III. LOS SENDEROS RIZADOS DE LAS CARGAS

III. LOS SENDEROS RIZADOS DE LAS CARGAS

EL HOMBRE vive en una continua cadena de asombros al descubrir la realidad del Universo que lo rodea. La historia de la ciencia relata estos ejemplos, y nos hace maravillarnos cada vez que vuelve su recuerdo a nuestra memoria.
En algunos casos se descubre un fen�meno insospechado y sin explicaci�n. En otros casos, la explicaci�n es sencilla y asombra el que no se hubiera predicho antes el fen�meno.
Un ejemplo de asombro cient�fico fue el hallazgo de los cinturones de Van Allen, que encontraron alrededor de la Tierra los primeros sat�lites artificiales. Estos cinturones est�n formados por cargas el�ctricas en suficiente cantidad para ser detectadas por los aparatos de medici�n del sat�lite. Se distinguen dos cinturones donde abundan las cargas el�ctricas. El cintur�n exterior est� compuesto en su mayor parte por electrones. Si nos movemos alej�ndonos de la Tierra en el plano ecuatorial encontraremos el principio de este cintur�n externo a una distancia de unos 20 000 km de la Tierra (como el triple del radio terrestre); el cintur�n se vuelve muy tenue hasta unos 60 000 km (diez veces el radio de la Tierra).
Se encuentra un segundo cintur�n de cargas m�s cerca de la Tierra; este cintur�n est� formado principalmente por protones de gran energ�a y algunos electrones de poca energ�a. En el plano ecuatorial este cintur�n principia a una altura de unos 600 km de la superficie terrestre y se extiende varios miles de kil�metros.
Entre los dos cinturones existen tambi�n cargas volando en el espacio por la atracci�n mutua entre cargas de distinto signo de los dos cinturones, pero la densidad de part�culas es mucho menor, casi mil veces menor.
Podemos pensar a cada uno de estos cinturones como un r�o de cargas, una corriente el�ctrica en forma de llanta, la cual no circula en un alambre o conductor. Se sostiene girando en el espacio alrededor de la Tierra, como los anillos de Saturno que lo acompa�an en todos sus movimientos. �Por qu� no se caen o desvanecen en el espacio estos carruseles de carga?
La explicaci�n de la existencia de estos cinturones de Van Allen se encuentra en el campo magn�tico de la Tierra. La Tierra se comporta como un im�n gigantesco, cuyos polos magn�ticos est�n alineados aproximadamente con los polos geogr�ficos. El campo de la Tierra es evidente por el funcionamiento de las br�julas y se ha estudiado con mucha atenci�n durante muchos a�os, como hemos visto en otros lugares de este libro.
El tipo de campo magn�tico muy cercano a la Tierra es parecido al de un im�n; se llama campo dipolar, y un dibujo de las l�neas de este campo se representa en la figura 17. Observamos que forman husos parecidos a pl�tanos, y en los polos magn�ticos, cercanos a los polos geogr�ficos, las l�neas se concentran provocando la reflexi�n de las cargas, como se discuti� en el cap�tulo precedente. Si se usa la teor�a aproximada de la deriva para describir en forma aproximada el movimiento de las cargas en el campo dipolar, se encuentran dos movimientos del centro de giro sin tomar en cuenta el revoloteo alrededor de las l�neas del campo. Los dos movimientos m�s importantes que se observan en los cinturones de Van Allen son la corriente de deriva alrededor de la Tierra y el movimiento de vaiv�n del hemisferio norte al hemisferio sur. Estos movimientos peri�dicos guardan un ritmo que se percibe en las observaciones f�sicas de los cinturones de radiaci�n. La teor�a de la deriva hace un promedio del movimiento de giro alrededor de las l�neas del campo y esta operaci�n simplificadora ha sido de mucha utilidad para estudiar el movimiento de cargas en presencia de campos magn�ticos en circunstancias muy diversas.

Figura 17. L�neas de campo magn�tico cercano a la Tierra.

El campo magn�tico de la Tierra no es tan simple como el campo dipolar pero, cerca de la Tierra, se le parece mucho. Conforme se aleja uno de la Tierra el campo se vuelve cada vez m�s diferente del campo dipolar, debido al viento solar.
La corona solar es la capa superior m�s alejada del centro del Sol, su atm�sfera exterior. Esta corona solar se evapora en�rgicamente en todas direcciones, lanzando chorros de part�culas que invaden al sistema solar y lo ba�an continuamente de carga el�ctrica; se puede decir que la corona solar alcanza a los planetas y los engloba. Por fortuna, la temperatura del viento solar disminuye r�pidamente con la distancia del Sol. Cerca del Sol, la corona solar est� formada por gases ionizados a temperaturas muy altas. Parker predijo desde hace muchos a�os este comportamiento de la corona solar, y se ha podido verificar por medio de las sondas espaciales que transportan magnet�metros y otros equipos de medici�n de propiedades el�ctricas. El viento solar tiene velocidades superiores a la velocidad del sonido, y forma corrientes el�ctricas que producen campos magn�ticos, los cuales modifican el campo magn�tico del Sistema Solar, especialmente entre los planetas. El viento solar se ha medido en la vecindad de la Tierra con una densidad muy baja de s�lo 20 mil part�culas por metro c�bico, pero con una velocidad alt�sima de casi medio mill�n de metros por segundo.
Las cargas atrapadas en los cinturones de Van Allen provienen en mayor cantidad del viento solar. Este lanza un bombardeo continuo y en todas direcciones, de part�culas el�ctricas producidas en el Sol y enviadas a grandes distancias, produciendo un ba�o incesante de carga sobre los planetas del Sistema Solar. Esta radiaci�n solar es peligrosa para el ser humano, pero no nos afecta tanto porque nos protege la pantalla benigna del campo magn�tico, pues en los cinturones de Van Allen se acumulan las cargas, impidi�ndoles dicho campo bombardear la Tierra. La carga de los cinturones de Van Allen se ve incrementada por la contribuci�n de las explosiones nucleares en la Tierra.
La existencia misma de los cinturones de plasma de Van Allen implica un balance promedio de fuerza el�ctrica entre el plasma del cintur�n y las cargas de la ion�sfera.
Ese viento solar no s�lo contribuye con cargas a los cinturones de Van Allen, provoca adem�s una modificaci�n importante del campo magn�tico de la Tierra, el cual ya no puede considerarse como un dipolo magn�tico sino en una primera aproximaci�n. El viento solar encierra el campo dipolar como si lo comprimiera del lado del Sol, como si lo englobara e hiciera que las l�neas del campo se estiraran del lado contrario al Sol, como una larga cauda de cometa.
El conocimiento del campo magn�tico de la Tierra a grandes distancias de su superficie se ha ido descubriendo por medio de las exploraciones espaciales con sat�lites cient�ficos.

Figura 18. Los anillos o cinturones de Van Allen protegen a la Tierra de las part�culas el�ctricas con que el Sol bombardea a los planetas de su sistema y que son transportadas por el viento solar.

La informaci�n sobre el campo magn�tico de la Tierra y la ion�sfera se env�a regularmente por m�s de 120 observatorios a centros internacionales localizados en Dinamarca, Estados Unidos, Jap�n y la Uni�n Sovi�tica. En M�xico se hacen observaciones absolutas diarias desde el a�o de 1879 con un magnet�metro Negretti-Zambra y una br�jula de inclinaci�n en el Observatorio Meteorol�gico, en Palacio Nacional. En 1879 se mud� el Observatorio a Tacubaya, donde estuvo hasta octubre de 1902. El entonces director, ingeniero �ngel Anguiano, adquiri� un juego de aparatos de lectura directa por el sistema Carpentier. En 1902 se traslad� el Observatorio Magn�tico a Cuajimalpa, 15 km al Este de la ciudad de M�xico y aument� su equipo con una dotaci�n de registradores fotogr�ficos Mascort, un magnet�metro Dover y otra br�jula de inclinaci�n Negretti-Zambra. En 1912 fue trasladado por Valent�n Gama al pueblo de Teleoyucan en el Estado de M�xico.
La Tierra no es el �nico planeta que posee un campo magn�tico, J�piter, Saturno, Urano y Mercurio tienen su campo magn�tico de gran importancia. Por otra parte, la Luna no tiene campo magn�tico de magnitud apreciable, lo cual es un indicio de la diferencia que existe entre su n�cleo y el de la Tierra. Urano tiene un campo con un dipolo muy diferente en direcci�n al de los dem�s planetas. Marte tiene un campo magn�tico muy peque�o y Venus casi carece de �l. Para estos dos planetas se observa un campo magn�tico como consecuencia de la interacci�n de su ion�sfera con el viento del Sol.
Las expediciones a Marte encontraron part�culas magnetizadas en su superficie originadas por la presencia del campo magn�tico marciano, pero su campo magn�tico es cuatro mil veces menor al de la Tierra.
El campo magn�tico de Venus es un mill�n de veces menor al de nuestro planeta. El poco campo en Venus se encuentra en la interacci�n de la ion�sfera con el viento solar, que produce fen�menos de muy diversa �ndole.
Puesto que Mercurio da una vuelta sobre s� mismo cada 55 d�as terrestres, no pensamos en un efecto de dinamo, como el que se ha propuesto para explicar el campo magn�tico de la Tierra. Es posible que el campo magn�tico de Mercurio sea creado por corrientes el�ctricas inducidas en una capa ionizada de su atm�sfera, debido al movimiento de este planeta respecto a las l�neas de fuerza del campo magn�tico del sistema solar. Su campo es tres mil veces m�s peque�o que el campo de la Tierra.
Saturno posee un campo magn�tico an�logo en su forma al de la Tierra, de una intensidad tres mil veces mayor. Su campo magn�tico ha atrapado tambi�n un cintur�n de cargas como el de los cinturones de Van Allen que circundan nuestro planeta.
J�piter tiene el mayor campo magn�tico de los planetas: unas doscientas mil veces mayor que el campo terrestre. La diferencia m�s importante en cuanto a efectos magn�ticos de los planetas con respecto a J�piter es la existencia de una protuberancia ecuatorial en la magnet�sfera que le da el aspecto de haber sido inflada en forma de platillo y se encuentra alrededor de la parte diurna del ecuador, y se debe a intensas corrientes el�ctricas que vuelan de la superficie del planeta hacia el conf�n de la cavidad encerrada por el viento solar. Esta corriente es caracter�stica de J�piter y provoca una din�mica de la magnet�sfera muy diferente de la de los otros planetas.
Cerca de J�piter existen enormes corrientes de carga como nuestros cinturones de Van Allen con una intensidad miles de veces mayor que los de la Tierra. Estos cinturones de radiaci�n golpean los sat�lites de J�piter. Algunas auroras de J�piter parecen provenir de part�culas cargadas generadas en su luna �o.
Urano es un planeta con un campo magn�tico extra�o porque mientras que los otros planetas, con un campo magn�tico conocido, tienen la l�nea entre sus polos magn�ticos formando un �ngulo de unos cuantos grados con la l�nea que une los polos geogr�ficos, Urano es una excepci�n pues su eje de giro forma un �ngulo de 60 grados con la l�nea de su eje magn�tico que conecta los polos magn�ticos norte y sur.
Algunos autores han conjeturado la posibilidad de que el campo magn�tico de Urano est� sufriendo un cambio de polaridad de normal a invertida, tal como se ha encontrado en la Tierra, donde peri�dicamente se ha tenido un intercambio de las posiciones de los polos magn�ticos norte y sur, como veremos en este cap�tulo.
El campo de Urano es quinientas veces m�s grande que el de la Tierra y quinientas veces m�s chico que el de Saturno. Este planeta tiene una magnet�sfera cuyo origen es en su mayor parte planetario. Extra�an los especialistas haber encontrado la regi�n m�s exterior de la magnet�sfera casi vac�a de plasma. Se descubrieron dos distribuciones muy diferentes de plasma en ella. Una fr�a y densa interior a su sat�lite Miranda, la otra caliente y rarificada, m�s all� de esta luna.
En todos los planetas con un campo magn�tico de magnitud mayor al de la Tierra se han encontrado tambi�n los cinturones tipo Van Allen y las auroras polares.
El campo magn�tico del Sol se hace evidente en fotograf�as de su corona, que muestran enormes explosiones cuyas llamaradas se rizan en una forma curvil�nea que se explica por la presencia de cargas en campos magn�ticos.
Desde 1908 demuestra Hale que todas las manchas solares est�n asociadas con enormes campos magn�ticos, miles de veces m�s intensos que los campos en la superficie de la Tierra. Muchas manchas aparecen en parejas de polaridad contraria. Hale encontr� tambi�n que en los ciclos de manchas solares se invierten las polaridades de las manchas mayores y que el verdadero ciclo solar es un ciclo magn�tico cada 22 a�os. La periodicidad, observada cada 11 a�os, constituye s�lo la mitad del proceso peri�dico.
La actividad peri�dica del Sol afecta diversos procesos. Al incrementarse el viento solar, �ste barre los rayos c�smicos externos y les impide llegar a la Tierra. La reducci�n de este flujo afecta la producci�n de carbono 14 por trasmutaci�n de nitr�geno 14, ocasionado por las colisiones de los rayos c�smicos. Esta actividad queda registrada en la madera de los anillos de �rboles muy antiguos que incorporaron carbono 14 junto con carbono 12 durante el proceso de la fotos�ntesis. La actividad solar tiene tambi�n correlaci�n con el clima terrestre, inviernos sumamente fr�os aparecen ligados a periodos de muy escasa actividad solar, donde parece desaparecer el ciclo observado de 11 a�os.

Figura 19. La corona solar. Foto tomada de El redescubrimiento de la Tierra, CONACYT.

Las enormes llamas de las fotograf�as del Sol est�n formadas por material ionizado que ha perdido sus electrones. Éste es un plasma que contiene enjambres enormes de cargas positivas. Las cargas positivas que son emitidas en una erupci�n solar salen expelidas en cierta direcci�n y siguen el camino al que les obliga la fuerza magn�tica, riz�ndose en un elegante chorro que da vueltas alrededor de las l�neas del campo magn�tico.
Existen ahora muchas sondas espaciales que han hecho continuas mediciones del campo magn�tico entre los planetas, tan cerca del Sol como ha sido posible, antes que la enorme temperatura destruya por evaporaci�n al intruso de la corona solar; se han hecho mediciones indirectas que se describen con m�s amplitud en otros libros de esta serie, como el de R. Gall et al.: Las actividades espaciales en M�xico. Una revisi�n cr�tica.

Figura 20. La Tierra y J�piter dentro del campo magn�tico del Sol.

Los campos magn�ticos en las estrellas se pueden deducir por diversas mediciones. En particular, el campo magn�tico de las estrellas enanas blancas se estima que puede ser un mill�n de veces m�s grande que el campo de la Tierra.
En 1946 Babcock descubri� la existencia de campos muy intensos, unas diez mil veces el campo de la Tierra, en estrellas j�venes llamadas de tipo A. La medida del campo se deduce directamente del desdoblamiento de las rayas del espectro de la estrella causado por el efecto Zeeman. Las rayas se separan proporcionalmente a la intensidad del campo magn�tico y permiten deducir su valor.
La finura de las rayas observadas en estas estrellas permite asegurar tambi�n la preponderancia del campo dipolar de estas estrellas. Adem�s, el campo es muy variable, observ�ndose cambios frecuentes de la polaridad cada pocos d�as.
PALEOMAGNETISMO

En la Tierra las mediciones del campo magn�tico tienen una historia de la cual ya se habl� un poco en el cap�tulo I de este libro. Sin embargo, desde hace algunos a�os se ha venido desarrollando la prehistoria de las propiedades magn�ticas de la Tierra.
En los estudios del magnetismo terrestre se encontraron dos fuentes importantes para analizar el campo de la Tierra en �pocas remotas. �stas son las lavas volc�nicas y los dep�sitos geol�gicos sedimentarios. Las lavas de los volcanes y las emitidas en la separaci�n entre placas tect�nicas contienen materiales magn�ticos que van a alinearse con el campo magn�tico de la Tierra. Al enfriarse estas lavas se solidifican y conservan la orientaci�n del campo en el momento de enfriarse, sirviendo de testigos de la direcci�n del campo si dicha lava no ha sido mudada de lugar y si se conoce la �poca de la misma por medio de los procedimientos de determinaci�n de la edad geol�gica. La lava solidificada de las erupciones volc�nicas est� asociada siempre a la existencia de erupciones, y no es un proceso continuo; pero la lava que fluye continuamente entre las placas tect�nicas o los sedimientos geol�gicos que se acumulan continuamente llevan una relaci�n continua de la evoluci�n del campo de la Tierra.
Las rocas que se magnetizan con mayor intensidad son las que contienen suficientes compuestos ferromagn�ticos, formados por sales, �xidos y otros compuestos y mezclas de hierro, n�quel y cobalto.
En 1853 Melloni descubri� en Italia una magnetizaci�n permanente bastante intensa de las rocas de origen volc�nico y supuso que se deb�a a la acci�n del campo magn�tico terrestre en el momento de su solidifaci�n. Posteriormente, durante varios a�os, Forgheraiter realiz� un estudio muy extenso del magnetismo en gran n�mero de rocas volc�nicas. A fines del siglo XIX concluye que la direcci�n del campo en esas rocas puede usarse para conocer la direcci�n del campo magn�tico en el momento de su formaci�n. Este trabajo volvi� a ser analizado en 1939 por Nagata, quien descubri� que la intensa magnetizaci�n de las rocas volc�nicas recientes puede reproducirse mediante el enfriamiento desde una temperatura alta, en presencia del campo magn�tico de la Tierra. La magnetizaci�n as� adquirida es proporcional a la intensidad del campo magn�tico de la Tierra.
Una caracter�stica muy importante de esta magnetizaci�n es su gran estabilidad ante perturbaciones mec�nicas, t�rmicas, magn�ticas y otras de origen externo. La explicaci�n de esta estabilidad se debe a la existencia del gran n�mero de peque�as impurezas de magnetita y de �xido de titanio contenidas en dichas rocas. Estas finas part�culas se magnetizan a temperaturas menores de la temperatura umbral conocida como temperatura de Curie. Su magnetizaci�n es adem�s muy fuerte y permanente debido a la peque�ez de su tama�o y debido a que la temperatura ambiente est� muy por debajo del punto de Curie.
El punto de Curie es el valor de la temperatura en que se pierde la magnetizaci�n por desorden de los imanes moleculares. Al fundirse las rocas, pierden la magnetizaci�n por la temperatura tan elevada y al enfriarse vuelven a adquirir la magnetizaci�n debido al papel ordenador de imanes microsc�picos que efect�a el campo magn�tico de la Tierra. Este campo casi no sufre modificaci�n mientras se enfr�a una roca de origen volc�nico y orienta los peque�os imanes de las mol�culas en la misma direcci�n del campo de la Tierra, en ese lugar y en ese tiempo de enfriamiento. El tiempo en que esta roca fr�a permanece con esta imantaci�n puede ser de miles de millones de a�os.
Si la direcci�n e intensidad del campo magn�tico de la Tierra en que esas rocas se formaron no corresponde a la direcci�n actual del campo magn�tico, entonces esas rocas son un testimonio de cu�l era el campo magn�tico en la �poca que se enfriaron.
La magnetizaci�n de las rocas �gneas puede usarse en forma similar a los f�siles para estimar la intensidad y direcci�n del campo magn�tico terrestre en �pocas anteriores, siempre que las edades de las muestras se puedan determinar por alg�n m�todo conocido. En la actualidad se utilizan diversos m�todos como los del carbono 14, del estroncio-rubidio, y del potasio-arg�n a fin de determinar las edades de las rocas por medio del grado de transformaci�n isot�pica de dichos materiales, lo cual permite calcular su antig�edad con bastante precisi�n, como para hacer un estudio de la historia de la magnetizaci�n de la Tierra en cada lugar donde se encuentran las lavas y rocas que estuvieron previamente fundidas.
Los ladrillos y cer�micas fabricadas por el hombre son igualmente testimonios de la presencia del campo magn�tico en el momento de cocerse, y se han utilizado desde 1938 por Thellier, quien primero observ� que al enfriarse las muestras en el campo magn�tico de la Tierra se produce una magnetizaci�n permanente en la arcilla cocida.
A partir de los datos conocidos de las fechas en que fluyeron algunas lavas volc�nicas, o de la edad de algunos ladrillos o cer�micas, se sabe que la intensidad del campo magn�tico de la Tierra est� fluctuando y tuvo un m�ximo de intensidad durante la Edad Media con un valor 50% mayor al actual, y desde entonces ha ido disminuyendo. El valor m�nimo m�s cercano a nuestros d�as ocurri� hace unos 5 500 a�os con aproximadamente la mitad del valor del campo actual. Este conocimiento permite prever que, aunque el campo magn�tico est� disminuyendo desde hace m�s de mil a�os, sin embargo puede empezar a crecer nuevamente dentro de algunos siglos.
Dunn y colaboradores estudiaron un solo cuerpo de gran tama�o, una formaci�n de origen �gneo de varios kil�metros de extensi�n en el Parque Nacional del Monte Rainier, que se encuentra en el estado de Washington, en Estados Unidos. Dicha formaci�n se volvi� s�lida durante un cambio de la polaridad del campo magn�tico que ocurri� hace unos catorce millones y medio de a�os. Se registra en esta lava que tom� diez mil a�os para que despu�s de la inversi�n recuperara el valor inicial. El cambio de polaridad ocurri� en s�lo mil a�os. Por ser tan grande este cuerpo, se enfri� lentamente de su superficie hacia su interior. Al enfriarse, la lava fue conservando el campo magn�tico que se ten�a en el momento de solidificaci�n como una fotograf�a del instante magn�tico de la Tierra en ese lugar. Como las partes localizadas m�s al centro de la formaci�n se enfriaron y volvieron s�lidas, posteriormente se tiene entonces un registro continuo del campo en la forma como qued� congelado en ese lugar.
Se sabe as� que en la era Mesozoica la polaridad del campo magn�tico de nuestro planeta estaba orientada como en la actualidad mientras que en la era Paleozoica estuvo principalmente en una direcci�n contraria a la actual.
En �frica del Sur se ha estudiado la meseta de Pilansberg, con una dimensi�n de 300 por 150 km, y una antig�edad estimada en 200 millones de a�os. El campo magn�tico estuvo invertido al momento de su solidificaci�n, con respecto a la polaridad actual.
De los estudios paleomagn�ticos se sabe que el eje terrestre no ha tenido inversiones en los �ltimos setecientos mil a�os, un periodo muy estable. El periodo anterior con campo invertido tuvo una duraci�n de seiscientos mil a�os.
Los otros planetas del sistema solar pueden tener tambi�n cambios en la polaridad del campo magn�tico. J�piter, Saturno y Urano tienen una polaridad opuesta a la de la Tierra. En el caso de Urano se ha encontrado recientemente que el polo norte magn�tico apunta en la direcci�n del Sol y es el menos paralelo de todos los ejes magn�ticos conocidos.
En 1957 se observ� la inversi�n de la polaridad del Sol. Cuando su hemisferio austral hab�a alcanzado un m�ximo de actividad, el polo sur invierte su polaridad y durante dieciocho meses el Sol tiene una estructura diferente de la dipolar, quiz� aproximadamente cuadrupolar, con la misma polaridad norte en los dos polos, y una estructura m�s compleja, hasta que por fin la actividad solar se apodera del hemisferio norte y el polo norte da tambi�n la vuelta y se completa la inversi�n de polaridad del Sol.
LAS CAUSAS DEL CAMPO
MAGN�TICO DE LA TIERRA

Se tienen datos del magnetismo terrestre desde hace unos 2700 millones de a�os, tiempo consistente en m�s de la mitad de la existencia de la Tierra.
El eje geomagn�tico forma un �ngulo de unos 11.5 grados con el eje geogr�fico. Este eje gira alrededor del eje geogr�fico dando una vuelta cada 8 milenios. La intensidad del campo sufre variaciones con el mismo periodo de 8 000 a�os, seg�n los registros m�s recientes. Pero en �pocas remotas han ocurrido inversiones del campo magn�tico, el cual ha apuntado en direcci�n casi opuesta a la direcci�n actual, que para distinguirla se ha convenido llamarla la direcci�n normal, mientras que la direcci�n contraria se designa como direcci�n inversa.
Durante unos diez mil a�os antes del cambio de estado normal a inverso y diez mil a�os despu�s, el valor del campo magn�tico es muy peque�o, como lo indica la poca intensidad de magnetizaci�n de lava durante dichos periodos. La radiaci�n c�smica y el viento solar castigaron duramente a la Tierra en tales lapsos, en forma similar a como la Luna sufre dichos ataques sin la protecci�n de un campo magn�tico del cual carece.
Hasta ahora no se tiene una explicaci�n verificable del origen del magnetismo terrestre debido a que la respuesta se encuentra a varios miles de kil�metros bajo la superficie del suelo. Parte de la explicaci�n debe estar �ntimamente ligada al conocimiento del interior del globo terr�queo y sus movimientos internos. Algo del conocimiento que se tiene del interior de la Tierra se ha descubierto por el comportamiento de las ondas s�smicas, las cuales se reflejan parcialmente y se refractan al encontrar materiales diferentes.
La Tierra est� formada por tres capas importantes. La corteza terrestre de grueso variable, tiene unos 5 kil�metros en el fondo de los oc�anos y mide 30 km en los picos m�s elevados. Abajo de la corteza se encuentra el manto hasta una profundidad de menos de 3 000 km. El manto tiene propiedades de densidad y elasticidad correspondientes a las de los �xidos met�licos en estado s�lido. Por debajo del manto se encuentra el n�cleo de la Tierra. El n�cleo est� formado por materiales a una densidad de nueve a doce veces m�s grande que la del agua, como la de algunos metales como el hierro y el n�quel. Su estado es l�quido y a temperaturas altas que impiden el magnetismo por estar encima de la temperatura de Curie. El n�cleo no puede ser entonces un im�n permanente porque la magnetizaci�n desaparece por encima de esta temperatura.
El interior del n�cleo tiene un comportamiento diferente ante las ondas s�smicas al alcanzar un radio de 1 220 km; las presiones ah� valen millones de atm�sferas, y puede estar formado de materiales s�lidos. Para poder fundir la parte l�quida del n�cleo se requieren varios miles de grados cent�grados.
El magnetismo de la Tierra se supone originado por grandes corrientes el�ctricas en el interior del n�cleo. La existencia de esas corrientes se facilita si hay una buena conductividad que apunta tambi�n en la direcci�n de suponer un n�cleo formado por metales fundidos en movimiento. El resultado en la superficie terrestre de la existencia de corrientes el�ctricas en el n�cleo es un campo magn�tico. La energ�a electromotriz, responsable de generar estas corrientes seg�n la hip�tesis de Bullard de 1948, tiene su origen en un generador electrodin�mico que combina la rotaci�n y convecci�n del material fluido del n�cleo, el cual est� fundido y ionizado. La superposici�n de los campos magn�ticos inducidos por esas corrientes el�ctricas se observa sobre la superficie terrestre en forma poco variable si se consideran breves periodos de tiempo debido a que una corriente del n�cleo al moverse deja lugar a otra corriente similar en el mismo sitio que acaba de dejar vacante. Existen otras teor�as para explicar las causas del campo magn�tico terrestre, pero la m�s generalizada es la del dinamo de Bullard.
La teor�a del dinamo de Bullard supone que el campo magn�tico se mantiene por una corriente el�ctrica producida al moverse lentamente la fase l�quida del n�cleo. Todos los planetas y probablemente todos los sat�lites comparables en tama�o con la Luna tienen regiones de metal fundido; en los planetas de dimensi�n terrestre debido a la conducta eut�ctica de las aleaciones del hierro; en los planetas gigantes debido a la presi�n enorme que metaliza el hidr�geno l�quido o el hielo.
Si aparece convecci�n en una regi�n del fluido met�lico entonces aparece el dinamo de Bullard. En este fen�meno es importante tambi�n el efecto de las fuerzas de Coriolis. Estas fuerzas est�n presentes en un sistema que contempla la din�mica en rotaci�n. Todos los cuerpos planetarios, incluso los sat�lites, rotan bastante r�pido para que sea importante la fuerza de Coriolis. La fuerza de Coriolis se parece mucho a la fuerza causada por un campo magn�tico donde se reemplaza el campo por una cantidad proporcional a la masa y a la velocidad angular de rotaci�n. La direcci�n del campo es ahora la de dicha velocidad de rotaci�n paralela al eje instant�neo de rotaci�n. Para un observador que gira con un planeta, la fuerza de Coriolis provoca un giro helicoidal alrededor de un eje paralelo al eje de rotaci�n del planeta, el radio de giro es igual a la mitad de la velocidad perpendicular al eje dividido por el tama�o de la velocidad angular.
Para explicar el campo magn�tico de Mercurio se ha supuesto un fen�meno de convecci�n, acompa�ado de reacciones qu�micas y de un desprendimiento de calor latente al congelarse el n�cleo. Venus tiene un n�cleo fluido estable sin dinamo y sin campo magn�tico. Otra hip�tesis consiste en una congelaci�n total de su n�cleo. El dinamo de la Tierra puede estar sostenido por el enfriamiento del n�cleo interior. La Luna tiene un n�cleo creciente sin dinamo pero con evidencia de un dinamo antiguo que no se comprende. Marte tiene un n�cleo fluido rico en azufre sin dinamo. J�piter y Saturno tienen dinamos sostenidos por convecci�n cerca de su superficie.
La inversi�n del campo magn�tico de la Tierra se explica tentativamente concediendo la misma probabilidad para girar el n�cleo de la Tierra en ambas direcciones, generando sus corrientes un campo en una direcci�n o la contraria seg�n que la corriente de magma en el n�cleo gire en un sentido o en su contrario.

Figura 21. Ilustraci�n de la teor�a del dinamo de Bullard.

En los �ltimos tiempos se ha popularizado la teor�a de Wegener seg�n la cual los continentes tienen un lent�simo movimiento de deriva, capaz de explicar los fen�menos s�smicos como resultado de la fricci�n entre las placas m�viles que cubren el planeta y se mueven comprimi�ndose lentamente y liber�ndose de forma brusca e inesperada. Seg�n esta teor�a, las grandes grietas localizadas en el fondo de los oc�anos por la exploraci�n sistem�tica del fondo marino crecen empujadas por el magma fundido que asciende del n�cleo y se enfr�a a ambos lados de la grieta deposit�ndose lentamente en sus bordes, generando continuamente corteza. Esta corteza desaparece al mismo tiempo en otro sitio del globo terr�queo, cuando una placa resbala lentamente bajo otra, causando terremotos, y se sumerge de nuevo en el magma del n�cleo. Como causa del movimiento de las placas continentales se atribuyen varios movimientos muy lentos de convecci�n en el manto superior, los cuales impulsan a las placas.
Se ha establecido firmemente que la cresta mesoatl�ntica, que corre en medio del Oc�ano Atl�ntico simulando los grandes trazos de las costas de �frica y Sudam�rica, es una gran grieta en la corteza terrestre por la cual brota incesante el magma terrestre. A ambos lados del borde se observa una distribuci�n alterna de fajas paralelas de magnetizaci�n contraria, y colocadas paralelamente a la hendidura por donde brota el magma. Como las fajas magn�ticas est�n ordenadas en forma cuasiperi�dica alternando la polarizaci�n magn�tica en fajas con semejanza a cierto orden alterno, se deduce una inversi�n reiterada del campo magn�tico registrada fielmente en el lecho del oc�ano. La interpretaci�n se apoya en el hecho de observarse una simetr�a de capas en el mismo orden, con el mismo grueso e intensidad magn�tica a ambos lados de la cresta marina.
Las capas de orientaci�n magn�tica se distinguen por grandes periodos en los que domina una de las dos direcciones de polarizaci�n, las cuales tienen sin embargo episodios de menor duraci�n en que el campo estuvo dirigido en sentido contrario. El registro de estos datos en que se determina el tiempo que dur� cada direcci�n del campo antes de voltearse en sentido contrario se ha estimado con el m�todo de kript�n-arg�n. No se tiene ninguna regularidad, sino una oscilaci�n con un periodo que se alarga y acorta en forma caprichosa y, al parecer, impredecible. Los �ltimos cuatro y medio millones de a�os se dividen en cuatro periodos mayores, que est�n interrumpidos por uno, cinco, dos y tres episodios de campo contrario.
Las observaciones de las capas magn�ticas en el fondo del oc�ano hicieron revivir la teor�a de la deriva de los continentes, la cual se refuerza cada vez m�s con los diferentes datos geof�sicos.
El movimiento relativo entre la placa eurasi�tica y la americana puede medirse en Islandia debido a que la gran cresta mesoatl�ntica parece prolongarse a lo largo de esta isla. La velocidad de separaci�n de las laderas es de s�lo medio cent�metro por a�o. La medici�n de este lent�simo movimiento ha venido a apoyar en forma dram�tica a la teor�a del movimiento de navegaci�n de los continentes sobre las capas fundidas de la Tierra.
Cualquier teor�a para explicar el campo magn�tico de la Tierra se enfrenta hoy a un muy diverso conjunto de fen�menos. Adem�s del magnetismo debe explicarse la raz�n de sus oscilaciones con un periodo aproximado de 8 000 a�os, la inversi�n de la polaridad, las variaciones locales y seculares, etc�tera.