o polegar aponta na direção da corrente.

No Sistema Internacional de Unidades (SI) o campo elétrico é medido em termos da taxa de variação do potencial, volts por metro (V / m). Os campos magnéticos são medidos em unidades de tesla (T). O tesla é uma grande unidade para observações geofísicas e uma unidade menor, o nanotesla (nT; um nanotesla é igual a 10^-9tesla), é normalmente usado. Uma nanotesla é equivalente a um gama, uma unidade originalmente definida como 10^-5gauss, que é a unidade de campo magnético no sistema centímetro-grama-segundo. Tanto o gauss quanto o gama ainda são frequentemente usados ​​na literatura sobre geomagnetismo, embora não sejam mais unidades padrão.

Os campos elétricos e magnéticos são descritos por vetores, que podem ser representados em diferentes sistemas de coordenadas, como cartesiano, polar e esférico. Em um sistema cartesiano, o vetor é decomposto em três componentes correspondentes às projeções do vetor em três, mutuamente. ortogonal eixos que geralmente são rotulados x , Y , com . Em coordenadas polares, o vetor é normalmente descrito pelo comprimento do vetor no x - Y plano, seu ângulo de azimute neste plano em relação ao x eixo, e um terceiro cartesiano com componente. Em coordenadas esféricas, o campo é descrito pelo comprimento do vetor de campo total, o ângulo polar deste vetor do com eixo e o ângulo de azimute da projeção do vetor no x - Y plano. Em estudos do campo magnético da Terra, todos os três sistemas são usados ​​extensivamente.

O nomenclatura empregado no estudo do geomagnetismo para os vários componentes do campo vetorial está resumido nofigura. B é o campo magnético vetorial e F é a magnitude ou comprimento de B. X , Y , e COM são os três componentes cartesianos do campo, geralmente medidos em relação a um sistema de coordenadas geográficas. X é para o norte, Y é para o leste e, completando um sistema destro, COM está verticalmente para baixo em direção ao centro da Terra. A magnitude do campo projetado no plano horizontal é chamada H . Esta projeção forma um ângulo D (para declinação) medido positivo de norte a leste. O ângulo de mergulho, eu (para inclinação), é o ângulo que o vetor campo total faz em relação ao plano horizontal e é positivo para vetores abaixo do plano. É o complemento do ângulo polar usual de coordenadas esféricas. (O norte geográfico e magnético coincide ao longo da linha agônica.)

componentes do vetor de indução magnética Os componentes do vetor de indução magnética, B, são mostrados em três sistemas de coordenadas: cartesiana, polar e esférica. Encyclopædia Britannica, Inc.

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