O campo magnético da Terra desempenha um grande papel na proteção das pessoas contra radiações perigosas e atividades geomagnéticas que podem afetar as comunicações por satélite e as redes elétricas. E isso se move.
Os cientistas estudam e acompanham o movimento dos pólos magnéticos há séculos. O movimento histórico destes pólos indica uma mudança na geometria global do campo magnético da Terra. Pode até indicar o início de uma inversão de campo – uma “reversão” entre os pólos magnéticos norte e sul.
Sou um físico que estuda a interação entre os planetas e o espaço. Embora uma ligeira mudança no pólo magnético norte não seja um grande problema, uma inversão pode ter um grande impacto no clima da Terra e na nossa tecnologia moderna. Mas essas reversões não acontecem instantaneamente. Em vez disso, eles aparecem ao longo de milhares de anos.
Geração de campo magnético
Então, como surgem campos magnéticos como o que existe ao redor da Terra?
Os campos magnéticos são criados pelo movimento de cargas elétricas. Um material que permite que as cargas se movam facilmente dentro dele é chamado de condutor. O metal é um exemplo de condutor – os humanos o utilizam para transmitir corrente elétrica de um lugar para outro. A própria corrente elétrica é simplesmente cargas negativas chamadas elétrons que se movem no metal. Esta corrente cria um campo magnético.
Camadas de material condutor podem ser encontradas no núcleo de ferro líquido da Terra. As correntes de carga movem-se através do núcleo e o ferro líquido também se move e circula no núcleo. Esses movimentos geram um campo magnético.
A Terra não é o único planeta com um campo magnético – gigantes gasosos como Júpiter têm uma camada metálica condutora de hidrogénio que gera os seus campos magnéticos.
O movimento destas camadas condutoras dentro dos planetas resulta em dois tipos de campos. Movimentos maiores, como a rotação em grande escala do planeta, levam a um campo magnético simétrico com um pólo norte e um pólo sul – muito parecido com um íman de brinquedo.
Estas camadas condutoras podem exibir alguns movimentos irregulares locais devido à turbulência local ou fluxos menores que não seguem o padrão de grande escala. Essas irregularidades se manifestarão como pequenas anomalias no campo magnético do planeta ou em locais onde o campo se desvia do campo dipolo ideal.
Estas pequenas variações no campo magnético podem, na verdade, levar a mudanças no campo em grande escala ao longo do tempo e potencialmente até mesmo a uma inversão completa da polaridade do campo dipolo, com o norte tornando-se sul e vice-versa. As designações “norte” e “sul” num campo magnético referem-se aos seus pólos opostos – não estão relacionadas com o norte e o sul geográficos.
A magnetosfera da Terra, uma bolha protetora
O campo magnético da Terra cria uma “bolha” magnética chamada magnetosfera acima da parte superior da atmosfera, a ionosfera.
A magnetosfera desempenha um papel importante na proteção dos humanos. Ele protege e reflete a radiação cósmica prejudicial e de alta energia que é criada durante as explosões estelares e viaja constantemente pelo universo. A magnetosfera também interage com o vento solar, que é uma corrente de gás magnetizado enviada pelo Sol.
A interação da magnetosfera e da ionosfera com o vento solar magnetizado cria o que os cientistas chamam de clima espacial. Normalmente, o vento solar é ameno e há pouco ou nenhum clima espacial.
No entanto, há momentos em que o Sol ejeta grandes nuvens de gás magnetizadas para o espaço, chamadas ejeções de massa coronal. Se as ejeções de massa coronal atingirem a Terra, a sua interação com a magnetosfera pode desencadear tempestades geomagnéticas. Tempestades geomagnéticas podem causar auroras, que ocorrem quando um fluxo de partículas carregadas de energia atinge a atmosfera e se inflama.
Eventos climáticos espaciais produzem radiação mais perigosa perto da Terra. Esta radiação tem o potencial de prejudicar satélites e astronautas. O clima espacial também pode danificar grandes sistemas condutores, como grandes tubulações e redes elétricas, ao sobrecarregar as correntes nesses sistemas.
Os eventos climáticos espaciais também podem interromper as comunicações por satélite e o desempenho do GPS, dos quais muitas pessoas dependem.
Golpes de campo
Os cientistas mapeiam e rastreiam a forma geral e a orientação do campo magnético da Terra usando medições locais da orientação e magnitude do campo e, mais recentemente, modelos.
Desde que a primeira medição foi feita em 1831, a posição do pólo norte magnético deslocou-se aproximadamente 965 km. Nos últimos anos, as velocidades de migração aumentaram de 10 milhas por ano para 34 milhas por ano (16 a 54 km). Esta aceleração pode indicar o início de uma inversão de campo, mas os cientistas não conseguem dizer com base em menos de 200 anos de dados.
O campo magnético da Terra muda em escalas de tempo que variam de 100.000 a 1.000.000 de anos. Os cientistas podem dizer com que frequência o campo magnético se inverte observando rochas vulcânicas no oceano.
Estas rochas registam a orientação e a força do campo magnético da Terra no momento da sua formação, portanto a datação destas rochas fornece uma boa imagem de como o campo da Terra evoluiu ao longo do tempo.
A inversão de campo ocorre rapidamente do ponto de vista geológico, embora lentamente do ponto de vista humano. A inversão normalmente leva vários milhares de anos, mas durante este tempo a orientação da magnetosfera pode mudar e expor grande parte da Terra à radiação cósmica. Esses eventos podem alterar a concentração de ozônio na atmosfera.
Os cientistas não podem dizer com certeza quando ocorrerá a próxima inversão do campo, mas ainda podemos mapear e rastrear o movimento do norte magnético da Terra.
Este artigo foi republicado pela The Conversation, uma organização independente e sem fins lucrativos que fornece fatos e análises confiáveis para ajudá-lo a compreender nosso mundo complexo. Escrito por: Ofer Cohen, UMass Lowell
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Ofer Cohen trabalha na Universidade de Massachusetts Lowell. A universidade se beneficia de cada artigo público escrito por um de seus docentes em termos de exposição e visibilidade. Ofer Cohen recebeu financiamento da NASA, o que de alguma forma está relacionado ao artigo.
