O campo magnético terrestre

A Terra como um grande íman

Se pegares num íman e espalhares limalha de ferro à sua volta, vês linhas que saem de um polo e entram no outro. Essas linhas representam o campo magnético: a região do espaço onde o íman exerce forças.

A Terra comporta-se de forma semelhante: é como se tivesse no seu interior um enorme íman, um dipolo magnético. A agulha de uma bússola é um pequeno íman livre de rodar, por isso alinha-se com as linhas do campo terrestre. Como essas linhas vão, aproximadamente, de sul para norte, a agulha fica orientada na direção norte-sul.

A origem do campo: o núcleo externo

Dentro da Terra não pode haver um íman permanente. A temperatura é demasiado elevada: acima de cerca de $580\ \text{°C}$ (ponto de Curie da magnetite) os minerais ferromagnéticos perdem o magnetismo permanente. Já no núcleo as temperaturas ultrapassam os $4\,000\ \text{°C}$.

O campo é gerado no núcleo externo, que é líquido e rico em ferro (com níquel), bom condutor elétrico. Esse metal fundido move-se em correntes de convecção, e a rotação da Terra influencia esses movimentos. O movimento de um fluido condutor produz correntes elétricas, e as correntes elétricas criam campo magnético. Em resumo: o núcleo externo funciona como um gerador natural.

Esta ideia está de acordo com os dados sísmicos: as ondas S não atravessam o núcleo externo, o que indica que é líquido, e é essa liquidez que permite o movimento.

Declinação magnética

O eixo do dipolo magnético não coincide com o eixo de rotação: está inclinado cerca de $11^\circ$. Por isso, em grande parte, os polos magnéticos não estão nos polos geográficos, e a bússola não aponta exatamente para o norte geográfico. O campo real também não é um dipolo perfeito.

A declinação varia de lugar para lugar e muda lentamente com o tempo, porque o campo do núcleo também muda. Quem faz trabalho de campo tem de a ter em conta: se a declinação for, por exemplo, $2^\circ$ para oeste, uma direção lida na bússola tem de ser corrigida em $2^\circ$ para obter a direção em relação ao norte geográfico.

O campo magnético e as rochas

O campo medido à superfície não é perfeitamente regular. Os magnetómetros registam pequenas diferenças, chamadas anomalias magnéticas. Algumas rochas, como o basalto, são ricas em minerais com ferro (a magnetite, por exemplo) e criam um campo próprio que se soma ao da Terra.

• Sobre rochas ricas em minerais magnéticos, o valor medido é superior ao esperado (anomalia positiva).

• Sobre rochas pobres nesses minerais, o valor é inferior (anomalia negativa).

Assim, medir o campo ajuda a descobrir como são as rochas do subsolo, mesmo debaixo de sedimentos ou do mar, sem escavar. É um método indireto de estudo da geosfera.

Quando uma lava arrefece, os minerais magnéticos ficam alinhados com o campo da altura, e o registo fica "congelado" na rocha: é o paleomagnetismo, que permite reconstituir o campo do passado e a posição antiga dos continentes.

Em resumo

• A Terra comporta-se como um grande dipolo magnético; a agulha da bússola alinha-se com as linhas do campo e orienta-se aproximadamente norte-sul.

• O campo é gerado no núcleo externo, líquido e rico em ferro: o movimento do metal fundido produz correntes elétricas e, com elas, o campo.

• O eixo magnético está inclinado cerca de $11^\circ$ em relação ao eixo de rotação: a declinação magnética é o ângulo entre o norte geográfico e o norte da bússola.

• As anomalias magnéticas dão informação indireta sobre as rochas do subsolo; o paleomagnetismo regista o campo do passado.

• Se o núcleo externo solidificasse, o campo deixaria de ser gerado.