El campo magnético de la Tierra es el campo magnético que se extiende desde el núcleo interno de la Tierra hasta su confluencia con el viento solar, una corriente de partículas energéticas provenientes del sol. Su magnitud en rangos de superficie de la Tierra 25-65 T. Es aproximadamente el campo de un dipolo magnético inclinado en un ángulo de 11 grados con respecto al eje de rotación-como si no hubiera un imán de barra colocado en ese ángulo en el centro de la Tierra. Sin embargo, a diferencia del campo de un imán de barra, cambios en el campo de la Tierra a través del tiempo, ya que se genera por el movimiento de las aleaciones de hierro fundido en el núcleo exterior de la Tierra.
El polo norte magnético se distrae, pero lo suficientemente lento que una simple brújula sigue siendo útil para la navegación. A intervalos aleatorios campo de la Tierra se invierte. Estas inversiones dejan un registro en las rocas que permiten paleomagnetists para calcular los movimientos pasados de los continentes y los suelos oceánicos, como resultado de la tectónica de placas.
La región por encima de la ionosfera, y que se extiende varias decenas de miles de kilómetros en el espacio, que se llama la magnetosfera. Esta zona protege a la Tierra de los rayos cósmicos que despojar la atmósfera superior, incluyendo la capa de ozono que protege a la Tierra de la dañina radiación ultravioleta.
Importancia
La Tierra está protegido en gran parte del viento solar, una corriente de partículas energéticas cargadas procedentes del Sol, por su campo magnético, que desvía la mayor parte de las partículas cargadas. Estas partículas podrían despojarse de la capa de ozono, que protege a la Tierra de los dañinos rayos ultravioleta. Los cálculos de la pérdida de dióxido de carbono de la atmósfera de Marte, como resultado de la compactación de los iones por el viento solar, son consistentes con una pérdida casi total de su atmósfera ya que el campo magnético de Marte disipado.
La polaridad del campo magnético de la tierra se registra en las rocas ígneas. Las reversiones del campo son detectables como "rayas" centradas en las dorsales oceánicas, donde el fondo del mar se está extendiendo, mientras que la estabilidad de los polos geomagnéticos entre reversiones paleomagnetists permite realizar un seguimiento de los últimos movimientos de los continentes. Reversiones también proporcionan la base para magnetoestratigrafía, una forma de citas en rocas y sedimentos. El campo también magnetiza la corteza; anomalías magnéticas se pueden utilizar para buscar minerales.
Los seres humanos han utilizado brújulas para encontrar la dirección desde el siglo 11 y para la navegación desde el siglo 12.
Características principales
DESCRIPCIÓN
En cualquier lugar, el campo magnético de la Tierra puede ser representado por un vector tridimensional. Un procedimiento típico para la medición de su dirección es utilizar una brújula para determinar la dirección del norte magnético. Su ángulo con respecto al norte verdadero es la declinación o variación. Frente Norte magnético, el ángulo del campo con la horizontal es la inclinación o caída. La intensidad del campo es proporcional a la fuerza que ejerce sobre un imán. Otra representación común es en las direcciones X, Y y Z coordenadas.
Intensidad
La intensidad del campo es mayor cerca de los polos y más débiles cerca de la línea ecuatorial. A menudo se mide en gauss, pero en general se informó en nanotesla, con 1 G = 100,000 nT. Un nanotesla también se conoce como un gamma. El campo oscila entre aproximadamente 25.000 y 65.000 nT. En comparación, un fuerte imán del refrigerador tiene un campo de alrededor de 100 G.
Un mapa de contornos de intensidad se llama una carta isodinámico. Un gráfico isodinámico para el campo magnético de la Tierra se muestra a la izquierda. A intensidad mínima se produce en América del Sur, mientras que hay máximos sobre el norte de Canadá, Siberia, y la costa de la Antártida, al sur de Australia.
La inclinación está dada por un ángulo que puede asumir valores de entre -90 a 90. En el hemisferio norte, el campo apunta hacia abajo. Es directamente hacia abajo en el Polo Norte magnético y gira hacia arriba como la latitud disminuye hasta que es horizontal en el ecuador magnético. Se continúa girando hacia arriba hasta que quede hacia arriba en el Polo Sur Magnético. La inclinación se puede medir con un círculo de inclinación.
Un gráfico isoclinic para el campo magnético de la Tierra se muestra a la derecha.
La declinación es positiva para una desviación hacia el este del campo con respecto al norte verdadero. Se puede estimar comparando el norte magnético/sur partida de una brújula con la dirección de un polo celeste. Mapas típicamente incluyen información sobre la declinación como un ángulo o un pequeño diagrama que muestra la relación entre el norte magnético y el norte verdadero. Información sobre la declinación de una región puede ser representada por un gráfico con líneas isogónicas.
VARIACIÓN GEOGRÁFICA
APROXIMACIÓN DIPOLAR
Cerca de la superficie de la Tierra, su campo magnético se puede aproximar estrechamente por el campo de un dipolo magnético situado en el centro de la Tierra y inclinado en un ángulo de aproximadamente 10 con respecto al eje de rotación de la Tierra. El dipolo es más o menos equivalente a un poderoso imán de barra, con su polo sur apuntando hacia el Polo Norte geomagnético. Esto puede parecer sorprendente, pero el polo norte de un imán es tan definido, ya que se siente atraída hacia el polo norte de la Tierra. Desde el polo norte de un imán atrae a los polos sur de otros imanes y repele los polos norte, debe ser atraído por el polo sur del imán de la Tierra. El campo dipolar representa el 80-90% del campo en la mayoría de lugares.
POLOS MAGNÉTICOS
Las posiciones de los polos magnéticos se pueden definir en al menos dos formas.
Un poste de inclinación magnética es un punto de la superficie de la Tierra, donde el campo magnético es totalmente vertical.
La inclinación del campo de la Tierra es de 90 en el Polo Norte Magnético y -90 en el polo sur magnético. Los dos polos vagan independientemente uno de otro y no son directamente opuestos entre sí en el mundo. Ellos pueden migrar rápidamente: los movimientos de hasta 40 km por año se han observado para el Polo Norte Magnético. Durante los últimos 180 años, el Polo Norte magnético ha estado emigrando hacia el noroeste, desde el cabo de Adelaide en la península Boothia en 1831 y 600 km de Resolute Bay en 2001. El ecuador magnético es la línea donde la inclinación es cero.
Si se traza una línea paralela a la hora de la mejor-guarnición dipolo magnético, las dos posiciones donde se cruza la superficie de la Tierra se llaman polos geomagnéticos Norte y Sur. Si el campo magnético de la Tierra fuera perfectamente dipolar, los polos geomagnéticos y los polos magnéticos coincidirían inmersión y brújulas apuntarían hacia ellos. Sin embargo, el campo de la Tierra tiene una contribución significativa de términos no-dipolares, por lo que los polos no coinciden y brújulas no suelen punto tampoco.
Magnetosfera
Algunas de las partículas cargadas del viento solar son atrapados en el cinturón de radiación de Van Allen. Un número más pequeño de las partículas del viento solar logra viajar, como si en una línea de transmisión de energía electromagnética, a la atmósfera superior de la Tierra y la ionosfera en las zonas aurorales. La única vez que el viento solar es observable en la Tierra es cuando es lo suficientemente fuerte como para producir fenómenos como las auroras y las tormentas geomagnéticas. Brillantes auroras calentar fuertemente la ionosfera, causando su plasma para expandirse en la magnetosfera, el aumento del tamaño de la geosfera plasma y causando fuga de la materia atmosférica en el viento solar. Las tormentas geomagnéticas se producen cuando la presión de los plasmas que figuran dentro de la magnetosfera es lo suficientemente grande como para inflar y por lo tanto distorsiona el campo magnético terrestre.
El viento solar es responsable de la forma general de la magnetosfera de la Tierra, y las fluctuaciones en su velocidad, la densidad, la dirección, y el campo magnético arrastrado afecta fuertemente el medio ambiente del espacio local de la Tierra. Por ejemplo, los niveles de radiación ionizante y la interferencia de radio puede variar por factores de cientos de miles, y la forma y la ubicación de la magnetopausa y el arco ascendente de la onda de choque que pueden cambiar por varias radios de la Tierra, la exposición de los satélites geoestacionarios que el viento solar . Estos fenómenos se conocen colectivamente como el clima espacial. El mecanismo de extracción atmosférica es causada por el gas está atrapado en burbujas de campo magnético, que son arrancados por los vientos solares. Las variaciones en la intensidad de campo magnético se han correlacionado a la variación de la precipitación en los trópicos.
Dependencia temporal
LAS VARIACIONES A CORTO PLAZO
Los cambios en el campo geomagnético en escalas de tiempo de milisegundos a millones de años. Escalas de tiempo más cortas mayoría surgen de las corrientes en la ionosfera y la magnetosfera, y algunos cambios pueden atribuirse a las tormentas geomagnéticas o variaciones diarias en corrientes. Cambios en escalas de tiempo de un año o más reflejan principalmente los cambios en el interior de la Tierra, en particular el núcleo rico en hierro.
Con frecuencia, la magnetosfera de la Tierra es golpeada por las llamaradas solares que causan las tormentas geomagnéticas, pantallas de provocar auroras. La inestabilidad a corto plazo del campo magnético se mide con el índice-K.
Los datos de THEMIS muestran que el campo magnético, el cual interactúa con el viento solar, se reduce cuando la orientación magnética se alinea entre el Sol y la Tierra - opuesta a la hipótesis anterior. Durante las próximas tormentas solares, esto podría resultar en apagones e interrupciones en los satélites artificiales.
VARIACIÓN SECULAR
Los cambios en el campo magnético de la Tierra en una escala de tiempo de un año o más se les conoce como variación secular. Durante cientos de años, se observa una declinación magnética a variar a lo largo de decenas de grados. Una película de la derecha muestra cómo las declinaciones globales han cambiado en los últimos siglos.
La dirección y la intensidad del cambio de dipolo a través del tiempo. Durante los dos últimos siglos la fuerza dipolo ha ido disminuyendo a un ritmo de alrededor de 6.3% por siglo. A este ritmo de descenso, el campo sería llegar a cero en unos 1600 años. Sin embargo, esta fuerza está en la media de los últimos 7.000 años, y la tasa actual de cambio no es inusual.
Una característica prominente en la parte no-dipolar de la variación secular es una deriva hacia el oeste a una velocidad de aproximadamente 0,2 grados por año. Este desplazamiento no es el mismo en todas partes y ha variado con el tiempo. La desviación media mundial ha sido hacia el oeste desde alrededor de 1400 dC, pero hacia el este, entre aproximadamente 1000 AD y 1400 AD.
Los cambios anteriores a observatorios magnéticos se registran en los materiales arqueológicos y geológicos. Estos cambios se denominan variación secular paleomagnética o variación paleoseculares. Los registros normalmente incluyen largos períodos de cambio pequeño con grandes cambios ocasionales que reflejan excursiones geomagnéticas y las reversiones geomagnéticas.
INVERSIONES DEL CAMPO MAGNÉTICO
Aunque el campo de la Tierra es generalmente bien aproximada por un dipolo magnético con su eje cerca del eje de rotación, hay eventos dramáticos ocasionales en el sur de los polos geomagnéticos lugares comerciales del Norte y. Estos eventos se llaman inversiones geomagnéticas. La evidencia de estos eventos se puede encontrar en todo el mundo en los basaltos, núcleos de sedimentos tomados de los fondos oceánicos, y las anomalías magnéticas del fondo marino. Retrocesos se producen a intervalos aparentemente aleatorios que van desde menos de 0,1 millones de años para tanto como 50 millones de años. El más reciente de estos eventos, llama la reversión Brunhes-Matuyama, ocurrió hace unos 780.000 años.
Sin embargo, un estudio publicado en 2012 por un grupo del Centro de Investigación Alemán de Geociencias sugiere que una breve inversión completa ocurrió hace sólo 41.000 años durante la última edad de hielo.
El campo magnético pasado se registra principalmente por óxidos de hierro, tales como la magnetita, que tienen alguna forma de ferrimagnetismo u otro ordenamiento magnético que permite campo de la Tierra para magnetizar ellos. Esta magnetización remanente o remanencia, se pueden adquirir en más de una forma. En los flujos de lava, la dirección del campo está "congelado" en pequeñas partículas magnéticas cuando se enfrían, dando lugar a una magnetización termoremanente. En los sedimentos, la orientación de las partículas magnéticas adquiere un ligero sesgo hacia el campo magnético a medida que se depositan en un fondo del océano o fondo del lago. Esto se llama magnetización remanente detrítico.
Magnetización termoremanente es la forma de remanencia que da lugar a las anomalías magnéticas alrededor de las cordilleras oceánicas. Medida que se extiende del fondo marino, magma del manto y se enfría para formar nueva corteza basáltica. Durante el enfriamiento, el basalto registra la dirección del campo de la Tierra. Esto nuevas formas de basalto en ambos lados de la cresta y se aleja de ella. Cuando el campo de la Tierra se invierte, nuevo basalto registra la dirección inversa. El resultado es una serie de rayas que son simétricas con respecto al canto. Un buque de remolque de un magnetómetro en la superficie del océano puede detectar estas rayas e inferir la edad del suelo oceánico a continuación. Esto proporciona información sobre la velocidad a la que se ha extendido fondo marino en el pasado.
La datación radiométrica de los flujos de lava se ha utilizado para establecer una escala de tiempo de polaridad geomagnética, parte del cual se muestra en la imagen. Esto forma la base de magnetoestratigrafía, una técnica de correlación de geofísica que se puede utilizar hasta la fecha ambas secuencias sedimentarias y volcánicas, así como las anomalías magnéticas del fondo marino.
Los estudios de los flujos de lava en Steens Mountain, Oregon, indican que el campo magnético podría haber cambiado a una velocidad de hasta 6 grados por día, en algún momento de la historia de la Tierra, que desafía significativamente la comprensión popular de cómo funciona el campo magnético de la Tierra.
Las variaciones de inclinación del dipolo temporales que toman el eje del dipolo a través del ecuador y luego de vuelta a la polaridad original, que se conoce como excursiones.
APARICIÓN MÁS TEMPRANA
Un estudio del paleomagnetismo australiano dacita de color rojo y basalto almohadillado ha estimado que el campo magnético de haber estado presente desde hace por lo menos 3.450 millones de años.
FUTURO
En la actualidad, el campo geomagnético global se está convirtiendo en más débiles; la presente fuerte deterioro corresponde a una disminución del 10-15% en los últimos 150 años y se ha acelerado en los últimos años, la intensidad geomagnética ha disminuido casi continuamente desde un máximo de 35% por encima de la valor moderno logró hace unos 2.000 años. La tasa de disminución y la intensidad de la corriente están dentro de la gama normal de variación, como se muestra por el registro de los campos magnéticos últimos grabados en rocas.
La naturaleza del campo magnético de la Tierra es uno de fluctuación heteroscedastic. Una medición instantánea de la misma, o de varias mediciones de la misma en todo el lapso de décadas o siglos, no son suficientes para extrapolar una tendencia general en la intensidad de campo. Ha subido y bajado en el pasado, sin razón aparente. Además, teniendo en cuenta la intensidad local del campo de dipolo es insuficiente para caracterizar el campo magnético de la Tierra como un todo, ya que no es estrictamente un campo de dipolo. El componente de dipolo de campo de la Tierra puede disminuir incluso mientras que el campo magnético total permanece igual o aumenta.
El polo norte magnético de la Tierra está a la deriva desde el norte de Canadá hacia Siberia con una tasa de aceleración de la actualidad-10 km por año a principios del siglo 20, hasta 40 kilómetros por año en 2003, y desde entonces sólo se ha acelerado.
Origen físico
NÚCLEO DE LA TIERRA Y LA GEODINÁMICA
El campo magnético de la Tierra es causada sobre todo por las corrientes eléctricas en el núcleo externo líquido, que está compuesto de hierro fundido de alta conductividad. Un campo magnético es generado por un circuito de retroalimentación: bucles de corriente de generar campos magnéticos; un campo magnético variable genera un campo eléctrico, y los campos eléctrico y magnético ejerce una fuerza sobre las cargas que están fluyendo en corrientes. Estos efectos se pueden combinar en una ecuación diferencial parcial para el campo magnético llamado la ecuación de inducción magnética:
donde u es la velocidad del fluido, B es el campo magnético B, y = 1/s es la difusividad s magnético con conductividad eléctrica y permeabilidad?. El término B/t es la derivada temporal del campo; ? 2 es el operador de Laplace y? es el operador de bucle.
El primer término del lado derecho de la ecuación de inducción es un término de difusión. En un fluido estacionario, las disminuciones de campo magnético y las concentraciones de campo se extienden hacia fuera. Si dínamo de la Tierra apagado, la parte dipolar desaparecería en unas pocas decenas de miles de años.
En un conductor perfecto, no habría ninguna difusión. Por la ley de Lenz, cualquier cambio en el campo magnético se opondría inmediatamente por las corrientes, por lo que el flujo a través de un volumen dado de fluido no podía cambiar. A medida que el líquido se movía, el campo magnético se iría con él. El teorema de describir este efecto se llama el teorema congelado en campo. Incluso en un fluido con una conductividad finita, nuevo campo es generado por el estiramiento de las líneas de campo como el fluido se mueve de manera que se deforman. Este proceso podría continuar generando nuevo campo indefinidamente, si no fuera que a medida que aumenta el campo magnético en fuerza, resiste el movimiento del fluido.
El movimiento del fluido se mantiene por convección, el movimiento impulsado por la flotabilidad. La temperatura aumenta hacia el centro de la Tierra, y la temperatura más alta del líquido inferior hacia abajo hace que sea boyante. Esta flotabilidad se ve reforzada por separación química: A medida que el núcleo se enfría, algunos de el hierro fundido se solidifica y se sembraron para el núcleo interno. En el proceso, los elementos más ligeros se quedan en el líquido, por lo que es más ligero. Esto se llama convección composicional. Un efecto de Coriolis, causada por la rotación planetaria en general, tiende a organizar el flujo en rollos alineados a lo largo del eje polar norte-sur.
El mero movimiento de convección de un fluido conductor de la electricidad no es suficiente para asegurar la generación de un campo magnético. El modelo anterior se supone el movimiento de las cargas, lo cual es un requisito para la generación de un campo magnético. Sin embargo, no está claro cómo este movimiento de las cargas surge en el fluido en circulación del núcleo externo. Los posibles mecanismos pueden incluir reacciones electroquímicas que crean el equivalente de una batería de la generación de corriente eléctrica en el fluido o, un efecto termoeléctrico. Más robusto, campos magnéticos remanentes en los materiales magnéticos en el manto, que son más frías que la temperatura de Curie, proporcionarían semillas campos magnéticos "estator" que inducen las corrientes crecientes requeridos en el líquido por convección impulsada comportan como una dinamo, analizado por el Dr. . Philip William Livermore.
El campo magnético promedio en el núcleo exterior de la Tierra se calculó que era 25 G, 50 veces más fuerte que el campo en la superficie.
Los modelos numéricos
Las ecuaciones para el geodinamo son enormemente difíciles de resolver, y el realismo de las soluciones es limitado principalmente por potencia de los ordenadores. Durante décadas, los teóricos se limitan a la creación de dinamos cinemática en la que se elige el movimiento del fluido por adelantado y el efecto en el campo magnético calculado. Teoría de la dinamo cinemático era principalmente una cuestión de tratar de diferentes geometrías de flujo y ver si podían sostener una dinamo.
Los primeros modelos de dinamo auto-consistentes, los que determinan el movimiento de los fluidos y el campo magnético, fueron desarrollados por dos grupos en 1995, uno en Japón y uno en los Estados Unidos. Este último recibió mucha atención, ya que reproduce con éxito algunas de las características del campo de la Tierra, incluyendo inversiones geomagnéticas.
LAS CORRIENTES EN LA IONOSFERA Y LA MAGNETOSFERA
Las corrientes eléctricas inducidas en la ionosfera generan campos magnéticos. Este campo siempre se genera cerca del lugar donde la atmósfera está más cerca del Sol, causando alteraciones diarias que pueden desviar los campos magnéticos de la superficie tanto como un grado. Variaciones diarias típicas de intensidad de campo son aproximadamente 25 nanoteslas, con variaciones de más de unos pocos segundos de típicamente alrededor de 1 nT.
ANOMALÍAS MAGNÉTICAS DE LA CORTEZA
Los magnetómetros detectar desviaciones minutos en el campo magnético de la Tierra causada por los artefactos de hierro, hornos, algunos tipos de estructuras de piedra, e incluso zanjas y basurales en geofísica arqueológicos. Utilizando instrumentos magnéticos adaptados de detectores de anomalías magnéticas en el aire desarrolladas durante la Segunda Guerra Mundial para detectar submarinos, las variaciones magnéticas en todo el fondo del océano han sido asignadas. Basalto - el hierro rico en roca, volcánico que conforman el fondo del océano - contiene un mineral fuertemente magnético y puede distorsionar localmente lecturas de la brújula. La distorsión fue reconocido por los marinos islandeses ya en el siglo 18. Más importante aún, debido a que la presencia de magnetita da las propiedades magnéticas medibles basalto, estas variaciones magnéticas han proporcionado otros medios para estudiar el fondo del océano profundo. Cuando la roca recién formada se enfría, tales materiales magnéticos registran el campo magnético de la Tierra.
Medición y análisis
DETECCIÓN
Fuerza del campo magnético de la Tierra se mide por Carl Friedrich Gauss en 1835 y se ha medido en varias ocasiones desde entonces, que muestra una decadencia relativa de aproximadamente 10% en los últimos 150 años. El satélite Magsat y satélites posteriores han utilizado magnetómetros vector 3-eje para sondear la estructura 3-D del campo magnético de la Tierra. El satélite más tarde DECPR permitió una comparación indica una geodinamo dinámico en la acción que parece estar dando lugar a un polo alterno bajo el Océano Atlántico al oeste de África del Sur.
Los gobiernos a veces operan unidades especializadas en la medición del campo magnético de la Tierra. Estos son los observatorios geomagnéticos, por lo general forman parte de un estudio geológico nacional, por ejemplo Observatorio Eskdalemuir del British Geological Survey. Estos observatorios se pueden medir y predecir las condiciones magnéticas que a veces afectan a las comunicaciones, energía eléctrica y otras actividades humanas.
La Red Observatorio Magnético en tiempo real International, con más de 100 observatorios geomagnéticos interconectadas en todo el mundo ha estado grabando el campo magnético de la tierra desde 1991.
El militar determina las características del campo geomagnético locales, con el fin de detectar anomalías en el fondo natural que pueda ser causado por un objeto metálico significativa tal como un submarino sumergido. Por lo general, estos detectores de anomalías magnéticas se vuelan en los aviones Nimrod como el Reino Unido o remolcados como un instrumento o un conjunto de instrumentos de buques de superficie.
Comercialmente, las compañías de prospección geofísica también utilizan detectores magnéticos para identificar anomalías que ocurren naturalmente de los yacimientos, como la anomalía magnética de Kursk.
LOS MODELOS ESTADÍSTICOS
Cada medición del campo magnético está en un lugar y un momento en particular. Si se necesita una estimación precisa del campo en algún otro lugar y tiempo, las mediciones deben ser convertidos a un modelo y el modelo usado para hacer predicciones.
Armónicos esféricos Véase también: Expansión multipolar
La forma más común de analizar las variaciones globales en el campo magnético de la Tierra es para adaptarse a las mediciones a un conjunto de armónicos esféricos. Esto se hizo por primera vez por Carl Friedrich Gauss. Armónicos esféricos son funciones que oscilan sobre la superficie de una esfera. Ellos son el producto de dos funciones, una que depende de la latitud y longitud en uno. La función de la longitud es cero a lo largo de cero o más círculos máximos que pasan por los polos Norte y Sur, el número de tales líneas nodal es el valor absoluto de la orden m. La función de la latitud es cero a lo largo de cero o más círculos de latitud; esto además de la orden es igual al grado l. Cada armónico es equivalente a una disposición particular de cargas magnéticas en el centro de la Tierra. Un monopolo es una carga magnética aislada, que nunca ha sido observada. Un dipolo es equivalente a dos cargas opuestas traídos juntos y un cuadrupolo a dos dipolos reunidos. Un campo cuadrupolar se muestra en la figura inferior a la derecha.
Armónicos esféricos pueden representar cualquier campo escalar que satisface ciertas propiedades. Un campo magnético es un campo vectorial, pero si se expresa en componentes cartesianas X, Y, Z, cada componente es la derivada de la misma función escalar llamado el potencial magnético. Los análisis de campo magnético de la Tierra utilizan una versión modificada de los armónicos esféricos habituales que difieren por un factor multiplicativo. Un ajuste de mínimos cuadrados para las mediciones del campo magnético da campo de la Tierra como la suma de los armónicos esféricos, cada uno multiplicado por el mejor ajuste Gauss coeficiente gml o hml.
El coeficiente de menor grado de Gauss, g00, da la contribución de una carga magnética aislada, por lo que es cero. Los siguientes tres coeficientes - G10, G11, H11 y - determinar la dirección y la magnitud de la contribución de dipolo. El mejor ajuste dipolo está inclinada en un ángulo de aproximadamente 10 con respecto al eje de rotación, como se describió anteriormente.
Dependencia radial
Análisis de armónicos esféricos se puede utilizar para distinguir interna de fuentes externas si las mediciones están disponibles en más de una altura. En ese caso, cada término con coeficiente de GML o HML se puede dividir en dos términos: uno que disminuye con la radio como 1/rl 1 y uno que aumenta con el radio como rl. Los términos crecientes encajan las fuentes externas. Sin embargo, como media de unos años las contribuciones externas promedio a cero.
Los términos restantes predicen que el potencial de una fuente de dipolo cae como 1/r2. El campo magnético, al ser un derivado de la potencial, cae como 1/r3. Términos cuadrupolo dejan como 1/r4 y términos de orden superior se caen cada vez más rápidamente con el radio. El radio del núcleo externo es aproximadamente la mitad del radio de la Tierra. Si el campo en el límite entre el núcleo y el manto está en condiciones de armónicos esféricos, la parte dipolo es menor por un factor de alrededor de? en la superficie, la parte cuadrupolo 1/16, y así sucesivamente. Por lo tanto, solamente los componentes con grandes longitudes de onda pueden ser perceptible en la superficie. A partir de una variedad de argumentos, se supone por lo general que sólo vigencia no superior a 14 grados o menos, tienen su origen en el núcleo. Estos tienen longitudes de onda de alrededor de 2000 km o menos. Características más pequeñas se atribuyen a anomalías corticales.
Los modelos globales
La Asociación Internacional de Geomagnetismo y Aeronomía mantiene un modelo de campo estándar global llamado geomagnética Internacional de Referencia de campo. Se actualiza cada 5 años. El modelo de 11 generación, IGRF11, fue desarrollado a partir de datos procedentes de satélites y una red mundial de observatorios geomagnéticos. La expansión armónica esférica se trunca en grado 10, con 120 coeficientes, hasta el año 2000. Los modelos posteriores se truncan al grado 13.
Otro modelo de campo global es producido conjuntamente por el Centro Nacional de Datos Geofísicos y el Servicio Geológico Británico. Este modelo se trunca al grado 12. Es el modelo utilizado por el Departamento de Defensa de Estados Unidos, el Ministerio de Defensa, de la Organización del Tratado del Atlántico Norte, y la Oficina Hidrográfica Internacional, así como en muchos sistemas de navegación civiles.
Un tercer modelo, producido por el Centro de Vuelo Espacial Goddard y el Instituto de Investigación Espacial de Dinamarca, utiliza un enfoque de "modelación integral" que trata de conciliar los datos con mayor o mucho resolución temporal y espacial de fuentes terrestres y de satélite.
Biomagnetismo
Animales, incluidas las aves y las tortugas pueden detectar el campo magnético de la Tierra, y utilice el campo de navegar durante la migración. Las vacas y los ciervos salvajes tienden a alinear sus cuerpos norte-sur mientras se relaja, pero no cuando los animales están bajo líneas eléctricas de alta tensión, que lleva a los investigadores a creer que el magnetismo es responsable.
