Materiales magnéticos:
Existen unos cuantos materiales que son magnéticos de forma natural, o que tienen el potencial de convertirse en imanes. Algunos de estos materiales son: hierro, hematita, magnetita, gases ionizados, (como el material del que están hechas las estrellas ) Se puede hacer un imán para atraer objetos que contengan material magnético, como el hierro, aunque este no esté magnetizado. Pero no se puede hacer un imán para atraer materiales plásticos, de algodón o de cualquier otro material, como roca de silicato, pues estos no son materiales magnéticos. El que un material contenga hierro, o cualquier otro material magnético, no significa que sea un imán. Para que un material magnético se pueda convertir en un imán ha de tener condiciones especiales . Esto se debe a que un imán es un objeto de donde emana la fuerza del magnetismo . EN ALGUNOS materiales, a los que llamaremos materiales magnéticos, se observa que sus átomos o iones se comportan como si fuesen pequeños imanes que interactúan entre sí. En estos casos se dice que los átomos tienen un momento
magnético diferente de cero, el cual se caracteriza por su magnitud y la dirección en la que está orientado. En lo sucesivo, a estos pequeños imanes los denominaremos espines magnéticos o simplemente espines. Pero no todos estos materiales se comportan de la misma manera, debido a que sus propiedades magnéticas dependen de dos factores. Éstos son: la magnitud de sus espines individuales, y la orientación relativa de éstos: Si los espines no tuviesen ninguna interacción, ya sea entre ellos o con sus alrededores, entonces cada uno de ellos podría apuntar en cualquier dirección, puesto que no tendría preferencia alguna. Sin embargo, éste no es en general el caso: la orientación que tomará cada uno de ellos dependerá del balance de varios factores que pueden resumirse en factores internos y externos. Como su nombre lo indica, los factores internos dependen de las características intrínsecas de cada material, esto es, del tipo de interacciones entre los espines. Por otro lado, los factores externos son los que están relacionados con el ambiente, es decir, que dependen de la interacción del sistema con sus alrededores. Como ejemplo de factores externos tenemos la posible existencia de un campo magnético producido por una fuente ajena al material, y por otro lado, de manera muy importante, la temperatura ambiental, ya que el medio ambiente funciona como una fuente de calor y agitación para el material. Un ejemplo típico de un material magnético, que todos conocemos, es el de los imanes permanentes. En este caso, una gran parte de los espines está alineada permanentemente en la misma dirección relativa. Y aunque el campo producido por cada uno estos espines es muy pequeño, al sumarse sus contribuciones individuales se produce un campo magnético que puede observarse macroscópicamente. En el otro extremo tenemos los materiales paramagnéticos.
PROPIEDADES DE LOS MATERIALES MAGNÉTICOS:
Los materiales se clasifican de la siguiente manera de acuerdo con sus propiedades magnéticas : 1) Diamagnéticos. Son aquellos materiales en los que sus átomos no tienen momento magnético resultante; debido a esto no pueden interactuar magnéticamente con otros materiales. 2) Paramagnéticos. Son materiales en los cuales los átomos sí tienen momento magnético. Sin embargo, en ausencia de un campo magnético externo los espines individuales apuntan en direcciones diversas, de manera que sus contribuciones individuales se anulan; como consecuencia, no se observa un campo magnético resultante. Si se aplica un campo externo, entonces los espines se orientan ligeramente, dando como resultado una imantación en la dirección del campo aplicado. Todos los materiales magnéticos se comportan como para magnetos cuando se encuentran a una temperatura alta; se dice entonces que se encuentran en su fase paramagnética. Este comportamiento se debe a que a temperaturas altas los factores externos dominan sobre los internos, por lo cual el tipo de interacciones entre los espines pierde importancia. Diferentes tipos de materiales magnéticos. a) Para magneto. Los espines apuntan en direcciones al azar, las cuales varían al paso del tiempo. b) Ferro magnetos. Los espines tienen tendencia a alinearse en una misma dirección. c) anti ferro magnetos. Tendencia de los espines a alinearse anti paralelamente a sus vecinos. d) Vidrios de espín. Los espines apuntan en direcciones aparentemente al azar, pero fijas al paso del tiempo. Para poder diferenciar entre los casos a) y b) necesitamos observar ambos sistemas durante un largo tiempo. 3) Ferromagnéticos. En estos materiales las interacciones entre los espines son tales, que éstos tienden a alinearse paralelamente. Debido a esto, a temperaturas bajas, esto es, cuando los efectos internos son mucho más importantes que los externos, hay en estos materiales una orientación única con la cual se reduce a su valor mínimo la energía del material. Esta orientación corresponde a todos los espines que apuntan exactamente en la misma dirección. 4) Anti ferromagnéticos. En estos materiales, las interacciones entre los espines tienden a alinearlos anti paralelamente. Como resultado, a bajas temperaturas y en ausencia de un campo magnético externo, habrá una configuración única de mínima energía. En este estado del sistema, todos los espines apuntan alternadamente hacia arriba y hacia abajo, y el material no exhibe magnetismo a nivel macroscópico. 5) Vidrios de espín. En este tipo de materiales encontramos que algunos pares de espines van a reducir su energía si se alinean paralelamente, mientras que otros lo van a hacer cuando sus posiciones sean anti paralelas.
Teorías del magnetismo
Es un fenómeno físico que despierta mucha admiración y curiosidad, quizás por el hecho que es una fuerza invisible a nuestros ojos. Existen muchas teorías del magnetismo que explican con exactitud cómo actúa esta fuerza de atracción o repulsión entre los materiales. Mediante la observación y el estudio de las ondas sísmicas, se dedujo que la Tierra tiene un núcleo líquido de alta densidad, y dentro de este núcleo líquido hay un núcleo sólido. La teoría del magnetismo de la tierra dice que este núcleo actúa como un gigantesco imán, gracias al cual pueden funcionar las brújulas por ejemplo. Esta es una de las primeras teorías del magnetismo descubiertas, fue formulada en el año 1600 y desde entonces es aceptada como un hecho comprobado infinidad de veces. Hasta el siglo XIII el magnetismo no fue demasiado tenido en cuenta por la ciencia. Recién entonces los científicos comenzaron a preguntarse cómo funcionaba el fenómeno del magnetismo, hasta que recién en el siglo XIX se comenzó a estudiar el magnetismo. Fue James C. Maxwell quien completó el estudio del magnetismo y formuló las leyes que rigen este fenómeno. Hoy en día es imposible estudiar el magnetismo y la electricidad de manera separada. El magnetismo es generado por el movimiento de cargas eléctricas, y la teoría de Maxwell logra unificar todas las teorías tanto de electricidad como de magnetismo que existían en ese momento. Dentro de las ecuaciones de Maxwell está la Ley de Gauss, que fue propuesta originalmente por Carl Gauss. Esta teoría relaciona los campos magnéticos, sus fuentes y las cargas eléctricas. Puede ser aplicada sobre campos eléctricos o magnéticos estáticos o variables, y pone en evidencia la inexistencia de un polo magnético único e independiente. De acuerdo con esta teoría, no existe un polo positivo o negativo aislado. Las teorías son:
1° Proposición de Blackett, que todo cuerpo al girar es un imán
2° Centro líquido de la tierra, Bastante difundida, que lo que produce el magnetismo es el centro ferroso líquido de la tierra.
3° Magnetismo solar, que al girar la tierra, a causa de los rayos del sol, se trasformaba en una dínamo.
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Es un hecho misterioso que el eje magnético de la Tierra esté cerca de su eje de rotación, que los polos magnéticos, donde la fuerza magnética apunta directamente hacia abajo, están muy cercanos a los geográficos. William Gilbert vio esto como una evidencia de que la rotación y el magnetismo provenían de la misma causa:
"El movimiento diurno es debido a causas que han de ser indagadas, provenientes del vigor magnétick y de los cuerpos confederados."
Gilbert creía que la Tierra giraba debido a que era magnética. P.M. Blackett, que ganó el Premio Nobel en 1948 por su trabajo sobre los rayos cósmicos, consideraba seriamente la posibilidad contraria, que la Tierra era magnética debido a que giraba alrededor de su eje. En un tiempo, Blackett sugirió que quizás existía un nuevo fenómeno universal, que cualquier objeto girando estaba intrínsecamente magnetizado.
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El Centro de la Tierra
La forma de propagarse las ondas sísmicas nos dicen que la Tierra tiene en el centro un núcleo líquido denso, que ocupa la mitad del radio terrestre, y dentro de este un núcleo interno sólido. Se cree mayoritariamente que su centro está constituido de hierro fundido, posiblemente mezclado con níquel y azufre. La densidad aparenta ser la adecuada, y el hierro, que de entre todos los elementos es el que tiene el núcleo más estable, abunda en el universo. Se concentra en el centro de la Tierra porque es pesado, por la misma razón que cuando se extrae de su mena, se hunde al fondo del horno de tostado.
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El Magnetismo Solar
Una limitación, relacionada con el fallo de la teoría de Blackett, es que cualquier circuito girando como un cuerpo sólido no producirá "corrientes de dinamo". Aún en el caso de que parte del circuito siga al eje de rotación, y pueda, por tanto, ser vista como como no giratoria, el giro sólido no creará ninguna corriente. Una característica esencial de la dinamo de disco de Faraday es que la parte de su circuito que está fuera del disco no comparte su giro.
Por consiguiente, la rotación del Sol alrededor de su eje no contribuye, por si misma, a su magnetismo. Lo que es importante en este caso es que el Sol no gira como una esfera sólida. Su ecuador tiene un período de rotación menor que que el las latitudes mayores-- sobre 25 días para el ecuador, 27 días para la latitud de 40 grados (entretanto la Tierra se mueve alguna distancia alrededor del Sol, por lo que desde aquí los períodos aparentan ser de 27 y 29 días).
Teoría de la Dinamo
Antes de que los matemáticos afronten un problema complejo, prueban soluciones simples (un chiste sobre un modelo matemático de producción de leche: Suponiendo una vaca esférica de radio R, llena uniformemente de leche...). No hay esa suerte aquí: pronto, en 1931, Thomas G. Cowling en Inglaterra, probó que ninguna dinamo auto sostenida en el centro de la Tierra puede tener un eje de simetría.
Walter Elsasser, de la Universidad de Utah (luego en Johns Hopkins) abordó en los 1940s un ataque frontal sobre el problema tridimensional. No llegó a ninguna parte: las ecuaciones se hicieron más y más intrincadas y se fue a los detalles. Otros tuvieron experiencias similares. Solo en 1964 publicó Stanislaw Braginsky en Rusia las primeras soluciones válidas, asumiendo que el campo tenía en su mayoría una simetría axial y calculando su pequeña desviación de la simetría.
La solución al problema completo, incluyendo el flujo calorífico, es mucho más difícil. No solo no estamos seguros del origen del calor, sino que cualquier movimiento causado por él está muy modificado por el giro de la Tierra. Esta modificación es una característica principal de los movimientos a gran escala en la atmósfera, que origina que los huracanes y tormentas se arremolinen en su forma característica. En 1955, Eugene Parker propuso un mecanismo por el cual tales remolinos, en los flujos ascendentes de la atmósfera solar, podrían crear campos de dinamo.
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El campo magnético terrestre
EFECTOS DEL CAMPO MAGNÉTICO DE LA TIERRA.
El campo magnético terrestre es algo que suele pasar desapercibido en nuestro quehacer cotidiano salvo en ocasiones especiales, pero también es cierto que el propio campo geomagnético se ha reducido considerablemente en los últimos años, la mediciones del campo magnético de la Tierra se iniciaron en 1845 y desde entonces los estudios apuntan a una reducción de un 10% en los últimos 160 años, y un 5% en los últimos 10 años, este debilitamiento es más acusado en unas regiones que otras, lo que hace a la zona debilitada más vulnerable a las radiaciones cósmicas nocivas. Las anomalías del campo geomagnético suelen dar en las latitudes polares y al sur de Sudáfrica, la llamada anomalía subatlántica.
Muchos son los animales que pueden sentir y utilizar el campo geomagnético terrestre, y que por lo tanto pueden verse afectados por estas alteraciones, pero no sólo los animales parecen verse afectados, los humanos probablemente también lo sean, pues se ha comprobado que los tres periodos en que el campo magnético llega a su cúspide, de Marzo a Mayo, en Julio y en Octubre, coinciden con los máximos de suicidios en el norte de Rusia en la ciudad de Kirovs, como hemos apuntado las latitudes más polares sufren mayores anomalías.
Es cierto que los últimos estudios relacionan la salud con el geomagnetismo, en los periodos de tormentas geomagnéticas aumenta el índice de depresión y suicidio, lo que deja claro es que la inestabilidad del campo magnético parece restar equilibrio psíquico al ser humano.
Algo que probablemente tenga también su importancia es el desplazamiento del polo norte magnético, pues en 1970 se desplazaba a una velocidad de 10km al año, y actualmente lo hace a más de 40 km al año, esto probablemente tenga relación con el núcleo de la Tierra, pero lo más preocupante es que los últimos estudios apuntan a que dentro de 2000 años el campo magnético será 0 y se iniciará la inversión de los polos que puede durar incluso miles de años. Al parecer en el pasado en estos espacios de tiempo en el que se invierten los polos se ha dado un mayor número de extinción de especies de lo que seria habitual, si bien también es cierto que ha permitido la evolución de otras, en el caso del hombre, en la última inversión del campo geomagnético que tuvo lugar en el Plioceno se extinguieron el Autralopithecus y el Homo Habilis, por lo que, hay que pensar que estas inversiones influyen en nuestra evolución, sin duda, el cambio de los polos puede ser suponer un cambio en nuestra y otras especies.
Otra cuestión a tener en cuenta es que las inversiones magnéticas de los polos no siguen un ciclo regular, si bien el periodo medio entre cada inversión puede situarse en torno a los 700.000 años, como ya hemos indicado estamos en un momento cercano a la inversión magnética (dentro de unos 2000 años), pero algo muy importante es la velocidad a la que se desplaza el polo magnético norte desde Canadá a Alaska y la disminución del mismo, hace al más de 100 años el campo tenía una fuerza de 4,5 Gaus a los 1,5 Gaus de la actualidad, sin duda estos variaciones se están realizando de forma muy rápida.
Aunque el polo norte magnético está actualmente situado a una distancia de 1.800 km del polo norte geográfico sigue siéndonos útil para orientarnos, lo mismo hacen muchos animales, utilizar los polos magnéticos como puntos de referencia para orientarse y conocer su posición. Los últimos estudios demuestran que el campo geomagnético sirve de radas a los murciélagos, son varias las especies en que se ha encontrado material magnético biomineralizado, (magnetita), tanto en insectos como es el caso de de la abeja “Apis Mellifera” como en algunos mamíferos. Quizá esta sea una de las causas por las que ballenas y delfines se acercan a las costas y quedan atrapados en las playas, pues parece que esto coincide en los lugares donde se produce una perturbación geomagnética.
El hecho que el campo geomagnético sea de gran importancia en los seres vivos lo podemos encontrar en la Tortuga Boba, que desde luego no es boba pues es capaz de estar varios años en el océano atlántico, llegar a las islas Canarias, y después volver exactamente a la playa donde nació, es esto se le llama “sentido del mapa”, podríamos decir que tienen un sexto sentido capaz de percibir el campo magnético y así poder orientarse. Lo mismo ocurre con las mariposas monarcas capaces de viajar 3.000 kms desde el sur de Canadá hasta México, e incluso las nacidas en destino son capaces de llegar a destino.
En lo que respecta a los seres humanos se han hecho diversas pruebas, en las que se deja a un grupo de personas en un lugar desconocido, y a varias se les coloca potentes imanes en la cabeza, dándose como resultado que las personas sin imanes mayoritariamente fueron incapaces de hacerlo, sin duda, lo imanes interferían en la detección del campo magnético terrestre, esto nos lleva a pensar que todos llevamos una especie de brújula en nuestro interior. La evolución ha hecho que cada especie se quede con lo que más utiliza o necesita, los seres humanos, por ejemplo, vamos cada vez perdiendo más el sentido del olfato.
Ahora bien, sabemos que el magnetismo ejerce un efecto muy saludable sobre nuestro cuerpo y reactiva nuestra fuerza psíquica, el descenso de la intensidad del campo geomagnético seguramente nos afecta disminuyendo nuestro potencial psíquico y debilita un punto de referencia, por otra parte ese punto es cambiante y tiende a la inversión, esto hace que dicha referencia sea muy débil, y si bien es cierto que en la vida actual no parece necesaria dicha referencia para la consecución de nuestros logros, es posible que a nivel psíquico dicha referencia sea importante y sea un elemento más que nos permita encontrar un sentido más trascendental a nuestra existencia, es muy probable que este tipo de referencias sean señales captadas por nuestro subconsciente que sirven de ayuda a la hora de encontrar el sentido de nuestra vida, sin duda es un punto que detectamos con nuestra brújula interior y que indica una posición espacial, si ese punto desaparece es algo menos que detectamos y con ello aumentamos las posibilidades de desorientarnos.
Las anomalías magnéticas pueden ser un problema, pues no sólo coinciden en los lugares en que algunas ballenas y delfines se quedan envarados en las costas, sino también en los lugares donde aumenta el índice de suicidios, esto nos lleva a pensar que tiene un efecto notable en la psique de los seres vivos, por otra parte, la intensidad del campo geomagnético ha descendido de 4 Gaus a 1,5 Gaus en los últimos años, y esto tampoco parece ser bueno para nuestra salud psíquica, la pregunta que nos podemos hacer es en el aumento de las enfermedades mentales, la depresión y el estrés tiene que ver el debilitamiento del campo magnético, y si es así que podemos hacer, quizá el biomagnetismo sea una ayuda, y probablemente el vivir en lugares geomagnético estables sea otra. Lo que si parece quedar claro es que a medida que el campo geomagnético se debilita el potencial psíquico de los seres vivos también lo hace, y con ello no sólo el estado de ánimo es más bajo, sino también más difícil el desarrollo espiritual al contar con menos recursos psíquicos.
La pérdida o debilitamiento de este valor de referencia magnético pese a ser espacial, puede llevar al individuo a buscar valores de referencia más claros, más materiales y evidentes, la posesión y el poder, el ser humano precisa de seguridad y para ello el sujeto debe desarrollarse en un marco conocido.
Magnetismo planetario:
El magnetismo es un fenómeno extendido a todos los átomos con desequilibrio magnético. La agrupación de dichos átomos produce los fenómenos magnéticos perceptibles, y los cuerpos estelares, los planetas entre ellos, son propicios a tener las condiciones para que se desarrolle un campo magnético de una cierta intensidad. En el interior de los planetas, la acumulación de materiales ferromagnéticos (como hierro) y su movimiento diferencial relativo respecto a otras capas del cuerpo inducen un campo magnético de intensidad dependiente de las condiciones de formación del planeta. En el mismo siempre se distinguen los dos polos, equivalentes a los de un imán normal. En el caso de la Tierra, la zona en la que se mueve está influenciada por el campo magnético solar, pero el propio campo magnético terrestre crea como una burbuja, la magnetosfera terrestre, dentro del anterior. Dicha burbuja tiene una capa límite entre su influencia y la solar (magnetopausa) que es aproximadamente esférica hacia el Sol, y alargada hacia el sistema solar externo, acercándose a la superficie terrestre en los polos magnéticos terrestres. La interacción en constante evolución entre ambos campos magnéticos y las partículas cargadas provenientes del Sol produce fenómenos como las auroras (boreales o australes) y la interferencia en las comunicaciones por ondas electromagnéticas, así como alteraciones en los satélites artificiales en órbita.
