Variación de la declinación declinación magnética de la Tierra Tierra
Introducción
El eje terrestre es terrestre es una línea ideal que atraviesa la Tierra pasando por su centro. De los infinitos ejes que tiene la Tierra, el más importante es el de rotación, cuya prolongación pasa por un punto fijo del universo, llamado estrella polar. Los puntos en los que el eje de rotación de la Tierra corta a la superficie terrestre se Geográficos. denominan: Polos Geográficos. Por otra parte, la Tierra en su comportamiento puede considerase como un gran imán permanente. Los puntos en los que las líneas de fuerza del campo magnético terrestre Magnéticos. entran y salen de la Tierra se denominan: Polos Magnéticos. · Polo Norte Magnético (PNM): Es aquel más cercano a la Estrella Polar, y por donde entran las líneas de fuerza del campo magnético terrestre. · Polo Sur Magnético (PSM): Es el más alejado de la Estrella Polar, y por donde salen las líneas de fuerza del campo magnético terrestre.
La brújula es brújula es un instrumento que sirve de orientación de orientación y que tiene su fundamento en la propiedad de las agujas magnetizadas. Por medio de una aguja imantada aguja imantada que señala el Norte el Norte magnético, magnético, que es diferente para cada zona del planeta, y distinto del Norte geográfico. geográfico. Utiliza como medio de funcionamiento al magneti al magnetismo smo terrestre. terrestre. La aguja imantada indica la dirección del campo magnético terrestre, apuntando terrestre, apuntando hacia los polos norte y sur. Es inútil en las zonas polares norte y sur, debido sur, debido a la convergencia de las líneas de fuerza del campo del campo magnético terrestre. Téngase en cuenta que a mediados del siglo XX la brújula magnética comenzó a ser sustituida -principalmente en aeronaves- por la brújula giroscópica y que actualmente los giróscopos los giróscopos de tales brújulas están calibrados por haces de láser. En la actualidad la brújula está siendo reemplazada por sistemas de navegación más avanzados y completos (GPS), (GPS), que brindan más información y precisión; y precisión; sin sin embargo, aún es muy popular en actividades que requieren alta movilidad o que impiden, debido a su naturaleza, el acceso a energía a energía eléctrica, de eléctrica, de la cual dependen los demás sistema Brújulas modernas: Las brújulas de navegación actuales utilizan una aguja o disco magnetizados dentro de una cápsula llena con algún líquido, generalmente aceite, queroseno o alcohol; o alcohol; dicho fluido hace que la aguja se detenga rápidamente en vez de oscilar de oscilar repetidamente alrededor del norte magnético. Fue en 1936 que Tuomas que Tuomas Vohlonen inventó la primera brújula portátil llena de líquido, diseñada para uso individual. Además, algunas brújulas incluyen un transportador un transportador incorporado que permiten tomar medidas exactas de rumbos de rumbos directamente de un mapa. un mapa. Algunas otras características usuales en brújulas modernas son escalas para tomar medidas de distancias en mapas, marcas luminosas para usar la brújula en condiciones de poca
luz y mecanismos ópticos de acercamiento y observación (espejos, prismas, (espejos, prismas, etc.) etc.) para tomar medidas de objetos lejanos con gran precisión. Algunas brújulas especiales usadas en la actualidad incluyen la brújula de Quibla, usada por los musulmanes los musulmanes para obtener la dirección dela de la Meca al orar sus plegarias, y la brújula de Jerusalén, de Jerusalén, usada usada por los judíos los judíos para hallar la dirección a Jerusalén para realizar sus oraciones.
DECLINACIÓN MAGNÉTICA DE LA TIERRA magnética en un punto de la Tierra La declinación magnética Tierra es el ángulo comprendido entre el norte magnético local magnético local y el norte verdadero (o verdadero (o norte geográfico). En otras palabras, es la diferencia entre el norte geográfico y el indicado por una brújula brújula (el denominado también norte magnético) Por convención, a la declinación se le considera de valor positivo si el norte magnético se encuentra al este del norte verdadero, y negativa si se ubica al oeste. oeste.
Otro aspecto importante es que la declinación varía. La posición de los polos magnéticos no permanece fija, sino que cambia describiendo, según unos, una órbita alrededor de los polos geográficos, y según otros un movimiento en forma de espiral. En todo caso el proceso es lo suficientemente lento para que no resulte fácil su comprobación. Cada año el polo norte magnético se desplaza unos 25 Km hacia el norte y unos 5 hacia el oeste. Como consecuencia de este desplazamiento la declinación en los distintos puntos de la Tierra varía a través del tiempo. A la variación anual de la declinación declinación magnética en un punto dado es a lo que llamamos VARIACIÓN VARIACIÓN magnética. magnética.
FACTORES DE LOS QUE DEPENDE LA DECLINACION MAGNETICA La declinación magnética no tiene siempre igual valor, y hasta donde sabemos, éste depende, para empezar, de la posición y del tiempo. 1. Dependencia espacial Con respecto al primer factor, la ubicación geográfica, la declinación puede variar de forma sensible de un lugar a otro. Por ejemplo si una persona se traslada de la costa occidental a la costa oriental de los Estados Unidos, puede llegar a registrar una variación en su valor, de entre veinte y treinta grados (20º y 30º). Naturalmente depende de la ciudad de origen y destino elegida. Si son Nueva York y Los Ángeles, la distancia entre ellas es de cuatro mil novecientos cincuenta y ocho kilómetros (4958 km).
Pero la declinación decl inación magnética magnéti ca también puede experimentar pequeñas variaciones locales, causadas por diferencias geológicas corticales. Por lo general, en la mayoría de los lugares, la causa de la variación es el flujo interno del núcleo de la Tierra. En algunos casos se debe a yacimientos subterráneos de hierro, Fe(s) o de magnetita en la superficie superfic ie terrestre, terrest re, que contribuyen contrib uyen fuertemente fuertement e a la declinación declinaci ón magnética. Desde el punto de vista de la Geología la magnetita es un mineral constituido por una mezcla de óxidos de hierro, que responde en Química se conoce como óxido ferroso-férrico, ferroso-férrico, Fe3O4 (s).
2. Dependencia temporal
A la dependencia dependencia del valor de la declinación declinación magnética con el transcurso transcurso del tiempo tiempo se la conoce como variaciones seculares ( son las variaciones del campo eléctrico terrestre, de período tan largo que sólo se aprecian al comparar valores medios durante varios años) . Es el segundo de los factores indicados y fue descubierto
en
1634,
por
el
físico
inglés Henry
Gellibrand.
Merced a esa dependencia temporal, una brújula que hubiese sido colocada en el centro de Padua en 1796, no habría marcado el mismo valor que marcaría en la actualidad, a pesar de que se colocara exactamente en el mismo sitio. Una variación que de modo similar a como hicimos antes, podemos asociar con los cambios que experimenta el flujo interno del núcleo terrestre.
Pero la declinación magnética también puede p uede experimentar experiment ar variaciones diurnas, debidas en este caso a la radiación solar, una dependencia que dejamos aquí. Por último últim o añadir que q ue la declinación declin ación magnética magnét ica en un área dada, cambia muy lentamente, según lo alejado que se encuentre de los polos magnéticos. Se estima que cada cien (100) años, la velocidad de cambio puede oscilar entre dos y veinticinco grados (2º-25º). Una variación insignificante para la mayoría de las personas que viajan, viaj an, pero significativa sig nificativa cuando cuan do se emprenden estudios de mapas antiguos. Un campo de investigación de lo más relevante.
Como relevante es el hecho desde el punto de vista anecdótico, de que ya en los albores del siglo XVII, han transcurrido nada menos que cuatrocientos años, Gilbert tuviera claro lo que era ciencia y lo que no. Lo que era medicina y lo que era falsa medicina. Le comento esto, en relación con el negocio que hay montado alrededor de los fraudulentos brazaletes magnéticos, y que en más de una ocasión hemos enrocado. Las víctimas de estos timos harían bien en recordar su cita: “La aplicación de magnetitas a todo tipo de cefaleas no las curan (como algunos creen ver), del mismo modo de que no las cura un casco de hierro o una gorra de acero” .
Más claro agua. Lo de las pulseras no es ciencia. Y como relevante también es el hecho, perdone el inciso ‘magufo’, de cómo el hombre encontró una explicación para el magnetismo natural. Eso sí que es ciencia
TIPOS DE NORTE Y DECLINACION DECLINACION MAGNETICA En cualquier punto de la superficie terrestre si sostenemos una brújula nos dará una dirección de la orientación de su norte. Ese norte es el norte magnético y está determinado por el campo magnético terrestre que hace que la aguja imantada o el limbo imantado que contiene la brújula se alineen con él. Sin embargo, el norte magnético no coincide con el norte verdadero (también llamado norte geográfico), que es el punto donde el eje de rotación sobre el que gira la tierra intercepta la superficie terrestre. Esa diferencia angular entre norte geográfico y norte magnético es lo que conocemos como declinación magnética. Pero esto no es todo. Como la declinación magnética es cambiante en el tiempo, el norte magnético es distinto para cada fecha y varía históricamente. Eso implica que para un mismo punto, tenemos múltiples nortes magnéticos en función de la fecha de medición elegida. Por eso es muy importante que cuando hablamos de declinación magnética o de mapas magnéticos conozcamos muy bien la fecha de referencia de la medición o mediciones. Junto al norte magnético y el norte geográfico, tenemos también otro tipo de norte: el norte de cuadrícula, que se corresponde con la dirección del eje de ordenadas del
sistema de coordenadas empleado por el mapa que estemos utilizando. Generalmente este norte de cuadrícula no coincide con el norte geográfico, y a la diferencia de magnitud angular entre ambos nortes la conocemos como convergencia de cuadrícula o convergencia de meridianos. Técnicamente podemos definir la convergencia de cuadrícula como el ángulo formado en un punto por la transformada del meridiano que pasa por él (y que apunta al norte geográfico), con el norte de cuadrícula. Dicha convergencia es distinta para cada punto de la superficie terrestre y para cada proyección, por lo que para su cálculo empleamos las fórmulas del sistema cartográfico de representación que estemos utilizando. En resumen, tenemos tres tipos de norte para un mismo lugar, y uno de ellos es cambiante en el tiempo (el norte magnético):
A la declinación declinación magnética se la suele denominar con la letra griega delta, a la convergencia de cuadrícula con la letra omega (o con la theta), y a la diferencia entre el norte magnético y la convergencia de cuadrícula se la suele denominar delta prima.
¿POR QUE ES IMPORTANTE CONOCER LA DECLINACION MAGNETICA? En general, el campo magnético terrestre es objeto de estudio primordial para la disciplina de la geofísica, pero también es importante en la disciplina geográfica puesto que permite orientar correctamente la brújula, uno de los instrumentos de medida geográfica más antiguos. Si conocemos cuál es la declinación magnética, con una brújula podemos saber también dónde está la dirección del norte geográfico, el cual es estático y no varía con el tiempo. Por lo tanto, una primera aplicación es dotar de estabilidad cronológica a las mediciones realizadas con brújula.
OBTENCIÓN DE LA DECLINACIÓN - CARTAS MAGNÉTICAS La medición de los elementos magnéticos llevada a cabo en diferentes épocas y en numerosos lugares ha permitido llegar a conocer la distribución de los valores de tales elementos como así también sus variaciones con el transcurso del tiempo. Dichas observaciones han hecho posible que varios servicios de hidrografía publicaran cartas especiales, llamadas cartas magnéticas que indican la distribución de los elementos magnéticos sobre la superficie terrestre. Estas cartas se editan periódicamente (+ o cada 5 años) dada la variabilidad con el tiempo.
De dichos registros surgen líneas de igual declinación magnética, o Isógonas, de igual inclinación magnética, o Isóclinas, o de igual intensidad o fuerza magnética, o Isodinámicas. Todos estos registros se vuelcan a su vez en tres tipos también diferentes de cartas. Las que nos interesarán a nosotros para nuestra navegación son las llamadas Cartas de Igual Declinación. La Declinación Magnética está sujeta a tres clases de cambios: a) Una alteración continua y permanente, llamada Variación Secular. b) Una alteración periódica, llamada Variación Diurna. c) Una variación rápida y anormal (debida a perturbaciones magnéticas). A los fines prácticos, las dos últimas últimas pueden pueden despreciarse. despreciarse. Para obtener el valor de la Declinación Magnética del lugar que vayamos a "navegar", debemos obtenerlo de la carta magnética correspondiente Como las variaciones de la declinación magnética de un lugar pueden alterarse con el tiempo, siempre deberá obtenerse tomando como base la carta o publicación de más reciente edición.
¿CÓMO SE PUEDE CONOCER EL VALOR DE LA DECLINACIÓN MAGNÉTICA? Existen dos formas principales de conocer el valor de la declinación magnética: • Mediante la aplicación de alguno de lo s modelos matemáticos que existen y que
permiten extrapolar coeficientes de medida para cualquier punto de la superficie terrestre y estimar el valor de los distintos parámetros del campo magnético tanto para el futuro como para el pasado. • Por el proced imiento empírico de declinar una brújula que luego veremos.
En cuanto a los modelos matemáticos que existen, un ejemplo de aplicación de uno de ellos es la calculadora de declinación. Se usan fundamentalmente dos tipos de modelos: el modelo WMM ( World Magnetic Model ) del United States Geological Survey y British Geological Survey, y el IGRF ( International Geomagnetic Reference Field ) de la Asociación Internacional de Geomagnetismo y Aeronomía, que se revisa cada cinco años y que va por su versión décima. Este segundo modelo (el IGRF) dado el carácter de constante cambio del campo magnético terrestre, es necesario mantenerle permanentemente observado para poder determinar su dinámica, así como revisar los modelos periódicamente para ajustar en la medida de lo posible su exactitud.
Otra de las formas en que podemos conocer la declinación magnética es mediante el procedimiento descrito por Ferrer y Piña en Instrumentos Topográficos . Haciendo estación con la brújula en un punto de coordenadas conocidas (que podemos obtener con GPS) y visando hacia varios puntos con coordenadas también conocidas, extraemos en primer lugar el ángulo formado por el norte de cuadrícula con cada visual a los distintos vértices: vértices: Para una proyección que en sus transformadas dé lugar a un sistema de coordenadas de representación ortogonal (como el sistema de coordenadas UTM), este ángulo se saca de la forma:
Siendo Xe, Ye las coordenadas del punto de estación del que queremos calcular la declinación, y Xv , Yv las cordenadas del vértice visado también de coordenadas conocidas. Realizamos esta operación con todos los vértices de que dispongamos, obteniendo una serie como la siguiente:
Siendo Xo, Yo las coordenadas del punto de estación (lo que antes llamábamos Xe, Ye) y la serie X1, Y1 ; X2 , Y2 ; ... ; Xn, Yn los pares de coordenadas de los vértices de coordenadas conocidas hacia los que visamos. Estos ángulos los podemos considerar como una aproximación al acimut o ángulo formado con el norte geográfico, geográfico , aunque no son tal. La diferencia entre el norte de cuadrícula y el norte geográfico suele ser muy pequeña, pero si queremos tener el acimut verdadero deberíamos calcular la convergencia de cuadrícula en el punto considerado y restársela o sumársela, según proceda, a los ángulos obtenidos anteriormente. Supongamos que pasamos por alto la convergencia de cuadrícula, y prosigamos con el cálculo de la declinación magnética. El siguiente paso sería realizar las mediciones con brújula de los rumbos de cada visual, es decir, mirar con la brújula qué diferencia angular con respecto al norte magnético presenta la alineación del punto de observación con el vértice 1, con el vértice 2, etc. de la forma:
Estos rumbos, a los que llamaremos R1, R2, R3, etc. los sacamos mirando apuntando con cierta precisión la brújula a cada alineación. Hay que tener en cuenta que para este tipo de trabajos se utilizan brújulas profesionales dotadas de anteojo, mira y frecuentemente de un armazón con soporte que permite realizar un estacionamiento rudimentario del aparato. No se pueden utilizar para estos trabajos brújulas de excursionismo. Una vez obtenidos los rumbos, ya podemos extraer la declinación, con la siguiente composición:
