Magnetismo Terrestre

05 maio 2015
Pércio de Moraes Branco

A descoberta de que a Terra possui um campo magnético, comportando-se como um grande imã, ocorreu em 1600, com trabalhos do físico e médico inglês William Gilbert.

A origem desse campo magnético e as suas consequências para a Terra ainda são objeto de estudo, mas sua importância é incontestável. Foi ele que permitiu as grandes navegações, pelo uso da bússola (os modernos navios usam GPS). É ele também que nos protege das partículas carregadas de eletromagnetismo provenientes do Sol (vento solar), a 700 km/s, e de outros pontos da galáxia (além de afetar seriamente as transmissões de rádio e televisão, há evidências de que as tormentas magnéticas aumentam as ocorrências de ataques cardíacos).

No núcleo externo da Terra, acredita-se haver ferro e níquel em estado de fusão, a cerca de 3 mil km de profundidade. Esse fluido está em constante movimento, o que gera correntes elétricas e, por consequência, um campo magnético. Essa explicação, chamada de Teoria do Dínamo, é atualmente a mais plausível para compreender-se como é gerado o campo magnético do planeta. As altíssimas temperaturas do núcleo da Terra, muito acima do chamado Ponto Curie, não permitem que o ferro e o níquel estejam no estado sólido, de modo que eles não podem estar funcionando como um ímã.

Esse é o campo magnético interno, que é o principal. Mas há também o campo magnético externo – gerado pelo vento solar e pela ionosfera (porção da atmosfera entre 50 e 1.000 km de altitude) – e o campo crustal – gerado pelas rochas magnéticas que existem na camada mais superficial da Terra, principalmente o basalto. Todas essas fontes externas de magnetismo, porém, respondem por apenas 10% do magnetismo do nosso planeta.

Cristais de magnetita, mineral fortemente magnético. Nele foi descoberto o magnetismo (mas a origem do seu nome é outra).  A magnetita está sempre presente em rochas      como o basalto. Outro mineral magnético, menos comum, é a pirrotita. (Fonte:      Coleção P. M. Branco. Foto: Pércio M. Branco.) Embora possa parecer natural que a Terra tenha um campo magnético, é bom lembrar que Vênus não o tem. Júpiter, em compensação, possui um que é 20 mil vezes mais intenso que o da Terra; e o de Marte acredita-se que já foi mais intenso do que é.

Teoricamente, um campo magnético estende-se infinitamente, ficando mais fraco com o aumento da distância da sua fonte. O campo magnético da Terra estende-se por várias dezenas de milhares de quilômetros, constituindo a chamada magnetosfera da Terra.


Inclinação magnética

Se deixarmos oscilar livremente a agulha de uma bússola, ela ficará paralela à superfície terrestre em zonas perto do Equador, mas se posicionará verticalmente em pontos próximos aos polos Norte e Sul. Portanto, a inclinação da agulha varia entre -90º no polo magnético Sul e 90º no polo magnético Norte, passando por 0o no Equador. Esse valor é o que se chama de inclinação magnética.


Declinação magnética

Todos sabem que a agulha de uma bússola aponta para o Norte em uma das extremidades e para o Sul na outra. Mas é preciso lembrar que o Norte mostrado pela bússola é o Norte Magnético, não o Norte Geográfico (aquele mostrado nos mapas). A diferença normalmente não é grande o suficiente para alterar nossa vida cotidiana, mas quem trabalha com pesquisa de campo, cartografia, levantamentos aerofotográficos, topografia etc. precisa saber a diferença entre os dois valores.

O ângulo entre as direções do Norte Geográfico e do Norte Magnético chama-se declinação magnética. Ela varia de lugar para lugar na Terra e varia também ao longo do tempo. Para saber qual a declinação magnética de um ponto qualquer da Terra, pode-se consultar um mapa que mostre o valor da declinação magnética daquela área, quando ela foi calculada e qual a variação anual desse valor. Aí, pode-se saber o valor atual, multiplicando-se a variação anual pelo número de anos decorridos desde a leitura fornecida pelo mapa e somando (ou subtraindo) a declinação mostrada no mapa.

O valor da declinação magnética é usualmente encontrado em mapas editados pelo Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística - IBGE e pela Diretoria de Serviço Geográfico do Exército.

No exemplo abaixo, retirado de um mapa do Exército, lê-se que a declinação magnética no centro do mapa era, em 1975, 6º 09’ 01” (seis graus, nove minutos e um segundo). O mapa informa também que ela aumenta 9,4’ por ano na região.

Desenho retirado de um mapa do Exército

Ao lado, outro exemplo de representação gráfica da declinação magnética, tirado de uma imagem de radar do Projeto Radambrasil. Note-se que a ponta norte da agulha volta-se na verdade para o polo sul, e vice-versa. Na prática, porém, representa-se o norte magnético próximo ao norte geográfico para deixar mais clara a diferença.

O mapa abaixo, do Instituto Português do Mar e da Atmosfera, é um mapa de isogônicas. Ele mostra a declinação magnética em todo o mundo em 2005. Os pontos ao longo de uma linha têm todos a mesma declinação.

Desenho mapa isogônicas No site do Observatório Nacional, pode-se obter a declinação e a inclinação magnética de qualquer ponto do Brasil, desde que sejam fornecidas suas coordenadas.

Os polos magnéticos podem migrar vários quilômetros por ano e eles são independentes nesse aspecto, de modo que a variação de um polo nada tem a ver com a do outro. Além disso, eles não estão em posições diametralmente opostas no globo. Em 2005, o polo sul magnético estava a 2.835 km de distância do polo sul geográfrico e o polo norte, a 890 km do polo norte geográfico.


Intensidade do campo magnético

A intensidade de um campo magnético é medida com uma unidade chamada tesla. O campo geomagnético é expresso com o submúltiplo nanotesla (nT), que vale 10-9 tesla.

A primeira medida de intensidade do campo geomagnético foi feita por Carl Friedrich Gauss em 1835 e repetida desde então. Isso permitiu observar que ela sofreu uma redução de 10 a 15% durante os últimos 150 anos.

Nas regiões polares, a intensidade do campo na superfície da Terra é em torno de 70 mil nT; já na região equatorial, cai para metade desse valor, aproximadamente.

Na região do Atlântico Sul, há uma grande área onde a intensidade magnética é bastante baixa, sendo por isso chamada de Anomalia Magnética do Atlântico Sul. Grande parte dessa área abrange o Brasil.

Os valores extremos para a intensidade do campo total são 24 mil nT na Anomalia Magnética da América do Sul e 66 mil nT na região entre a Austrália e a Antártica.


Linhas de força

Se colocarmos um ímã debaixo de uma folha de papel e sobre ele deixarmos cair limalha de ferro, aparecerá um desenho formado por muitas linhas (figura abaixo). Essas linhas são as linhas de força do campo magnético
e seu conjunto define o campo magnético do ímã.

Desenho formado por muitas linhas Quanto mais próximas estiverem umas das outras as linhas de campo, maior será a intensidade do campo. Linhas de campo afastadas representam campos magnéticos mais fracos.

Por convenção, diz-se que as linhas de força partem do polo Norte para o polo Sul. Essa convenção, entretanto, não é adotada pelos geofísicos para o campo magnético da Terra. Consideram eles que as linhas partem do polo Sul para o Norte (figura à direita).


Reversões magnéticas

Os polos magnéticos terrestres estão próximos aos polos geográficos da Terra. Mas isso não acontece sempre, pois eles podem migrar bastante e até mesmo reverter sua polaridade, ou seja, o polo norte magnético pode se tornar polo sul e vice-versa. Isso já aconteceu pelo menos 170 vezes em 100 milhões de anos de evolução do nosso planeta. Desenho campo magnetico da terra

Como se sabe que houve essas reversões? Pelo exame das rochas. A lava não possui magnetismo porque a alta temperatura não permite que os átomos se ordenem de modo a gerar essa propriedade. Mas à medida que sua temperatura diminui, levando à formação de uma rocha vulcânica, isso começa a se tornar possível e os átomos de ferro e níquel nela existentes começam a se alinhar de acordo com o campo magnético terrestre do local onde isso está ocorrendo. Estudando essas rochas hoje, pode-se verificar qual é a orientação magnética nelas preservada e, sabendo a idade da rocha, sabe-se então onde estavam os polos magnéticos à época de sua formação.

As reversões magnéticas não são periódicas, ou seja, não ocorrem dentro de períodos determinados e previsíveis. Em média, há um intervalo de 250 mil anos entre uma e outra. A última ocorreu há 780 mil anos (Reversão Brunhes-Matuyama), mas não se pode dizer que estamos na eminência de nova reversão, porque há mudanças que levaram bem mais tempo que isso para ocorrer.

Um período em que o campo magnético terrestre manteve de modo bastante estável a mesma polaridade é chamado de cron. A duração de um cron geralmente é de 50 mil a 5 milhões de anos. Se a polaridade se manteve estável por um tempo bem maior (dezenas de milhões de anos, digamos), o período é chamado de supercron.

Pode acontecer também de os polos magnéticos se situarem próximos à linha do Equador, oscilando ali por um período geralmente inferior a 10 mil anos, e terminando por voltarem à polaridade original. Essas fases são chamadas de excursões magnéticas.

Os cientistas ainda não conseguem explicar o porquê das inversões; teoricamente a Terra deveria girar ao contrário para que elas ocorressem. Eles tentam desenvolver em laboratório experimentos que levem a entender como ocorrem as reversões magnéticas, e uma descoberta que fizeram foi que elas são precedidas de uma diminuição na intensidade do campo magnético terrestre. Como estudos recentes registraram uma redução na intensidade do campo magnético da Terra, levantou-se a hipótese de uma possível mudança de polaridade. Os cientistas, entretanto, são categóricos ao afirmar que não há evidências suficientes para acreditar numa inversão polar iminente, até porque uma inversão desse porte leva, em média, 5 mil anos para ser produzida. Tampouco há indícios de que o campo magnético terrestre possa perder sua intensidade, deixando o planeta desprotegido frente às radiações cósmicas.

Mas o que acontecerá em nosso planeta caso venha a ocorrer uma reversão? Alguns autores acreditam que a vida não correrá nenhum risco. O ser humano está no planeta há algumas centenas de milhares de anos e nesse período ocorreram muitas reversões sem que tenha se estabelecido uma correlação entre elas e o desenvolvimento humano. Tampouco há conexão entre reversões do campo magnético terrestre e as grandes extinções de espécies ao longo da história geológica da Terra.

Mas Tarso Paulo Rodrigues, professor de Física do Colégio Augusto Laranjeira e da Escola Nova, acredita que uma reversão provocaria “enormes alterações planetárias. Os sistemas de navegação que utilizam bússolas estariam totalmente ultrapassados e até mesmo a migração dos pássaros e peixes, que se orientam de acordo com as linhas desse campo (magnético), estaria seriamente ameaçada. Todas essas transformações ainda iriam provocar uma intensa tempestade eletromagnética”.

Como foi dito atrás, experimentos mostraram que as reversões são precedidas de redução na intensidade do campo magnético da Terra. E isso está se verificado atualmente, com uma redução de 1% na intensidade a cada 10 anos. Se isso continuar acontecendo e nesse mesmo ritmo, dentro de 1.500 anos a intensidade do campo magnético chegará a zero. Mas isso é apenas uma previsão bastante rudimentar, longe de ser uma certeza, pois a dinâmica do núcleo terrestre é muito complexa e as variações são ainda muito imprevisíveis.

As variações do campo magnético que ocorrem ao longo de muito tempo são chamadas de variações seculares. Aquelas mais rápidas são os impulsos geomagnéticos.
Por razões ainda não bem conhecidas, os impulsos geomagnéticos não ocorrem ao mesmo tempo em diferentes lugares da Terra. Um impulso registrado em um observatório em 1969 só foi registrado em outros três anos depois. Além disso, há impulsos globais e outros que ocorrem apenas em regiões localizadas.


Fontes

HISTORY CHANNEL. Profecias - Magnetismo Terrestre. https://www.seuhistory.com.

INSTITUTO Português do Mar e da Atmosfera. Geomagnetismo. https://www.ipma.pt/pt/enciclopedia/geofisica/geomagnetismo/index.html . Acessado em 11 de junho de 2013.

MAGNETISMO Terrestre. IN: Energia e Movimento. Editorial Sol 90, 2007. Trad. Martín Ernesto Russo. p. 34. (Atlas Visual da Ciência).

OBSERVATÓRIO NACIONAL. Magnetismo da Terra. http://www.on.br/ead_2012/site. Acessado em 5 de junho de 2013.

PAPA, A. R. R. & PONTE-NETO, C. F. O campo geomagnético. Surpresas em curto e longo prazos. Rio de Janeiro, Ciência Hoje, 39:18-25. Set. 2006. il.

RODRIGUES, T. P. O campo geomagnético. São Paulo, Folha de S. Paulo, 13.01.2005. Fovest, p. 7.

QUANDO a Terra gira torna-se um imenso ímã. São Paulo, Superinteressante, janeiro 1966. p. 21.

WIKIPEDIA. Magnetismo Terrestre. http://pt.wikipedia.org/wiki/Magnetismo_terrestre. Acessado em 11.06.2013.


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