23 - Introducción (Magnetometría)

Antonio Dominguez

13 Mar 202113:42

Summary

TLDRLa unidad del curso se enfoca en la magnitud métrica, una técnica de exploración geofísica utilizada para identificar estructuras geológicas y antropogénicas como yacimientos minerales y estructuras creadas por el hombre, respectivamente. Se discuten los principios físicos, unidades de medida, tipos de levantamiento y equipos de medición. Se explora el campo magnético de la Tierra, su importancia para la vida, y cómo las líneas de campo generan fenómenos como las auroras boreales. La historia del estudio del campo magnético incluye el desarrollo de la brújula, la teoría del imán gigante de Gilbert, y la creación del primer mapa de declinación por Edmond Halley. La declinación, esencial para la navegación, varía con el tiempo y el espacio. Los modelos matemáticos de Frederic y el descubrimiento de un núcleo externo líquido de la Tierra por Richard y otros científicos son destacadas. Se aborda la teoría del campo magnético, comparando el campo magnético con el campo gravitacional y destacando sus diferencias en términos de fuerza y variabilidad. Finalmente, se mencionan las implicaciones de la magnetización en las rocas y cómo el campo magnético varía con el tiempo debido a factores internos y externos, lo que es crucial para la arqueometría y otras disciplinas.

Takeaways

🌌 La magnitud métrica es una técnica de exploración geofísica utilizada para identificar estructuras enterradas, incluyendo yacimientos minerales y estructuras antropogénicas.
🧲 La Tierra genera un campo magnético que protege a la vida de la radiación solar y es esencial para la navegación, causando fenómenos como las auroras boreales.
🧭 La brújula fue desarrollada en China durante el ciclo 12 y más tarde, en el año 2600, Gilbert postuló la existencia de un imán gigante en la Tierra.
🌐 Edmond Halley publicó el primer mapa de declinación magnética en 1701, que es crucial para la navegación y varía en diferentes partes del mundo.
🌟 La declinación magnética es el ángulo entre el norte magnético y el norte geográfico, y es un concepto importante para la navegación y la exploración geofísica.
🔬 En 1839, Frederic y modelos matemáticos importantes mostraron que casi todo el campo magnético es de origen interno y se puede modelar a través de un dipolo inclinado.
🌐 En 1906, Richard y otros sismólogos descubrieron que el núcleo externo de la Tierra es líquido, lo que influye en la generación del campo magnético.
🔋 Se cree que el núcleo interno de la Tierra está formado principalmente por hierro y níquel, con un 10% de otro elemento no identificado, y es un tema de investigación activa.
🔵 La teoría del campo magnético propuesta en los años 40, conocida como el modelo de Teddy, permite entender cómo se forma el campo magnético en la Tierra.
⚙️ El campo magnético y la gravedad son campos potenciales, pero el campo magnético es más complejo y varía con el tiempo debido a procesos internos y externos.
📉 El potencial magnético se ve afectado por la influencia del sol y se registra en las rocas a través de la magnetización, lo que es crucial para la arqueometría y la geofísica.

Q & A

¿Qué es la magnitud métrica y cómo se utiliza en la exploración geofísica?
-La magnitud métrica es una técnica de exploración geofísica que permite identificar estructuras enterradas, incluyendo yacimientos minerales y estructuras antropogénicas. Se utiliza ampliamente en la arqueometría y en la detección de estructuras geológicas.
¿Cuál es la función principal del campo magnético terrestre?
-El campo magnético terrestre tiene como función principal proteger a la Tierra de la radiación solar, siendo esencial para la vida tal como la conocemos.
¿Cómo se define la inclinación magnética de la Tierra?
-La inclinación magnética de la Tierra se refiere a la diferencia en ángulo entre el norte geográfico y el norte magnético. Actualmente, esta diferencia es de aproximadamente 11.5 grados.
¿Quién fue Edmond Halley y qué contribuyó a la comprensión del campo magnético terrestre?
-Edmond Halley publicó el primer mapa de declinación magnética en 1701, conocido como 'Tabula Nautica', que fue fundamental para la navegación y la comprensión del campo magnético terrestre.
¿Qué descubrieron Richard y Sismólogo en 1906 sobre el núcleo terrestre?
-Richard y Sismólogo descubrieron en 1906 que el núcleo externo de la Tierra era líquido, un hallazgo significativo para la geología y la comprensión de la génesis del campo magnético terrestre.
¿Qué modelo matemático fue importante para entender la estructura del campo magnético terrestre?
-En 1838, Frederic提出了一个重要的数学模型， que demostró que casi toda la totalidad del campo magnético es de origen interno y que podía ser modelado a través de un dipolo inclinado a 11 grados.
¿Cómo se relacionan las ecuaciones de Gauss y Faraday con el campo magnético terrestre?
-Las ecuaciones de Gauss y Faraday son fundamentales para entender el campo magnético terrestre, ya que permiten describir las propiedades de los campos potenciales y cómo varían en función de la distribución de las cargas y las masas.
¿Por qué la gravedad y el magnetismo tienen diferentes leyes de distancia?
-La gravedad sigue una ley de 1 sobre r al cuadrado, mientras que el potencial magnético y el campo magnético disminuyen con 1 sobre r y 1 sobre r al cubo, respectivamente. Esto se debe a las diferencias fundamentales en las fuerzas y en la naturaleza de las cargas involucradas.
null
-null
¿Qué son las rocas etb y cómo están relacionadas con el campo magnético?
-Las rocas etb son rocas que contienen un registro del campo magnético terrestre en su momento de formación. Cuando se enfría por debajo de la temperatura de curie, registran el campo magnético existente en ese momento, lo que es muy importante para la paleomagnetismo.
¿Cuáles son las principales diferencias entre las cargas eléctricas y las cargas magnéticas?
-Las cargas eléctricas pueden ser positivas o negativas, mientras que las cargas magnéticas siempre están acompañadas de una carga positiva y una carga negativa. Además, las cargas magnéticas no se han observado en forma aislada en la naturaleza, a diferencia de las cargas eléctricas.
¿Qué son las ecuaciones de Maxwell y cómo se aplican en el estudio del campo magnético terrestre?
-Las ecuaciones de Maxwell son un conjunto de cuatro ecuaciones que describen la relación entre los campos eléctricos y magnéticos y sus fuentes. En el estudio del campo magnético terrestre, se utilizan para modelar y entender cómo los materiales afectan el campo magnético y cómo este interactúa con la Tierra.
¿Qué es la magnetización y cómo se relaciona con el campo magnético?
-La magnetización es la magnitud que indica el grado de magnetización de un material en respuesta a un campo magnético. Se relaciona con el campo magnético a través de la densidad de corriente magnética, que es lo que se mide en amperes y que está asociada con el vector de la magnetización.

Outlines

00:00

🧭 Introducción a la Magnitud Métrica y su importancia en la Arqueometría

El primer párrafo introduce la segunda unidad del curso y se centra en la magnitud métrica, una técnica de exploración geofísica utilizada para identificar estructuras enterradas, tanto geológicas como antropogénicas. Se menciona su relevancia en la arqueometría y se ofrece una visión general de los temas a tratar, como los principios físicos, las unidades de medida y los equipos de medición. Además, se explora la generación del campo magnético terrestre, su importancia para la vida y la diferencia entre el norte geográfico y el norte magnético. La historia del estudio del campo magnético también es resaltada, desde los primeros indicios en China hasta los modelos matemáticos desarrollados en el siglo XIX.

05:02

📚 Campo Magnético y sus Similitudes con el Campo Gravitacional

Este párrafo profundiza en las similitudes y diferencias entre el campo magnético y el campo gravitacional. Se discute cómo ambos campos son potenciales y se pueden modelar matemáticamente, pero también se destacan las diferencias fundamentales, como las cargas magnéticas y la variación del campo magnético con el tiempo. Se mencionan conceptos como la fuerza magnética, el campo de inducción magnético, la intensidad magnética, la magnetización, la susceptibilidad magnética y la permeabilidad eléctrica. Además, se habla sobre las unidades de medida en el sistema internacional y el sistema de Gauss-CGS, y cómo estas unidades están relacionadas con las dimensiones de longitud, tiempo y corriente.

10:04

🔗 Ecuaciones y Modelos del Campo Magnético Terrestre

El tercer párrafo se enfoca en las ecuaciones que rigen el campo magnético de la Tierra, destacando la complejidad de la ecuación en comparación con la del campo gravitacional. Se menciona el uso de la notación de Einstein para simplificar la escritura de estas ecuaciones, y se destaca la consideración de fuentes internas y externas al campo magnético. Se habla de la fuerza magnética, el campo de inducción magnético, el campo de intensidad magnético y la magnetización. Además, se abordan las diferencias entre el campo gravitacional y el magnético, en términos de la distribución de masas y cargas, y cómo estas diferencias afectan la forma en que los campos se desvanecen con la distancia. Finalmente, se menciona la importancia del registro de variaciones del campo magnético en las rocas y su relevancia en futuras discusiones.

Mindmap

Keywords

💡Magnitud Métrica

La magnitud métrica es una técnica de exploración geofísica utilizada para identificar estructuras enterradas, incluyendo yacimientos minerales y estructuras antropogénicas. Es fundamental en la arqueometría y permite a los investigadores visualizar lo que está oculto bajo la superficie de la tierra.

💡Campo Magnético de la Tierra

El campo magnético de la Tierra es generado por el planeta y es esencial para proteger a la vida de la radiación solar. Este campo tiene una inclinación distinta a la del eje de rotación terrestre, lo que resulta en la creación de fenómenos naturales como las auroras boreales.

💡Declinación Magnética

La declinación magnética es el ángulo que existe entre el norte magnético y el norte geográfico. Es un concepto crucial para la navegación, ya que no es constante y varía en diferentes partes del mundo, lo que requiere de conocimientos precisos para la orientación correcta.

💡Brújula

La brújula es un instrumento que se desarrolló en China hacia el siglo XII, y su función principal es ayudar en la navegación al alinearse con el norte magnético de la Tierra. En el contexto del video, la brújula es un ejemplo histórico de cómo el estudio del campo magnético ha influido en la tecnología.

💡Núcleo Terrestre

El núcleo terrestre es una parte esencial del planeta, compuesto en su mayoría por hierro y níquel, y es responsable de generar el campo magnético de la Tierra. Su descubrimiento como líquido por Richard y Sismólogo en 1906 fue un hito en el entendimiento de la dinámica del campo magnético terrestre.

💡Dipolo Incluido

Un dipolo inclinado es una representación teórica del campo magnético de la Tierra, donde se asume que el campo proviene de un imán magnético inclinado. Este modelo fue propuesto por Frederic y ha sido fundamental para entender cómo se distribuye el campo magnético en la Tierra.

💡Modelo de Dynamo

El modelo de dynamo, propuesto en los años 40 por Teddy, es una teoría que explica la generación y la perpetuación del campo magnético terrestre a través de movimientos en el núcleo líquido de la Tierra. Es una parte integral de la comprensión de por qué existe el campo magnético.

💡Campo Potencial

Un campo potencial, como el de gravedad o el magnético, permite definir una función matemática que describe la fuerza a una distancia dada. En el caso del campo magnético, se relaciona con la energía por unidad de carga, y es esencial para las ecuaciones de Maxwell que describen la electromagnetismo.

💡Permeabilidad Magnética

La permeabilidad magnética es una propiedad de un material que indica su capacidad para transmitir un campo magnético. Es una de las variables clave en el estudio del magnetismo y es fundamental para entender cómo los materiales interactúan con el campo magnético terrestre.

💡Vector de Densidad de Corriente

El vector de densidad de corriente, representado por J, es una cantidad que describe la cantidad de corriente eléctrica que fluye a través de una unidad de área en una dirección específica. Es esencial para entender la magnetización de los materiales y su influencia en el campo magnético.

💡Sistema Internacional de Unidades

El sistema internacional de unidades (SI) es el sistema de medida moderno y estándares internacionales para la mayoría de las magnitudes físicas, incluidos los campos magnéticos. En el video, se menciona su preferencia en la comunidad científica y su uso para definir medidas como el flujo magnético.

Highlights

La magnitud métrica es una técnica de exploración geofísica utilizada para identificar estructuras geológicas y antropogénicas enterradas.

Esta técnica es muy utilizada en la arqueometría para encontrar yacimientos minerales y estructuras creadas por el hombre.

El campo magnético de la Tierra es generado principalmente por su núcleo y protege a la Tierra de la radiación solar.

Las líneas del campo magnético salen del polo sur y entran por el polo norte, lo que causa efectos como las auroras boreales.

La inclinación del campo magnético varía con el tiempo y es diferente a la inclinación del eje de rotación de la Tierra.

El estudio del campo magnético comenzó en China en el ciclo 12 con el desarrollo de la brújula para la navegación.

William Gilbert postuló la existencia de un imán gigante en la Tierra en el año 2600.

Edmond Halley publicó el primer mapa de declinación en 1701, esencial para la navegación.

La declinación es el ángulo entre el norte magnético y el norte geográfico, y es variable en diferentes partes de la Tierra.

Frederic y modelos matemáticos demuestran que el campo magnético es de origen interno y se puede modelar a través de un dipolo inclinado.

Richard y su colega descubrieron que el núcleo externo de la Tierra es líquido y está compuesto principalmente de hierro y níquel.

En 1936, se descubre la existencia de un núcleo interno sólido, lo que mejora la comprensión del campo magnético.

El modelo del núcleo externo de baja viscosidad y el modelo del núcleo interno sólido son cruciales para entender el campo magnético.

El campo magnético y la gravedad son campos potenciales y se pueden describir usando ecuaciones similares.

Las ecuaciones de Gauss y de Poisson son fundamentales para entender la distribución del campo magnético y la gravedad.

El potencial magnético varía con el tiempo debido a procesos internos y externos, incluyendo la influencia del campo magnético solar.

La magnetización de las rocas, registrada cuando se enfría por debajo de la temperatura de curie, es importante para la paleomagnetismo.

Las ecuaciones del potencial magnético son más complejas que las de la gravedad y requieren consideración de términos adicionales.

Las cargas magnéticas siempre están acompañadas de una carga positiva y una carga negativa, a diferencia de las cargas eléctricas.

El campo magnético varía con la distancia al cubo, lo que lo hace más complicado de modelar que la gravedad, que varía con el cuadrado de la distancia.

El sistema internacional de unidades se utiliza preferentemente en la comunidad científica para mediciones y cálculos relacionados con el campo magnético.