3.3. Magnetismo terrestreLlamaremos h a la componente horizontal
del vector campo magntico terrestre H, y Z a su componente
vertical. Existir la relacin H2 = h2 + Z2. As mismo llamaremos I a
su inclinacin con respecto al plano horizontal y D a su declinacin
o ngulo que forma la direccin de la componente h con el meridiano
Geogrfico del lugar (fig. III-8). x Norte Geogrfico
y
z (fig. Ill-8) Si nos fijamos en el campo magntico en un punto
de la superficie terrestre, resulta que este vara con el tiempo.
Esta variacin se presenta peridicamente y para su estudio es
necesario analizar el campo magntico terrestre en su conjunto. Se
ve que este campo terrestre se descompone en dos campos
principales:a) Campo interno: Es el preponderante, pues viene a ser
un 97% del total. Este campo presenta una variacin secular que
resulta ser de 8-y por ao, y cuyo mecanismo no es an conocido.Este
campo interno es, a su vez, la resultante de dos campos
distintos:1) Campo Geomagntico: que representa un momento magntico
tan grande que no se puede justificar por los elementos
ferromagnticos de la corteza, dado que los elementos ferromagntico
del ncleo estn a una temperatura superior a la de Curie y han
perdido su carcter de ferromagnticos. La justificacin que se
pretende dar es la rotacin de grandes cargas elctricas en el magma,
aunque queda la duda del comportamiento de los materiales de Fe-Ni,
que componen el ncleo, a las grandes presiones a que estn
sometidos. 2) Campo cortical: que es debido a los elementos de la
corteza y es el que interesa analizar en Geofsica, pues las
anomalas que presenta, al pasar de un punto a otro, nos permitirn
conocer la desigual reparticin de los materiales sobre la corteza
terrestre.b) Campo Externo: Este campo se supone producido por
corrientes inducidas en la ionosfera, al desplazarse esta con
respecto al campo terrestre. El desplazamiento de la atmsfera, se
debe principalmente al movimiento ascensional de conveccin, por
calentamiento diurno solar y a las mareas atmosfricas que por tanto
dependen de la posicin de la luna y del Sol.Este campo externo es
solo un 3% del campo total y a l se debe la periodicidad diaria del
campo terrestre, al reflejar las variaciones repetitivas de las
posiciones del Sol y la Luna.Por otra parte, la emisin solar no es
homognea y en ciertas ocasiones se produce con mayor intensidad,
dando lugar a perturbaciones irregulares en el campo magntico
terrestre, que se conocen con el nombre de tormentas magnticas.
3.4. Instrumentos empleados en la prospeccin magnticaBalanza
magntica de Schmidt:Vamos a entrar ahora en la descripcin de alguno
de los aparatos usados en los trabajos de prospeccin magntica, y
que se dedican a la medicin de las variaciones del campo magntico,
en cualquier punto de la superficie terrestre. Estos se llaman
varimetros y son aparatos con los que se mide la componente
horizontal H o la vertical Z, del campo magntico terrestre. El ms
conocido de estos instrumentos es la balanza magntica de Schmidt,
que es prcticamente igual al construido por la casa Askania y
universalmente empleado. Consiste en un imn apoyado sobre unas
gatas y pivotando cerca del centro de su masa, en forma tal que el
pequeo desequilibrio gravimtrico se compense con la correspondiente
componente magntica. La figura III-18 nos da idea de la forma de
este imn, en el modelo que mide la componente vertical.Est
constituido en realidad por dos finos imanes de acero al tungsteno
de forma rmbica, unidos entre s por un bloque de aluminio de forma
cbica. Este cubo de aluminio est provisto de dos cuchillas de
cuarzo, segn se ve en la figura III-18 de modo que el conjunto se
asemeja bastante a una balanza de precisin.Puesto que la
sensibilidad depende de la distancia entre el centro de gravedad
del sistema y el punto de apoyo, los tornillos T1 y T2, que van
provistos de tuercas y contratuercas de plata, varan dicha
sensibilidad.Sobre el cubo de aluminio hay un espejo circular E que
refleja la luz en forma tal que permite observar las variaciones
del imn.El sistema ptico consta de un pequeo plano exterior prximo
al ocular, que puede regularse de modo que refleja la luz solar a
travs de una ventana de cristal esmerilado para iluminar una placa
de reflexin colocada a 45. El rayo de luz atraviesa entonces otra
placa con una escala graduada, desciende a travs del sistema ptico,
siendo reflejada por el espejo E de la balanza y regresando a travs
del ocular al ojo del operador, a una placa fotogrfica o a una
clula fotoelctrica que enva su seal a un registrador (fig. III19),
segn se use el aparato para prospeccin o para obtener un registro
continuo de las variaciones diurnas. El instrumento est provisto de
doble envoltura con objeto de disminuir los efectos trmicos
externos.
fig. III18RegistradorClula fotoelctrica diferencial
fig. III19Debajo del centro de gravedad de la balanza puede
disponerse un imn vertical que ha de compensar las anomalas
demasiado grandes, que haran que la aguja se salga de la escala. Es
regulable la distancia a que se puede colocar este imn y se lee
fcilmente sobre una escala que lleva dicho soporte, permitiendo
conocer el valor de la compensacin (fig. III20).Independientemente
lleva una brjula con la que se determina en cada estacin el
meridiano magntico y una vez verificada esta operacin, el soporte
se fija de modo que la balanza quede encajada en su direccin.El
modelo que mide la componente horizontal es en todo similar al
anterior a excepcin de que la balanza magntica est en posicin
vertical como en la figura III21. En esta balanza que se llama
horizontal, el imn compensador se sita igualmente debajo pero en
posicin horizontal.
Regla graduada
Fig. III-20
Fig. III.21Inductor terrestreEl inductor terrestre se utiliz en
un principio por Weber para la determinacin de la intensidad y la
direccin del campo magntico terrestre y posteriormente se ha
perfeccionado hasta el punto de ser hoy uno de los aparatos con los
que se mide ms exactamente la inclinacin y declinacin de ese campo
magntico.En esencia, el aparato constituye una bobina de hilo de
cobre montada en forma tal, que su eje puede tomar cualquier
posicin en el espacio. Esto se hace por medio de una suspensin tipo
Cardan. Dicho eje est situado en el plano de las espiras (fig.
lll22).A esta bobina se la hace girar, funcionando entonces como
una pequea dinamo cuyo campo magntico es el terrestre, producindose
en ella una corriente inducida excepto cuando el eje de rotacin es
paralelo a las lneas de fuerza del campo terrestre en cuestin.La
corriente que se induce en dicha bobina se mide por un galvanmetro
sensibilsimo. Sean n el nmero de espiras, R la resultante del campo
magntico terrestre, r la resistencia total del circuito y a el rea
de una espira, tendremos, haciendo A = na, que si la bobina da una
vuelta con su eje de rotacin perpendicular a R, el galvanmetro
acusar una carga:
La sensibilidad del galvanmetro es de orden de 1 mm de la
divisin de la escala por 10-8 amp.La inclinacin del campo magntico
se mide haciendo girar la bobina con su eje de rotacin en el
meridiano magntico; variando la inclinacin de este eje hasta
conseguir que el galvanmetro no acuse paso de corriente ya que en
este caso las espiras de la bobina no cortan ningn flujo magntico y
no habr por tanto corriente inducida.Si hacemos girar la bobina con
su eje de rotacin en el meridiano magntico v en posicin horizontal,
el galvanmetro nos acusar un paso de corriente proporcional a la
componente vertical Z; si le hacemos girar con su eje de rotacin
tambin en el meridiano magntico, pero en posicin vertical la
corriente ser proporcional a la componente horizontal. Conocidos H
y Z sabemos que se puede calcular la componente total del campo
magntico terrestre.
Fig. III-22Magnetmetro de TorsinUn nuevo magnetmetro inventado
por Haalck y construido por la casa Askania, fue presentado al
Congreso de Geofsica (EAEG) de Hamburgo en mayo de 1956. Este
aparato tiene la particularidad de la sencillez, poco peso, poca
fragilidad, muy manejable, compensado de temperatura y, por todo
ello, gran rapidez operatoria.Se trata de un instrumento para la
medicin de la componente vertical y consta en Ineas generales de lo
siguiente (figs. III-23 y III-24).
Fig. III-231515
Fig. III-24Un pequeo imn (8) est suspendido formando cuerpo con
dos hilos delgados metlicos (1) y (2) en tensin. El eje de giro del
imn lo forman ambos hilos. Sus extremos van unidos a un chasis (3)
en forma de U que va sujeto a un sistema de engranajes (4) que
permite hacer girar el conjunto alrededor del mismo eje. La rueda
principal tiene una escala graduada circularmente (5). Con el botn
(6) se puede hacer girar el sistema, con lo que se producir un
momento de torsin en el hilo que sostiene el imn, por su tendencia
a orientarse en el campo magntico.Con un anteojo (7) se puede
observar la posicin del imn.El aparato se nivela fcilmente. La
torsin del hilo sirve como elemento de medida. Cuando se va a
efectuar una medicin se hace girar el sistema magntico hasta
llevarlo a su posicin horizontal variando con ello la torsin del
hilo (mtodo de cero). El ngulo de giro del bastidor se convierte as
en medida directa de la intensidad vertical. El eje del instrumento
se debe orientar hasta el Norte, pero solo prximamente pues entre
amplios lmites le afecta muy poco el no hacerlo.Tiene un
dispositivo de sujeccin automtica para el transporte. Tiene un
campo de medida directa de unas 65.000 gammas y su apreciacin es de
2,5 gammas.
