Geografia unibertsala»Geografia

Magnetismoa Lurrean

XIV. mendean itsasgizonak erabiltzen hasi zirenez geroztik iparrorratza tresna utziezina izan da geografoentzat. Mundu osoko esploratze geografikoan eta kartografian erabili izan da harrezkero.

Gaur egun ere oinarrizko lanabesa da planimetria zibilean eta eskala handiko kartografian. Lurrari buruzko gaur egungo ikuskera finkatzeko erabakigarria izan da geomagnetismoari buruz bildu den jakintza guztia.

Barra imandu soil gisa har daiteke Lurra. Barraren ardatza geografia ardatzarekin bat dator gutxi gorabehera. Lurraren erdi-erdian, nukleoaren barnean sortzen da magnetismoa. Nukleoa masa esferiko bat da, metalezkoa, eta diametroa Lurrarenaren erdia du, gutxi gorabehera. Lurreko ardatz magnetikoa geografia ardatzari buruz okertua dago zenbait gradutan. Hori dela eta, hegoburu eta iparburu magnetikoak ez datoz bat hegoburu eta iparburu geografikoekin, ezta ekuatore magnetikoa ekuatore geografikoarekin ere. Lurreko eremu magnetikoaren indar lerroak alderik alde zeharkatzen dute Lurra eta espazioan barrentzen dira. Iparrorratz magnetikoaren orratza —puntu baten gainean oszilatzen duen barra magnetiko bat— Lurraren indar lerroen paralelo orientatzen da. Lerro horiek Lur barnerantz bideratzen direnez, mutur batean kontrapisua jarriz orekatzen da orratza, zeharretara egon dadin. Eta hala, iparrorratzean orratz muturrak iparra seinalatzen duenean iparburu magnetikoa seinalatzen du.XI. mendearen inguruan iritsi ziren iparrorratzaren lehenengo berriak sortaldera, iman harriaren erabilera itsasgizonen artean zabaldu zutenean arabiarrek eta pertsiarrek.

Titanomagnetita da imana, magnetitaren (Fe3O4-ren) aldaera natural bat, non titanio atomoek hartzen duten burdina atomo batzuen lekua. Iman harri zati bat egurpuska batean bere gisa utziz gero, beti iparra seinalatzen zuela ikusi zen. Orobat ikusi zen burdinazko orratz bat iman harriarekin ukituz gero magnetizatu egiten zela eta iparrorratz bezala erabil zitekeela.

Lurreko magnetismoari buruzko lehenengo azterketa zientifikoa 1600 urtean azaldu zen William Gilbert fisikari eta sendagile ingelesak argitaratu zuen liburu batean.

Iparrorratzak beti iparra seinalatzen zuela azaltzeko, Lurra iman esferiko handi bat zela eta Lurreko polo magnetikoak ia bat zetozela polo geografikoekin proposatu zuen William Gilbertek. Eta kontrako polo magnetikoek elkar erakartzen dutelako eta polo berdinek elkar aldaratzen dutelako seinalatzen zuela iparrorratzaren orratz muturretako batek iparra eta besteak hegoa.

Lurrak iman baten gisara zergatik jokatzen duen da Gilberten proposamenak sortzen duen galdera. Soil-soil erantzunez gero, Lurra berealdiko iman iraunkor baten gisarako bat da. Gauza jakina zen metal arrunten artean nikelak eta burdinak baizik ez zutela ferromagnetismoa, iman iraunkorrak izateko nolakotasuna. Eta metal horiek direnez Lurreko nukleoaren osagai nagusiak geomagnetismoaren arazoa konpondua zirudien.

Hala ere, gai ferromagnetikoek tenperatura jakin bat iristean –Curie puntua deitzen dena iristean, alegia: 770 °C burdinaren kasuan eta 358 °C nikelaren kasuan– iman portaera galtzen zutela frogatu zenean, deuseztaturik geratu zen iman iraunkorraren hipotesia. Lurreko nukleoaren tenperatura edozein metalaren Curie puntua baino askoz handiago denez, begien bistakoa zen ezin ziotela ez burdinak ez nikelak iman iraunkor baten tasunik eman Lurrari.

1940ko hamarraldiaren bukaeran Lurreko eremu magnetikoaren jatorria argitu ezinik zebiltzan geofisikariak. 1947an Patrick Blackett-ek adierazi zuen ezen, material ferromagnetikoak gorabehera, Lurraren eremu magnetikoa, Eguzkiarena eta izar batzuena, errotazioaren ondorio izan zitekeela.

Beraz, argizagi baten magnetismoa haren errotazioaren ondorio baldin bazen, Lurreko eremu magnetikoa ere Lurraren errotazioaren ondorio izango zen.

Hori egia bazen, zenbat eta gehiago barrendu Lurrean orduan eta txikiagoa behar zuen eremu magnetikoak. Hori hala ote zen frogatzen saiatu ziren 1950eko hamarraldiaren hasieran, batetik britainiar geofisikari bat, Runcorn, Ingalaterrako ikatz meatze batzuetan, eta bestetik Danimarkako itsasontzi bat, Galathea, Ozeano Barean.

Esperimentu bi-bietan gezurtatu zen Blacketten hipotesia eta honek oker zegoela onartu zuen.

Iman iraunkorraren hipotesia eta Blackettena baztertu ondoren beste aukera bat geratzen zen. Kontuan harturik iman iraunkor baten eraginez ez ezik korronte elektriko baten eraginez ere sor daitekeela eremu magnetikoa, 1950 ondoko urteetan Elsasser eta Bullard zientzialariak, Estatu Batuetakoa lehenengoa eta Britainia Handikoa bigarrena, Lurreko eremu geomagnetikoa Lur barneko korronte elektrikoeksortua izan zitekeela pentsatzen eta ikertzen hasi ziren.

Korrontearen intentsitateak 10 9 anperekoa izan behar du, gutxi gorabehera, eremu geomagnetikorik sortuko bada. Hain intentsitate handiak eroamen elektriko handia eskatzen du. Eta Lurreko nukleo metalezkoa da baldintza hori bete dezakeen Lurreko parte bakarra. Dena den, kontuan hartu behar da Lurreko nukleoa eroale ona bada ere, erresistentzia elektrikoa ere baduela pixka bat.

Beraz, hasierako korronte elektriko hipotetikoa milaldi gutxi batzuetan desagertu izango zen. Hura iraunarazteko, nola edo hala berritu beharko litzateke erresistentziak galarazitakoa. Ez dagoenez hain korronte handiak sortzeko gauza den energia iturririk kanpoan, nukleoan bertan egon beharko du sorgailuak. Nukleoa, beraz, dinamo handi moduko bat izango litzateke. Hona nola dabilen, hitz gutxitan adierazita: eman dezagun nukleoan korronte elektrikoak zeudela hasieran. Horren ondorioz eremu magnetiko bat sortu izango zen. Elektromagnetismoaren oinarrizko printzipio baten arabera, eroamen elektriko handiko metal isurkari bat eremu magnetiko batean mugitzen bada, korronte induzitu batek zeharkatuko du, eta korronte berri horrek beste eremu magnetiko bat sortu behar du, eta hasierako eremu magnetikoa indartu.

Lehenengo eremu magnetikoa sortzen duen korronte elektriko bat baldin badago, nukleoak azken gabe iraunaraziko du eremu hori korronte berriak sortuz eta, beraz, eremua indartuz aldi berean.

Lurraren eremu magnetikoa

Lurraren eremu magnetikoa eredu dipolar erregular baten arabera adieraz daiteke, eta Lurraren erdigunean eta errotazio ardatzari buruz pixka bat okertua (11 gradu) legokeen barra imandu batek sortuko lukeen eremuaren antzekoa litzateke. Horregatik polo magnetikoak ez datoz guztiz bat polo geografikoekin. Gaur egun, ipar polo edo iparburu magnetikoari 78° 30’ ipar latitudean eta 69° mendebal longitudean dagoen puntua dagokio, ipar-mendebaleko Groenlandian, eta hegoburu magnetikoari, berriz, 78 30’ hego latitudean eta 111° ekialde longitudean, Antartidan, dagoen puntua.

Azken ehun eta berrogeita hamar urteotako neurketen arabera iparburu magnetikoaren latitudea ez da 79° ingurutik aldatu.

Longitudea, berriz, 64° ekialdetik 69° ekialdera aldatu da. Beraz, errotazio ardatzaren eta ardatz magnetikoaren artekoangeluak 11°-tan iraun badu ere, lurburuen longitudea urtero 0,04° inguru mugitu da ekialderantz. Lurburu magnetikoen lekualdatze horri mendeetako aldaketa edo desbideratzea (jitoa) esaten zaio.

Iparrorratza ipar eta hego geografikoaren arteko lerroaren norabidea adierazteko erabiltzen da, baina orratzak, egia esan, ipar magnetikoa seinalatzen du. Ipar geografikotik ekialdera edo mendebalera desbideratua egoten da, beraz, iparrorratzaren orratza. Mendebalerako edo ekialderako desbideratze angeluari deklinazioa esaten zaio. Zenbait lekutan oso handia da deklinazioa, eta esperientzia eta informazio gutxi duen edozein nahas dezake iparrorratzak; Groenlandiako erdialdean, adibidez, 60° mendebalera jotzen du deklinazioak; han iparrorratzak iparra markatzen duenik ezin esan daiteke.

Orratz imandu bat bere grabitate zentrotik esekiz gero, ez da horizontal geratzen, alde batera edo bestera makurtzen baizik. Ipar Hemisferioan egiten bada froga iparra markatzen duen muturra makurtzen da lurrerantz eta Hego Hemisferioan egiten bada, berriz, hego muturra makurtzen da. Orratzaren eta horizontalaren artean dagoen desbideratze angelu horri makurtzea deitzen zaio: hutsa da ekuatorearen inguruan, baina latitudea handitu ahala handitzen da haren balioa.

Deklinazioa eta makurtzea dira orratzaren norabidea –alegia, eremu magnetikoaren norabidea– zehazten duten bi parametroak.

Eremu magnetikoak lur azalaren puntu bakoitzean hartzen duen balioakharen intentsitatea adierazten du. Eremu geomagnetikoa oso ahula da, jostailuzko iman batek baino askoz intentsitate gutxiago baitu.

Gune magnetikoen sare baten bidez eta, gero eta gehiago, hegazkin eta sateliteen bidez etengabe jasotzen dira deklinazio, makurtze eta intentsitate magnetikoen balioak.

Mapetan azaltzean, deklinazio bera duten gune edo puntuak isogona izeneko lerroen bidez lotzen dira eta makurtze bera dutenak, berriz, isoklina izeneko lerroen bidez. Makurtze zero duen isoklinak ekuatore magnetikoa adierazten du, Lurra bi hemisferio magnetikotan banatzen duen lerroa, alegia.

Elementu horien bidez mapa geomagnetikoak egin daitezke eta mapa horiekin leku jakin bateko intentsitatea, deklinazioa eta makurtze magnetikoa kalkula daiteke.

Magnetismoaren aplikazioak Lurraren historia ezagutzeko Geologia aldiak:

Geomagnetismorako lehen neurketak eta datu bilketak XVI. mendean egin ziren, baina ez ziren orain dela ehun eta berrogeita hamar urte arte modu sistematikoan egiten hasi. Dirudienez, XIX. mendearen hasieratik ezagutzen zen zenbait harrik, buztin erreak eta buztinezko ontziek iraganeko eremu magnetikoaren norabidea atxikitzen zutela. Eta hala, fosil magnetiko haien azterketak ikerketa alor berri bat ekarri zuen: paleomagnetismoa.

Sentikortasun handiko magnetometroak erabiliz froga daitekeenez, sumendi jatorriko lekuetan harriek eremu magnetiko propioak dituzte, eremu magnetiko orokorrarenak ez bezalako intentsitatea eta norabidea dituzte.

Gauza jakina denez, sumendi harria laba trinkotzean eratzen da. Laba hoztean eta Curie puntutik igarotzean labaren gai ferromagnetikoak iman iraunkor bihurtzen dira, une horretako eremu magnetikoaren norabidean orientatuta. Hala, beraz, Lurreko eremu magnetikoaren historia aztertu eta ezagut daiteke sumendi harrien magnetismo fosila aztertuz.

1950-1960 bitarteko hamarraldiaren erdialdean mundu osoko eta garai desberdineko harrien magnetismoa ikertzen aritu zen zientzialari talde bat, Blackett eta Runcorn-en zuzendaritzapean, eremu geomagnetikoaren historiaren azterketa sakona egiteko asmoz. Iraganeko eremu magnetikoa irudikatzen saiatu ziren antzinako Ipar magnetikoaren kokalekua oinarri hartuz.

Europako harrien ikerketak frogatu zuen, inolako zalantzarik gabe, poloa lekuz aldatzen zela sistematikoki. Lekualdatze horri migrazio polarra esaten zaio. Ipar Ameriketako harkaitzekin egin ziren azterketek han ere migrazioa bazela frogatzen zuten. Poloak, ordea, bere migrazioan, bide desberdina egiten zuen Europan eta Ameriketan.

Kontraesan horren arrazoia aztertzean, baina, eta kontinenteak jatorrizko kontinente handi batean biltzean, Wegener proposatzen zuen bezala, bai Europan bai Ameriketan polo magnetikoak bide bera egin zuela ondorioztatu zuten. Hori izan zen kontinenteen mugimenduaren gainean Wegenerren zuen teoria berriz indarrean jarrarazi zuen lehen urratsa.