Teoría del dínamo
En física , la teoría de la dínamo propone un mecanismo por el cual un cuerpo celeste como la Tierra o una estrella genera un campo magnético . La teoría de la dínamo describe el proceso a través del cual un fluido que gira, convence y es conductor eléctrico puede mantener un campo magnético en escalas de tiempo astronómicas . Se cree que una dínamo es la fuente del campo magnético de la Tierra y los campos magnéticos de Mercurio y los planetas jovianos .
Cuando William Gilbert publicó de Magnete en 1600, concluyó que la Tierra es magnética y propuso la primera hipótesis del origen de este magnetismo: el magnetismo permanente como el que se encuentra en la piedra imán . En 1919, Joseph Larmor propuso que una dinamo podría estar generando el campo. [2] [3] Sin embargo, incluso después de que él adelantó su hipótesis, algunos científicos prominentes propusieron explicaciones alternativas. Einstein creía que podría haber una asimetría entre las cargas del electrón y el protón de modo que el campo magnético de la Tierrasería producido por toda la Tierra. El Premio Nobel ganador Patrick Blackett hizo una serie de experimentos que buscan una relación fundamental entre el momento angular y el momento magnético , pero no lo encontró. [4] [5]
Walter M. Elsasser , considerado un "padre" de la teoría de la dínamo actualmente aceptada como una explicación del magnetismo de la Tierra, propuso que este campo magnético era el resultado de corrientes eléctricas inducidas en el fluido núcleo exterior de la Tierra. Reveló la historia del campo magnético de la Tierra al ser pionero en el estudio de la orientación magnética de los minerales en las rocas.
Para mantener el campo magnético contra la desintegración óhmica (que ocurriría para el campo dipolar en 20.000 años), el núcleo externo debe ser convectivo. La convección es probable alguna combinación de convección térmica y de composición. El manto controla la velocidad a la que se extrae el calor del núcleo. Las fuentes de calor incluyen energía gravitacional liberada por la compresión del núcleo, energía gravitacional liberada por el rechazo de elementos ligeros (probablemente azufre , oxígeno o silicio ) en el límite interno del núcleo a medida que crece, calor latente de cristalización en el límite interno del núcleo, y radiactividad de potasio , uranio y torio. [6]
En los albores del siglo XXI, el modelado numérico del campo magnético de la Tierra no se ha demostrado con éxito. Los modelos iniciales se centran en la generación de campos por convección en el fluido núcleo externo del planeta. Fue posible mostrar la generación de un campo fuerte similar a la Tierra cuando el modelo asumió una temperatura uniforme de la superficie del núcleo y viscosidades excepcionalmente altas para el fluido del núcleo. Los cálculos que incorporaron valores de parámetros más realistas produjeron campos magnéticos que eran menos parecidos a la Tierra, pero indicaron refinamientos del modelo que, en última instancia, pueden conducir a un modelo analítico preciso. Las ligeras variaciones en la temperatura de la superficie del núcleo, en el rango de unos pocos milikelvins, dan como resultado aumentos significativos en el flujo convectivo y producen campos magnéticos más realistas. [7] [8]
La teoría del dínamo describe el proceso a través del cual un fluido giratorio, convectivo y conductor eléctrico actúa para mantener un campo magnético. Esta teoría se utiliza para explicar la presencia de campos magnéticos de duración anómala en cuerpos astrofísicos. El fluido conductor en el geodinamo es hierro líquido en el núcleo exterior, y en la dínamo solar es gas ionizado en la tacoclina . La teoría del dínamo de los cuerpos astrofísicos utiliza ecuaciones magnetohidrodinámicas para investigar cómo el fluido puede regenerar continuamente el campo magnético. [9]
