¿Por qué la Tierra no pierde su magnetismo?

Los imanes que aprendiste en la secundaria son fundamentalmente diferentes del líquido iónico que genera el campo magnético de la Tierra.

Los imanes convencionales obtienen su magnetismo al tener una gran cantidad de "dominios" magnéticos alineados en la misma dirección dentro del material (sólido). Estos dominios son esencialmente grandes regiones donde la estructura cristalina apunta en una dirección determinada, lo que significa que los momentos magnéticos individuales de los electrones y átomos también apuntan en una dirección determinada. Una pieza de hierro no magnetizada tendrá sus dominios apuntando en direcciones aleatorias, por lo que sus campos magnéticos esencialmente se cancelan; una pieza de hierro magnetizada tiene sus dominios alineados, por lo que sus campos magnéticos se suman.

Cambiar hacia dónde apunta un dominio requiere energía, que se puede proporcionar de diferentes maneras (muy simplificado aquí). Esta energía puede proporcionarse, por ejemplo, a través de la fuerza mecánica, por lo que dejar caer un imán o golpearlo con un martillo tiende a desmagnetizarlo un poco. También hay fluctuaciones térmicas en un imán que, por debajo de la temperatura de Curie, generalmente no tienen la energía suficiente para cambiar la orientación del dominio. Esto cambia con la aplicación de un campo magnético externo, que aumenta la diferencia de energía entre los dominios que apuntan en diferentes direcciones lo suficiente como para que un dominio cambie de dirección espontáneamente debido a las fluctuaciones térmicas normales. Esta es la razón por la cual una pieza de hierro puede retener magnetismo permanente después de haber sido expuesta a un campo externo. Por encima de la temperatura de Curie, las fluctuaciones térmicas en el imán son lo suficientemente energéticas como para cambiar la orientación del dominio. A esta temperatura, la orientación del dominio fluctúa aleatoriamente, desmagnetizando el sólido.

Por el contrario, se cree que el campo magnético de la Tierra es generado por un líquido iónico en el núcleo exterior de la Tierra. Este líquido consiste en mover cargas positivas y negativas. Las cargas en movimiento generan un campo magnético, y se piensa que las corrientes en este líquido generan el campo magnético de la Tierra. Esta sigue siendo un área de investigación activa, ya que la dinámica completa de tales fluidos es extremadamente compleja.

Para resumir, los imanes sólidos que aprendiste en la secundaria obtienen su magnetismo de la alineación de los dipolos magnéticos. La Tierra obtiene su campo magnético del movimiento de cargas.

El campo magnético de la Tierra no surge debido al mismo efecto que el campo magnético de un imán permanente. El campo magnético de un imán permanente básicamente surgió porque en algún momento en el pasado de ese imán, sus dipolos magnéticos internos (de sus átomos constituyentes) estaban todos alineados (fue magnetizado) y luego la alineación de sus dipolos magnéticos internos se "congelaron" en su lugar para que hablar. Entonces, el campo magnético de un imán permanente es básicamente un "campo residual". Si calienta un imán permanente más allá de su temperatura de Currie, los dipolos magnéticos obtienen suficiente energía para dejar de estar alineados y el material perderá su magnetización. El campo magnético de la Tierra proviene del movimiento de un fluido conductor de electricidad en su núcleo, a través del llamado "efecto dínamo",. Básicamente, el movimiento macroscópico, convección, etc. del núcleo terrestre da lugar a un campo magnético. El campo magnético está siendo producido por el movimiento, y no es un campo residual al que le importe la temperatura de Curie.

Una advertencia: la teoría de la dínamo de los campos magnéticos en los cuerpos astrofísicos es la mejor teoría actual que tenemos, pero afaik, aún no se comprende completamente en todos sus detalles. Los campos magnéticos en los cuerpos celestes (incluida la Tierra) son un problema difícil de resolver.

Porque la Tierra es un electroimán, no un imán permanente.

Hay dos tipos de imanes: imanes permanentes y electroimanes.

Los imanes permanentes tienden a perder sus cualidades magnéticas cuando se derriten. los electroimanes no.

El campo magnético de la Tierra está (en teoría) formado por corriente eléctrica que fluye a través de varias capas de su núcleo. Parte del mecanismo que lo crea es en realidad el calor extremo.

https://en.wikipedia.org/wiki/Dynamo_theory

Esto se debe a que el campo magnético dentro de la tierra es creado por el movimiento circulante de su núcleo fundido (principalmente de hierro). Ese patrón de circulación se establece por convección impulsada por calor, donde la fuente de calor en el núcleo proviene de la descomposición radiactiva del uranio en él.

¿Por qué es esta la respuesta aceptada? Aquí está el razonamiento detrás de esto: para empezar, no podemos explorar directamente esa parte del interior de la tierra perforando. Pero las propiedades acústicas del núcleo terrestre se han estudiado ampliamente midiendo la transmisión de terremotos a través de él, lo que establece la extensión del núcleo líquido.

El hecho de que el núcleo sea principalmente de hierro se establece mediante mediciones tomadas en asteroides que son representativos del material del que se formó originalmente la Tierra. el hecho de que el hierro se concentre allí es una consecuencia del hecho de que la tierra comenzó en un estado fundido y, por lo tanto, se fraccionó en un estado en el que el material denso se asentó en el núcleo interno y el material más ligero se elevó para formar la corteza exterior. .

Las mediciones del gradiente de temperatura de la corteza nos permiten estimar la tasa de generación de calor en el núcleo y saber cuánto uranio hay en promedio en la corteza terrestre nos permite estimar cuánto hay en el núcleo. Las estimaciones del contenido de uranio en el núcleo y su tasa de desintegración conocida proporcionan una verificación satisfactoria del flujo de calor medido fuera del núcleo.

Esos cálculos nos permiten estimar la temperatura del núcleo. Dado que el hierro líquido se expande cuando se calienta, conocemos su densidad en relación con las regiones más frías más alejadas del núcleo y, conociendo su viscosidad probable y cuán fuerte es la gravedad, podemos establecer que el transporte de calor por convección se producirá allí. Dado que el flujo de hierro es un buen conductor eléctrico y sabemos cuál debe ser la tasa de movimiento convectivo para obtener la tasa de transferencia de calor medida correcta, podemos estimar el tamaño del efecto de dínamo resultante que genera la fuerza conocida de magnetismo
. campo.

Dentro de todos los límites de error conocidos para cada paso del análisis, encaja dentro de lo razonable. Este es un problema difícil para el que sólo se dispone de aproximaciones. Los detalles exactos probablemente permanecerán ocultos para siempre en las profundidades...

La temperatura del núcleo de la tierra es más alta que la temperatura de Curie y, por lo tanto, no es magnética. Se cree que el campo magnético de la tierra se debe al efecto dínamo de la corriente eléctrica circulante.