23 - Introducción (Magnetometría)
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.
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-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
🧭 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.
📚 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.
🔗 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
💡Campo Magnético de la Tierra
💡Declinación Magnética
💡Brújula
💡Núcleo Terrestre
💡Dipolo Incluido
💡Modelo de Dynamo
💡Campo Potencial
💡Permeabilidad Magnética
💡Vector de Densidad de Corriente
💡Sistema Internacional de Unidades
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.
Transcripts
bienvenidos a la segunda unidad del
curso en esta unidad vamos a hablar de
la magnitud métrica que es una técnica
de exploración geofísica que me permite
identificar estructuras enterradas
principalmente estructuras de tipo
geológico como yacimientos minerales
pero también estructuras de tipo
antropogénico es decir estructuras
creadas por el hombre por lo que es una
técnica muy utilizada en la arqueometría
damos de manera general los temas que
vamos a analizar en esta segunda unidad
del curso que van a ser los principios
físicos las unidades de medida los tipos
de levantamiento y cuáles son los
equipos de medición que vamos a utilizar
en esta imagen se muestra de manera
esquemática cuál es el campo magnético
de la tierra como saben la tierra genera
un campo magnético que nos protege de la
radiación solar la cuales nos sirve para
la mayoría de los seres vivos y sin este
campo magnético al menos la vida no
existiría como la conocemos como ven en
esta ilustración tenemos que las líneas
de campo magnético salen del polo sur y
entran por el polo norte esto nos genera
un efecto que es muy llamativo que son
las auroras boreales
brevemente hacia el final de esta unidad
y vean que tiene una inclinación que va
a ser diferente a la de el eje de
rotación en la unidad anterior hablamos
de la inclinación que tiene la tierra
que actualmente es de 23 grados y medio
pero en caso del campo magnético el eje
de rotación de la piel punto donde las
líneas de campo magnético entran a la
superficie en un ángulo de 90 grados no
coinciden en crear hay una diferencia de
aproximadamente 11.5 grados aunque como
veremos este número cambia con mucha
mayor rapidez que la inclinación del eje
de rotación por lo que vamos a tener dos
puntos geográficos que van a ser
diferentes uno va a ser el norte
geográfico y el otro va a ser el norte
magnético vamos a hablar de la historia
de manera muy breve las primeros
indicios del estudio del campo magnético
ocurrieron hacia el ciclo 12 en china
donde se desarrolló la brújula
principalmente para la navegación
posteriormente hacia el año 2600
gilbert postuló la existencia de un imán
gigante en la tierra que produciría este
campo magnético el cual alineaba las
brújulas hacia el norte 100 años más
tarde hacia en 1701 edmond halley
publica el primer mapa de declinación
conocido como tabú la náutica vamos a
definir formalmente la declinación más
adelante sin embargo en este momento no
está introducirá este concepto la
declinación es el ángulo que va a
existir entre el norte magnético y el
norte geográfico joven estranguló es muy
importante para la navegación y no va a
ser constante en toda la tierra como
saber un momento cambia
considerablemente en diferentes partes
de la tierra y del océano y en 1838 a
frederic a modelos matemáticos más
importantes de la historia demostró que
casi toda la totalidad del campo
magnético es de origen interno y usando
datos de la época de hace casi 200 años
observó que se podía modelar a través de
un dipolo inclinado a 11 grados
vamos a ver en un momento lo que es un
dipolo pero en él
propuesto que se podía modelar esta
forma y esta inclinación de 11 grados
hace casi 200 años este es el mapa
publicado por el monje lee les pido que
hagan una pequeña pausa y un zoom para
crear las líneas que indican cuál va a
ser en un determinado punto de la tierra
la declinación es decir la brújula nueva
apuntará hacia el norte geográficos
nueva apunta al norte magnético pero
esta diferencia entre el polo geográfico
y el porte magnético observado a una
cierta longitud y latitud no va a ser
constante como ven este mapa era de suma
importancia para la navegación pero
nuestros datos históricos
richard forman en 1906 y viendo también
ambos sismólogos bastante destacados
demostrado la existencia de un núcleo
externo de baja viscosidad en otras
palabras lo que descubrieron es que el
núcleo externo de la tierra era líquido
es un descubrimiento sumamente
importante y a partir de la abundancia
de los elementos metálicos
principalmente obtenidos a través del
análisis de los meteoritos es inferior
que el núcleo estaba formado de estos
dos elementos
por ciento de los elementos que forman
el núcleo interno es de hierro y níquel
más un 10% de otro elemento que no se
sabe con certeza qué elementos es un
tema de investigación
activo en la actualidad y en 1936
engel una mujer de origen donde se hizo
un descubrimiento sumamente importante
fue la existencia de un núcleo interno
sólido y esto nos permitió de una manera
tener los elementos necesarios para
modelar de mejor manera cómo es que se
forma el campo magnético en los años 40
conocido como teddy propuso el modelo
del incriminado que es una teoría de las
pruebas hablar seriamente de este
acuerdo y es la que me permite entender
por qué existe el campo magnético
vamos a ver algunas similitudes y
diferencias del campo grande métrico que
vimos en la primera unidad del campo
magnético
ambos son campos potencial es decir yo
puedo definir una función en el caso de
la gravedad era energía por unidad de
masa en este caso va a ser energía por
unidad de carga
por lo que expongo aplicarles las
ecuaciones de la plaza y de pasan de
estas respuestas que hemos hablado hasta
el momentos en que términos generales
están explicadas en el diagrama que ven
al fondo de sus pantallas y que me dice
que el aplasia no de un potencial en el
caso de la gravedad que va a ser igual a
la ecuación de paso va a ser igual a 4
pi roque la densidad toda la constante
gravitacional en el caso del campo
magnético en la playa no siempre va a
ser igual a cero y esto va a tener
implicaciones muy importantes vamos a
verlo con palabras que consiste en las
ecuaciones de razón y las ecuaciones de
la plaza y régimen que yo tengo una masa
la masa en mi apuntador
yo lo encierro en una superficie
imaginaria y en la plaza no lo podemos
transformar a una integral de superficie
y podemos ver el número de líneas de
campo que entran entonces en el caso de
la gravedad va a ser igual a 4 veces
piporro por g porque siempre vamos a
tener líneas de campo que entran y que
están apuntando hacia la masa en el caso
del magnetismo va a ser
considerablemente
de igual manera que mi apuntador es un
pequeño mal yo tengo una superficie
imaginaria representada por el manu en
este caso las líneas de campo que va a
generar mi mano y que atraviesa la
superficie va a ser las mismas mientras
van a ser las mismas pesar es por eso
hacer igual con cero y de igual manera
va a funcionar si yo tengo mi superficie
que engloba a mi fuente en nuestro caso
de igual manera la línea de campo que
sale van a ser iguales a la línea de
campo que entra la tercera conocer como
ecuaciones de paso y ecuaciones del
aplasto espectivamente en ambos casos
podemos hacer una expansión hemisféricos
armónicos para modelar el campo
potencial si sacamos el gradiente vamos
a tener el paso de la gravedad para
hacer la aceleración breve métrica y en
el caso del magnetismo vas a obtener el
campo magnético en ambos casos se puede
reducir a una geometría simple pero es
tan necesario componentes de mayor orden
para obtener una buena descripción del
campo en este caso del campo magnético y
cuando hablamos de gravedad vivimos
que casi el 100 por ciento de la
gravedad observada corresponde a la
gravedad producida por una esfera las
pequeñas desviaciones que calculamos las
obtuvimos a partir de considerar que era
una elipsoide y la distribución entera
de masas pero casi la mayor parte era
producida por la esfera a diferencia de
el punto magnético lo vas a existir en
vídeos posteriores necesitamos la mayor
parte para ser el de polo pero también
seamos otros términos de mayor orden
para poderlo calcular con mejor
precisión vamos a ver las diferencias en
gravedad las masas siempre van a ser
positivas al menos en la física clásica
todas las masas son positivas no tenemos
más a las negativas y el magnetismo
también el marxismo clásico vamos a ver
que tenemos que tener cargas pueden ser
positivas o negativas las cargas
eléctricas pero las cargas magnéticas
siempre van a estar acompañadas de una
carga positiva magnética y una carga
negativa magnética esto al menos
matemáticamente se ha observado que no
hay nada que contradiga la existencia de
médicamente cargas positivas o negativas
pero no se han observado en la
naturaleza al menos hasta ahora y el
campo gravitacional va a saber que cae
en 1 sobre r y la atracción
gravitacional entre 1 sobre al cuadrado
en cambio el potencial magnético de
polar va a decaer entre 1 sobre el
reparado mientras que el campo magnético
va a decaer más rápidamente que va a ser
1 / r al cubo y vamos a ver que la
dirección y fuerza del campo magnético
varía con el tiempo debido a procesos
internos y también a procesos externos
principalmente a la influencia del sol
del campo magnético producido por el sol
por último vas a ver que la variación
del campo magnético para quedar
registrado en las rocas etb es un
resultado muy importante y que vamos a
discutir más adelante cuando la roca se
enfría por debajo de lo que se conoce
como la temperatura de curicã son
aproximadamente unos 500 grados sentido
en las rocas de la superficie con lassad
mista muy por debajo de los 500 pero en
el manto la presión induce que tengamos
temperaturas mucho mayores
a estos 500 grados por lo que no
tendremos campos magnéticos en el manto
conoces
en un vídeo próximas ecuaciones ven cómo
podemos escribir el potencial magnético
a través de una sumatoria de estrictos
armónicos si lo comparan con la ecuación
que habíamos obtenido anteriormente para
el aporte habitacional ven que es una
ecuación n mucho más compleja tenemos
elementos que no habíamos considerado
anteriormente y que en este caso sirva
hasta tener que considerar esto se puede
escribir de una manera relativamente más
simple usando lópez como se jugó en la
notación de einstein que dice que el
índice repetidos va a indicar una suma y
se puede escribir de esta forma donde
los factores y bien van a corresponder a
contribuciones de fuentes internas pero
también a contribuciones de fuentes
externas a diferencia de la gravedad no
vamos a tener el igual a cero en este
caso en la gravedad el igual a cero
corresponde a la espera que si lo
consideramos en este caso esos términos
no lo vamos a considerar porque no
tenemos monopolos como lo discutimos
anteriormente estas son algunas de las
variables que vamos a utilizar en esta
unidad joven es bastante más complejo
anteriormente únicamente teníamos el
potencial habitacional y la acelera
ahora tenemos un mayor número de campos
vectoriales y propiedades
anteriormente para la gravedad
únicamente habíamos confiado la densidad
ahora vamos a considerar al menos tres
elementos más vamos a mencionarlos
brevemente voy a tener la fuerza
magnética si ustedes han sostenido dos
imanes en sus manos sabrán que hay una
fuerza magnética entre ellas que va a
ser pies se junten o se repelan
dependiendo de cómo estén orientados
vamos a tener el campo de inducción
magnética y el campo de intensidad
magnético en el próximo vídeo va a saber
en qué se diferencian estos dos campos
que son los dos campos podemos estudiar
principalmente y la magnetización la
meditación tiene que ver con el campo
producido por el material y el vector jk
se conoce como densidad de corriente es
lo que realmente medimos en amperes y
conocemos el área usted tiene un cable
conocen el área es pueden conocer la
corriente eléctrica que pasa por este
cable de manera vectorial se conoce como
vector de densidad de corriente y la
super del material va a ser la
susceptibilidad la permeabilidad
magnética y la permitida- eléctrica las
cuales vamos a
discutir de manera formal en el próximo
vídeo bien que vas a tener diferentes
unidades dependiendo si utilizamos el
sistema internacional o el sistema de gs
que este centímetro gramo segundo aunque
actualmente la comunidad científica
utiliza preferentemente el sistema
internacional si ustedes observan
artículos relativamente no tan recientes
vean que en algunos libros o artículos
utilizan el sistema sé que es esta es
una tabla más completa que me muestra
las diferentes unidades que podemos
utilizar ya sea si utilizamos el sistema
internacional o el sistema de gs y cuál
es el factor de conversión que vamos a
utilizar en este momento no vamos a
definir a detalle cada uno de ellos lo
vamos a hacer durante el desarrollo de
la unidad vamos a ver algunos de los más
importantes como es el flujo magnético
que lo ven en la segunda línea que es el
jueves que es la cantidad de líneas de
campo que tenemos lo dividimos por la
unidad de área vamos a tener lo que son
los tests
qué vas a utilizar principalmente
visiten otras unidades que se pueden
utilizar en un momento dado aunque las
unidades pueden parecer complicadas
debido al uso de diferentes temas de
unidades únicamente dependen de cuatro
dimensiones que hacerla más a la
longitud el tiempo y la corriente en
esta plaza y vamos a utilizar las
unidades del sistema internacional y se
pueden definir como lo ven en nuestra
tablet es todo por este vídeo en el
próximo vídeo vamos a ver las ecuaciones
que rigen el campo magnético de la
tierra
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