Texto de Alejandro Paredes Arriaga
Este es el primer escrito de una serie en la que estaremos platicando sobre el campo magnético de la Tierra: ¿Qué es? ¿Cómo funciona? ¿Qué implicaciones tiene en la historia humana y de la ciencia?
Para comenzar, el campo magnético terrestre (CMT, así lo abreviaremos de aquí en adelante) es un concepto que tiene muchas variables por entender y estudiar, y es mejor irlo desglosando poco a poco. Así que lo haré de una manera poco usual, en la que contaremos cómo se ha ido descubriendo paso a paso la ciencia del geomagnetismo a través de la historia humana.
Las primeras observaciones de imanes naturales son atribuidas al fundador de la filosofía griega Tales de Mileto (quien vivió del año 624 a 546 antes de la era común), refiriéndose a ellos como “piedras imán” o “piedras de carga”; aunque no dejó ningún escrito al respecto, este hecho es conocido porque lo menciona Aristóteles (384-332 a. e. c.) en su escrito titulado De Anima. Tales observó que las “piedras de cargas” podían atraer el hierro y esa capacidad de mover otro objeto era prueba de que tenían un “alma”, término que atribuía como fuerza activa de la naturaleza. Unos años después Diógenes Laercio (200-250 a. e. c.), en su obra Vidas, opiniones y sentencias de los filósofos más ilustres, hace diversas referencias a la fuerza atractiva de los imanes y que pueden influenciar a otros objetos sin necesidad de estar en contacto físico con ellos.
Uno de los grandes aportes griegos que prevalecen hasta hoy día, es el nombre de este fenómeno; llamaron a los minerales magnéticos “roca de Magnesia”, como el nombre de algún lugar entre Macedonia, Creta o Asia Menor. De ahí deriva el nombre de “magnetismo” y “magnetita” (cuya fórmula química es Fe3O4), que es el nombre del mineral más común con estas propiedades. Unos siglos después, en tierras orientales, se observaba que los objetos magnetizados no sólo se atraen, sino que también se acomodan hacia direcciones específicas. Uno de los textos más interesantes al respecto se titula Lun Hêng, escrito por Wang Chong, meteorólogo, astrónomo y filósofo chino, en el año 83 e.c. En él se lee lo siguiente: “Cuando el cucharón que controla el sur se tira al suelo, se detiene y apunta hacia el sur”, haciendo referencia a una cuchara elaborada a partir de una “piedra de imán”. De la misma forma, en el capítulo 24 del libro Mêng Chhi Pi Than (Pluma de Mengxi), escrito por Shen Kua cerca del año 1088 e.c., dice: “los magos frotan la punta de una aguja con la piedra imán; entonces es capaz de apuntar hacia el sur. Pero siempre se inclina ligeramente hacia el este, y no apunta directamente hacia el sur”.
Para explicar la importancia de las frases anteriores, primero hay que desentrañar dos términos importantes: la orientación y la declinación magnéticas. Si se acerca un imán a un clip metálico, un tornillo o a cualquier otro objeto fabricado con hierro, éste se inclinará en dirección del imán, entonces el objeto se está orientando respecto al campo magnético del imán. Ahora, pensando en que la Tierra tiene un gran campo magnético que la rodea, un objeto metálico suspendido (por ejemplo, en agua), podría orientarse respecto al norte del CMT. Esto es muy sencillo de probar, si pegas una aguja metálica con cinta adhesiva a un corcho o tapa de plástico pequeña y los ponen en un recipiente con agua, esta brújula casera flotará y la aguja se orientará con el CMT, ¡este es el fenómeno de la orientación magnética a escala planetaria!
Con esto en mente, vamos a hacer un “ejercicio pensado”. Si en este año 2020, se mide con una brújula en el centro de la Ciudad de México, esta marcará una desviación respecto al norte geográfico cercana a 4°; si se mide en Cuba la brújula marcará cerca de -5° y si se mide en California la brújula se orientará marcando 11° aproximadamente. Este fenómeno se llama declinación magnética y se debe a que el polo norte geográfico y el polo norte geomagnético no se encuentran en el mismo lugar, lo que genera una diferencia angular entre ambos polos. Esto implica que dependiendo de tu posición geográfica, la brújula se orientará diferente.
En el ejemplo anterior mencioné un año específico para las mediciones porque el polo geomagnético cambia de posición geográfica continuamente, así qué, si se mide la declinación magnética en un punto específico cada año, seguramente el valor cambia unas décimas de grado, y si se tienen mediciones por unas cuantas décadas, existe la posibilidad de que el valor de declinación aumente o disminuya dependiendo de su ubicación. En fin, lo que quiero puntualizar con esto es que el CMT tiene muchas variaciones tanto espaciales como temporales, ¿qué te parece?
Retomando los textos orientales, la frase “Cuando el cucharón que controla el sur se tira al suelo, se detiene y apunta hacia el sur” describe un utensilio tallado en magnetita —por eso podía orientarse— que apunta al sur por algo meramente cultural sobre su sistema de orientación (su sur era nuestro norte). En la frase “los magos frotan la punta de una aguja con la piedra imán; entonces es capaz de apuntar hacia el sur. Pero siempre se inclina ligeramente hacia el este, y no apunta directamente hacia el sur”, hacen referencia a un proceso llamado magnetización, en el que, si se pone en contacto un imán con un objeto de hierro, éste también obtendrá propiedades magnéticas y las irá perdiendo con el pasar del tiempo. Es aún más interesante ver que ellos conocían la ubicación del norte geográfico y notaban que sus agujas apuntaban al norte, pero con una pequeña desviación, aunque no le dieron nombre, ¡se trataban de mediciones de declinación magnética!
Avanzando en el tiempo, el Inglés Alexander Neckan (1157-1217) escribe los tratados De Utensilibus y De Naturis Rerum cerca del año 1190, en los que hace mención del uso de una aguja magnética en la navegación para indicar el norte. Este hecho es realmente importante para la historia humana y cultural, pues gracias a que los navegantes pudieron orientarse con algo más continuo que las estrellas en el cielo nocturno, se reducían las posibilidades de que los barcos se perdieran y esto dio paso a la proliferación de la navegación en altamar.
En el año 1269, Petrus Peregrinus publica el texto Epistola de Magnete, en el que explica las propiedades de los imanes basado en observaciones experimentales. La Epistola tiene dos partes, en la primera discute sobre las propiedades de los imanes, de las cuales, las cuatro más importantes son: 1) que tienen dos polos, 2) cada polo tiene una carga (o polaridad), una positiva y otra negativa, 3) las fuerzas magnéticas interactúan dependiendo de su polaridad, polos iguales se repelen y opuestos se atraen, y 4) el hecho de que no se puede aislar un polo magnético (no hay imanes monopolares). En la segunda parte discute sobre el uso técnico de los imanes, por ejemplo, la construcción de una brújula. La Epistola de Magnete puede ser considerado como el primer tratado científico de la historia, porque describe observaciones y experimentos llevados a cabo con el propósito de aclarar un fenómeno natural. Aunque no todo lo publicado en de Magnete fueron descubrimientos de Petrus, personalmente, me parece fascinante la dedicación que tuvo para observar y experimentar con los imanes, así como el hecho de que busco dejar esos conocimientos en un escrito que trascendería hasta nuestros días.
La historia del geomagnetismo está llena de episodios curiosos e interesantes, por desgracia no podemos platicar de todos aquí y en un solo texto, así que, en las siguientes notas, estaremos platicando del Viaje de Cristóbal Colón a través del océano Atlántico, sobre el descubrimiento de la inclinación magnética, los aportes de brillantes personas como Gilbert y Gauss y, porque no podría faltar, también habrá un apartado sobre el geomagnetismo en México, ya que nuestro país tiene una vasta historia en el tema.
Si quieres saber más del tema, te recomiendo estos textos: Needham, J., Ling, W., & Needham, J. (2004). Physics. Cambridge Univ. Press. Wang, C.-T. (1948). Discovery and application of magnetic phenomena in China. 1 The lodestones spoon of the Han. Chinese Journal of Archaeology, 3. Xirau, R. (2000). Introducción a la historia de la filosofía. UNAM.
Imagen de portada tomada de Jamie Street de Unsplash
Imagen del brújula tomada de Jamie Street de Unsplash
Imagen de imanes tomada de Gustavo Candido da Silva de Unsplash
Hola, me ha encantado el artículo!!. ¿Está ya subido la segunda parte? Muchas gracias.