El campo magnético terrestre se genera como consecuencia de la existencia de una capa interna y fundida en la Tierra. Dicha capa, rica en hierro y níquel, constituye el núcleo externo, siendo su propia dinámica (a modo de geodinamo) la causante del campo. A grandes rasgos, podría aproximarse a un dipolo magnético inclinado 10° respecto al eje de rotación de la Tierra y ligeramente desplazado de su centro. Este campo interno no permanece invariante en el tiempo ni en el espacio, sino que aparte de moverse sus polos varios cientos de quilómetros al año, varía también en su intensidad y polaridad, siendo relativamente frecuentes sus inversiones en el pasado geológico. Pese a que se estableció que el Polo N magnético fuese el que se encuentra cerca del Polo N geográfico, posteriormente se observó que no era así. Las líneas del campo del dipolo terrestre salen por el Sur y entran por el Norte, por lo que estrictamente, lo que nos marca una brújula es el Sur magnético (localizado actuablemente cerca del Polo N geográfico), aunque ha prevalecido la nomenclatura original.
Izquierda: Deriva observada y modelada del Polo Norte magnético. Arriba: posición real del dipolo donde las líneas de campo entran por el N geográfico (Sur del dipolo magnético con el que se aproxima el campo geomagnético) y viceversa.
El campo generado en el interior de la Tierra presenta una serie de variaciones observables en escalas de meses y años, conocida como la variación secular, como por ejemplo la deriva de los polos magnéticos a lo largo de los años. Sin embargo, cuando se empezaron a realizar las mediciones geomagnéticas, se observó cómo se producían una serie de variaciones diarias que no podían ser atribuidas al campo interno. Estas variaciones diarias son en realidad parte del denominado campo externo, mucho más débil, pero con interesantes consecuencias. Un sistema de corrientes eléctricas en la ionosfera como consecuencia de la ionización producida por el Sol en esa capa conductora de la atmósfera, así como la interacción del viento solar con la magnetosfera (la región donde queda confinado el campo geomagnético y que nos protege del viento solar) y la propia ionosfera, junto con la naturaleza conductora de la corteza y el manto terrestres, generan una serie de perturbaciones que son detectadas y estudiadas en los distintos observatorios geomagnéticos del mundo. El conocimiento de estas variaciones a lo largo del tiempo permite hacer una mejor modelización del comportamiento del campo geomagnético, y son una herramienta fundamental en disciplinas recientemente creadas como la meteorología espacial, cuya relevancia va aumentando paulatinamente.
Animación que muestra cómo se deforma la magnetosfera al impactar el viento solar sobre ella. Como se puede observar, existen dos zonas en el Norte y en el Sur donde el campo geomagnético es más débil, de manera que más fácilmente puede penetrar el viento solar. Como consecuencia de la interacción de estas partículas cargadas provenientes del Sol con la atmósfera, se generan las auroras boreales y australes.
La misión del Servicio de Ob
servación del Observatorio del Ebro en lo que respecta al magnetismo terrestre es la gestión del observatorio geomagnético del Ebro. Por otro lado, gracias a la concesión de diversos proyectos del Programa Nacional de Investigación en la Antártida, el Observatorio del Ebro también instaló y gestiona el de la Isla Livingston, en la Antártida. Estas dos estaciones forman parte de la red mundial de observatorios geomagnéticos, y contribuyen a la elaboración de modelos como el del Campo Geomagnético Internacional de Referencia (IGRF), y otros estudios de diversa índole, como los que tratan la relación Sol-Tierra, enmarcados dentro de la moderna disciplina conocida como Meteorología Espacial.
El objetivo principal de un observatorio geomagnético consiste en determinar la evolución temporal del vector campo magnético terrestre en el punto donde aquél se encuentra ubicado. Los datos de los observatorios revelan las variaciones del campo magnético en un amplio abanico de escalas temporales, desde segundos a siglos, y esto es importante para entender procesos tanto en el interior como en el exterior de la Tierra.
Los registros del observatorio geomagnético del Ebro, en Roquetes (40.8 ºN, 0.5 ºE), cuentan con más de 100 años de historia, pues se conservan registros desde el año 1910, con excepción del periodo que abarca de abril de 1938 a diciembre de 1941. Hasta el año 2000 los datos eran recogidos en formato analógico y desde entonces en formato digital. Sin embargo, buena parte de los registros clásicos de los tres elementos del campo magnético se han digitalizado utilizando un sistema desarrollado en el Observatorio. Las perturbaciones debidas a la electrificación del ferrocarril que llega a la ciudad de Tortosa hizo que, en colaboración con el Instituto Geográfico Nacional (IGN), hace unos años se ubicara otra estación variométrica en la población de Horta de Sant Joan (41.0º N, 0.3º E), a los pies de la montaña de Santa Bárbara, en la ermita de San Onofre, cercana al convento de San Salvador. En la actualidad, el observatorio cuenta con un Magnetómetro Fluxgate FGE con sensor suspendido (fabricado por el Danish Meteorological Institute) y un Magnetómetro de precesión de protones GSM19 en Horta; y un Magnetómetro Geomag M390, también equipado con un magnetómetro de efecto Overhauser GSM90, en Roquetes. La instrumentación de este registro se completa con un magnetómetro vector de protones (equipo dIdD) diseñado por el British Geological Survey. Para la observación de absolutas con periodicidad diaria se cuenta con un Declinómetro-inclinómetro (DI-flux) Zeiss 010B con sonda Fluxgate Elsec 810. Los datos del observatorio son referidos a un único punto situado en el pilar fundamental de observaciones que, desde el 1 de enero de 2012, es el de Horta de Sant Joan, quedando los registros de Roquetes como estación de reserva. El Observatorio del Ebro está integrado en la red INTERMAGNET, enviando datos diariamente al nodo de París.
El observatorio geomagnético de la Isla Livingston (62.7 ºS, 60.4 ºW) está situado en la Base Antártica Española Juan Carlos I, en el archipiélago de las Shetland del Sur, al norte de la Península Antártica. Su instalación se llevó a cabo durante las campañas antárticas 1995-1996 y 1996-1997 y se cuenta con registros desde diciembre de 1996. Se trata de un observatorio atendido durante los meses de verano austral, típicamente desde noviembre a febrero, quedando en funcionamiento automático sin intervención humana el resto del año. En cuanto a los instrumentos de medida, actualmente cuenta con tres magnetómetros de tipo variométrico: un magnetómetro vector de protones en configuración dIdD (BGS), un magnetómetro fluxgate triaxial FGE (DMI), y un magnetómetro escalar de la casa GEM Systems. Como instrumentos absolutos, dispone de un DI-flux con teodolito Carl Zeiss THEO 015B y sonda Fluxgate Elsec 810 y otro magnetómetro de protones de la casa GEM Systems.
En ambos casos, el instrumental permite muestrear el campo magnético de forma precisa a razón de una vez por segundo. La manera como se expresan las medidas del campo magnético depende del sistema de coordenadas que se utiliza para caracterizar este vector. Los dos sistemas de coordenadas más utilizados son el cartesiano y el cilíndrico. Así, se pueden medir las componentes X, Y y Z en un sistema de referencia geográfico, o equivalentemente, los elementos H (intensidad horizontal), D (declinación) y Z (intensidad vertical). La inclinación (I) o la intensidad total (F) también se suele dar.
Se puede obtener más información sobre los instrumentos de medida y tratamiento de datos de ambos observatorios en los boletines online. Para los datos, se pueden consultar los centros mundiales de datos (p.e. WDC Edinburgh), nuestros catálogos (catálogos de datos Ebro, catálogos de datos Livingston) o visualizar las variaclones actual y secular, o los magnetogramas previos (magnetogramas Ebro/Horta SJ, magnetogramas Livingston).
