MAGNETISMO

                William Gilbert (1844-1603)–/Físico/ Corte da rainha Elizabeth I da Inglaterra.

O termo magnetismo – magnetita – Magnésia (cidade da antiga Grécia)

-          Supõe-se que o magnetismo esteja associado a correntes térmicas elétricas que atuam no interior do nosso Planeta – mais especificamente no núcleo externo.

-          Atualmente sabe-se que as rochas que contém óxido de ferro (Fe3 O4); minerais denominados magnéticos são capazes de adquirir plena magnetização.

-          O físico francês Charles Coulomb (1736-1806), descobriu que as forças entre barras magnetizadas se faziam diretamente em seus pontos extremos. A esses pontos extremos denominou de Pólos. Todo magneto tem dois pólos. Cada um deles atrai inversamente os pólos de outro magneto.

-          A força de atração entre dois magnetos é dada pela lei de Coulomb.

              F =  1    P1 P2     

                      μ         r2

                                                               P1 =  força no pólo 1

                                                               P2 =  força no pólo 2

r    =  distância entre P1 e P2 
 μ =  permeabilidade magnética – propriedade associada ao meio, onde o magneto está situado ( no vácuo μ = 1)

-          A força polar é uma medida de força que um pólo pode exercer em outro.

-          Um magneto possui uma unidade de força polar – (UFP) –> se um dos pólos exerce a força de 1 dyna em outro pólo a 1 cm de distância.

-                                                                                                         1 dyna = 1 UFP    = 1 cm

-                                                                                                         2 dyna = 2 UFPs  =  1 cm

-          Não existe uma forma de separar dois pólos de um magneto. Se quebrar-mos uma barra magnetizada nós teremos imediatamente dois magnetos. Cada um terá um Pólo positivo (+) e um Pólo Negativo (-). Devido a isso é comum dizer ou chamar um magneto de dipolo.

-          Sabe-se assim que um magneto pode exercer uma força sobre outro magneto a alguma distância. Este é um campo de força que se denomina campo magnético.

-            Para descrever um campo magnético você deve conhecer a sua intensidade e direção (h = f/p). A intensidade do campo magnético é medida em OERSTED (Hans Christian Oersted – 1777 - 1851).

-          1 Oersted – é igual à força de 1 dyna dividida por uma unidade de força polar (UFP).

-          Tendo em vista ser esta medida super dimensionada, para estimar-se os campos magnético terrestre, adota-se atualmente o GAMA = 10 –5 Oersted.

-          Na realidade a medida de um campo de força é uma medida vetorial (direção e força).

-          Sua representação está associada a um vetor cujo tamanho é proporcional à sua intensidade, cujo sentido indica a direção predominante, a partir do qual pode-se construir linhas de representativas de um campo de força.

-          Quando as linhas estão muito próximas, estima-se que se esteja na presença de um campo de força muito forte.

-          Os magnetômetros são os aparelhos que medem a intensidade de um campo magnético.

-    Sabemos que o campo magnético terrestre varia de:

2500 (gamas) – 0.25 oersted - próximo ao Equador, onde a inclinação é mínima = 0º.

70000 (gamas) – 0.70 oersted - nas regiões polares, onde a inclinação é máxima = 90º.

-          Devido às alterações no conteúdo magmático das rochas, nas camadas internas da Terra, as variações de intensidade no campo magnético, encontradas nos registros dos magnetômetros são denominadas de anomalias magnéticas.

-          Ao medir o campo de força nós temos:

Campo Total = valor do campo principal + valor da anomalia

-          Os pólos magnéticos estão sempre defasados dos pólos geográficos.

-          Existe uma mudança contínua ou secular do posicionamento, denominada de Deriva para Oeste, da ordem de 0.2 graus por ano.

-          De forma semelhante, estima-se também uma perda constante da Força Polar, da ordem de aproximadamente 1/ 15000 vezes a UFP.

-          Deve-se considerar também a existência das variações pertinentes ao Ciclo Diário, que com algumas variações latitudinais, mostra sua evolução de forma semelhante à da figura abaixo:

TEMPERATURA CÚRIE

–         Constitui um conceito associado à capacidade dos minerais em adquirirem magnetização. Nesse contexto considera-se que a temperatura exerce um poder limitador neste processo.

–         Assim, considere-se a temperatura entre 500º C e 600º C; limite a partir do qual os movimentos termais dos átomos tornam-se tão intensos, que o domínio magnético não pode mais existir.

–         Diz-se que os minerais ferromagnéticos não possuem magnetismo em temperaturas superiores à temperatura Curie.

Compostos semelhantes ao Magma ao resfriarem-se tendem a alinhar seus compostos ferreo-magnéticos aos campos de força sob os quais estão afetos à época em foram resfriados.

Assim, devido à associação com a temperatura, nós podemos dizer que os materiais que sofreram este processo guardam características de alinhamentos condizentes com os campos magnéticos pretéritos da época em que se deu o processo de magnetização, ao que se denomina de:

Magnetismo termo-remanente.

PALEOMAGNETISMO

Paleomagnetismo é o estudo da história do campo magnético da Terra registrada nas rochas formadas ao longo de tempo geológico. É uma ferramenta fundamental que fornece provas da teoria da TECTÔNICA de PLACAS. 

O campo magnético da Terra pode ser considerado tendo como origem um imã de uma barra gigantesca colocada ao centro da Terra. As linhas de força magnética estão alinhadas norte-sul, como em uma bússola. As linhas de força também têm uma inclinação. Quer dizer, elas não se apresentam em todos lugares perfeitamente horizontais, mas possuem variações verticais que vão se tornando cada vez menores a partir das regiões polares, progressivamente até que ficarem horizontais no Equador. Considerando-se que a posição atual do norte magnético não coincida exatamente com o norte geográfico, sabe-se que esta variação faz parte de processos normais ao longo do tempo estimando-se períodos de 10,000 a 20,000 anos (curto por padrões geológicos) par que as duas posições (geográfica e magnética) coincidam no tempo.

                Quando uma rocha é formada, a direção de magnetização dos minerais magnéticos presentes na rocha, como a magnetita e hematita, alinha-se com o campo magnético da Terra. Por exemplo, quando a lava solidifica esfria em uma temperatura crítica, chamada Curie, o sentido da polaridade global é preservada, e os minerais são magnetizados com uma direção paralela ao campo magnético da Terra. Em muitos casos a magnetização adquirida pelas rochas pode permanecer inalterada por centenas de milhões de anos. Isto provê um registro permanente da direção do campo magnético da Terra. 

                Estudando a magnetização em sucessões de lavas, deduziu-se que o campo magnético da Terra inverteu sua polaridade muitas vezes no passado. A última reversão completa aconteceu aproximadamente 780,000 anos atrás, tempo em que o campo magnético da Terra mudou de polaridade inversa à polaridade normal presente.

                O Paleomagnetismo tem um papel importante na determinação dos movimentos dos continentes como descritos pela teoria da Tectônica de Placas. 

A magnetosfera é uma região vasta que cerca a Terra. Está cheia de partículas eletricamente carregadas, ou protoplasmas, com radiação eletromagnética. A magnetosfera é o local de ocorrência de fenômenos como as TEMPESTADES MAGNÉTICAS e AURORAS, e é um gerador natural gigantesco de cerca de 100 bilhões watts de potência. Essa energia é produzida pela interação do campo magnético do planeta (TERRA, CAMPO GEOMAGNETICO) com o fluxo de partículas que vêm do Sol (VENTO SOLAR). Outros planetas com campos magnéticos, como o Mercúrio, Júpiter, e Saturno, também têm magnetosferas. 

                A forma da magnetosfera varia um pouco de acordo com as mudanças na atividade solar. Porém, basicamente, a forma é semelhante à de um cometa. A cabeça deste cometa barra à entrada do vento solar a uma distância aproximadamente 10 vezes o raio da Terra. Uma onda de choque, ou frente de choque, teoricamente propaga-se a alguns raios de Terra mais próxima ao Sol, na frente desta cabeça imaginária. A parte posterior ou “rabo da magnetosfera” propaga-se arrastando para fora da Terra, partículas solares para muitos milhões de quilômetros. 

                A magnetosfera pode ser dividida em vários domínios que são caracterizados pelos tipos de protoplasma que eles contêm. Eles incluem o CINTURÃO DE RADIAÇÃO VAN ALLEN, ou esfera de plasma, e uma película de protoplasma (FÍSICAS do PROTOPLASMA). Estes domínios são unidos um ao outro por vários mecanismos de energia e transferência de massa, e as correntes elétricas fortes deles/delas distorcem o campo de geomagnético do planeta. 

O campo de geomagnético já foi medido em muitos pontos na superfície da Terra e também, com aeronaves e satélites artificiais, em diversos pontos do planeta. Estas pesquisas magnéticas revelaram detalhes da distribuição do campo de geomagnético na superfície e no espaço ao redor da Terra. Eles também demonstraram que o campo de geomagnético consiste de além do campo magnético principal, campos magnéticos locais relativamente pequenos de várias origens, que são relacionadas de perto às estruturas geológicas da superfície da Terra. Por exemplo, são magnetizadas muito mais fortemente as rochas ígneas do que as sedimentares. Assim, os campos geomagnéticos próximos a tais corpos ígneos, como vulcões, estão sistematicamente alterados.

Pesquisas magnéticas detalhadas podem identificar corpos geológicos magnetizados subterrâneos e podem também determinar suas estruturas. Pesquisas sugerem que movimentos dos materiais rochosos em estado fluido no núcleo exterior da Terra são responsáveis pelas mudanças no campo magnético da Terra. 

                Variação

  O campo de geomagnético principal está mudando com tempo. Sua intensidade tem diminuído continuamente antes das seis por cento todo 100 anos, e anomalias estão variando um valor médio de cerca de 0.2º para Oeste por ano. Estas variações seculares foram observadas diretamente durante os últimos 100 anos. Porém, análises do Paleomagnetismo das rochas não só revelou, as variações seculares do campo de geomagnética durante um tempo geológico longo, mas também reversões completas freqüentes no seu padrão de distribuição durante períodos, comparativamente curtos (2,000 a 10,000 anos). Esta reversão de polaridade é a característica mais distinta do campo de geomagnético (PALEOMAGNETISMO). 

                Teoria de dínamo

                Uma interpretação teórica do mecanismo que produz e mantém o campo de geomagnético deve explicar tanto as suas variações notáveis como também sua intensidade e outras características. A teoria mais plausível é conhecida como a teoria de dínamo. Desenvolvida por físicos britânicos W.M. Elasser e Senhor Edward Bullard, ela atribui o magnetismo da Terra, às correntes que fluem dentro de seu núcleo exterior fluido, responsáveis pela conversão desta energia mecânica em energia eletromagnética. Geralmente aceita-se a hipótese de que a fonte que mantém separadas as camadas em movimento no núcleo é devida à energia das marés ou ao próprio calor gerado no interior do globo.