Magnetismo Terrestre

Aparte de la politica, la ciencia es un tema que me gusta es por esto que hoy agrego esta informacion acerca del magnetismo, son las notas de una exposicion que hize para mi clase de electricidad y magnetismo, es bueno saber un poco de todo ; )

 

MAGNETISMO TERRESTRE

 

¿Qué  sucede con el planeta Tierra? No se sabe a ciencia cierta por qué la Tierra es un imán o posee campo magnético. La configuración del campo magnético terrestre es como la de un potente imán de barra colocado cerca del centro de la Tierra, con el polo sur magnético en el hemisferio norte y por lo tanto el polo norte magnético cerca de Australia. Pero nuestro planeta no es un trozo de hierro magnetizado como el imán de barra. Está demasiado caliente para que lo átomos individuales permanezcan alineados

 

¿Cómo genera la Tierra su campo magnético? El núcleo terrestre es líquido. Se trata de un magma muy caliente, un material conductor. Como el planeta gira, dicho magma también lo hace, aunque no de manera uniforme. Una rotación no uniforme de un material conductor crea una dínamo, y es ella la que da lugar al campo magnético terrestre, que presenta un polo Norte y un polo Sur; los polos del campo geomagnético no siempre han estado en el mismo lugar,  a veces ellos invierten su posición. Se ha descubierto que cuando esto ha sucedido, grandes grupos de seres vivos se han extinguido entre cada período de inversión, como por ejemplo, varias familias de animales diminutos, conocidos como radiolarias, que viven en la profundidad del océano

 

¿Cuál es su importancia? El campo magnético de la tierra protege o a los habitantes de la Tierra de tormentas de viento solar. Las líneas de fuerza magnéticas, las cuales parecen un poco como una barra aplastada de un imán, desvían las partículas cargadas del Sol a fin de que no golpeen nuestra atmósfera de frente. |
La vida como nosotros la conocemos depende de este escudo magnético. Marte, que tiene poco o ningún campo magnético, – se piensa – ha perdido mucho de sus antiguos océanos y su atmósfera hacia el espacio. Esta pérdida fue causada, al menos en parte, por el impacto directo del viento solar en la alta atmósfera de Marte, se supone que Venus paso por la misma situación.

El campo magnético de la Tierra protege al planeta y guía a muchas de sus criaturas: pájaros, peces y  animales que migran utilizando la estabilidad del campo magnético como asistente de navegación.

 

Tanto las aves migratorias como las palomas mensajeras carecen de brújulas y mapas, y sin embargo poseen un sorprendente sentido de orientación. ¿Qué mecanismo emplean dichas aves para no perderse? Algunos estudios han demostrado que las aves utilizan la posición del Sol (o las estrellas, en el caso de vuelos nocturnos) o el campo magnético terrestre para orientarse. En un experimento realizado por científicos de la Universidad de Cornell (EE UU), se trasladó un grupo de palomas a unos 80 kilómetros de su hábitat. A sus espaldas, se adosaron unas plaquitas, algunas de latón y otras de material magnético. Al estar el día muy nublado, podía excluirse la orientación por el Sol y, así, evaluar el papel desempeñado por el campo magnético terrestre en su orientación. En el experimento, todas las palomas con placas de latón regresaron a sus hogares; no, en cambio, aquellas a las que se adosaron placas magnéticas… Por el contrario, al repetirse el experimento en un día soleado regresaron todas las palomas. De esto se dedujo que el mecanismo de orientación fundamental para las palomas es el Sol, y que sólo en casos en que dicha referencia no resulta accesible (en días nublados, por ejemplo), lo hacen mediante el campo magnético terrestre.

 

Las causas de esta sensibilización al magnetismo terrestre no están firmemente establecidas. Según dos biólogas de la Universidad de Francfort, la piel que recubre parte del pico de las palomas mensajeras contiene pequeñas cantidades de magnetita, mineral de óxido de hierro que reaccionaría de forma similar a la aguja de una brújula, facilitándoles mantener el rumbo…

Pese a que el campo magnético terrestre posee una intensidad pequeña (0,5 gauss), son diversos los animales que, de uno u otro modo, dependen total o parcialmente de éste para su orientación: desde bacterias magnetotácticas, que viven en el fondo de los pantanos y aguas cenagosas, a abejas, termitas, hormigas, aves migratorias, o tortugas. La causa final se debería a la presencia de partículas magnéticas en sus organismos. Así, por ejemplo, se ha encontrado magnetita en el abdomen de abejas o en el cráneo de pichones y atunes de aleta amarilla. Existen indicios de la presencia de partículas superparamagnéticas en estos individuos (en las abejas, en particular) que podrían responder rápidamente a variaciones del campo magnético. De esta forma, dispondrían de una especie de sensor de la variaciones magnéticas del ambiente durante el vuelo.

La orientación magnética en los insectos sociales, como las hormigas, avispas, abejas y termitas, ha recibido considerable atención en los últimos años.

Una de las hipótesis más populares es que la magnetita, un imán natural que ha sido encontrado en abejas (Apis mellifera) y hormigas (Solenopsis sp. y Pachycondyla marginata), puede desempeñar el papel de sensor magnético involucrado en el fenómeno de magnetorecepción.

A pesar de relatos bastante antiguos sobre la migración de ciertas aves, sólo desde la segunda mitad del siglo XX se realizan estudios sistemáticos sobre la capacidad migratoria de éstas, y en particular, sobre su capacidad de orientarse detectando el campo geomagnético. Pero, ¿qué significa detectar el campo geomagnético? Hasta hoy sólo se conoce bien la magnetotaxia, que es el mecanismo de interacción que se da entre este campo, las bacterias magnéticas y algunos organismos unicelulares; los que son acuaticos tienden a nadar guiándose por las líneas del campo magnético terrestre. Las bacterias magnetotácticas tienen la capacidad de sintetizar pequeñas cadenas de cristales de magnetita (Fe3O4) y/o greigita (Fe3S4); esto lo consiguen a partir del hierro que obtienen sin dificultad a concentraciones de 1 mg./l. Dichas bacterias magnéticas y organismos unicelulares producen partículas magnéticas suficientes para orientarlas siguiendo las líneas del campo geomagnético. Esta es una respuesta pasiva, funcionando como una brújula, donde la aguja gira alineándose con la dirección de este campo. .

En el caso de los animales superiores, como abejas, moscas, mariposas, tortugas, salamandras, salmones, atunes, ballenas, delfines, tiburones, palomas, etc., los diferentes mecanismos de detección del campo magnético son poco conocidos. En varias de estas especies se han encontrado partículas de material magnético biomineralizado, en general magnetita, que es el óxido de hierro magnético más común en la naturaleza, con tamaños de aproximadamente cuatro a diez millonésimos de centímetro. El mecanismo de detección del campo magnético en estos animales (conocido como magnetorecepción [1]), es mucho más complicado que en los microorganismos.

Se sabe que las abejas ejecutan una danza en la colmena, tomando como referencia el campo gravitacional de la Tierra. Las abejas forrajeras, cuando regresan de una exitosa búsqueda de alimento, ejecutan una danza cuya orientación en relación a la dirección vertical de los panales de la colmena indica, a las otras abejas, la localización de la fuente de alimento. El ángulo entre la dirección de la danza y la vertical indica el ángulo entre la fuente de comida y el Sol, por otro lado, cuando un enjambre de abejas deja la colmena original, abejas obreras de este enjambre construyen nuevos panales en la misma dirección magnética de la colmena anterior. Son necesarios campos magnéticos relativamente fuertes para destruir esta orientación de los panales.

Las preguntas, aún sin respuesta, son: ¿Cómo hacen esto las abejas? ¿Cuál es la naturaleza de su sensor magnético? Como ya fue mencionado, la hipótesis más probable para la magnetorecepción, en el caso de la abeja Apis mellifera, esta basada en la presencia de nanopartículas de magnetita en su abdomen. Las propiedades magnéticas de estas partículas dependen de su tamaño y forma. En general, cada partícula tiene un comportamiento magnético diferente, ya que mientras las de mayor tamaño están permanentemente magnetizadas, las menores con tamaños por debajo de un cierto tamaño crítico, pueden modificar su vector de magnetización y aún perder la magnetización por variaciones en la temperatura, sin que estas partículas se muevan. Así, estas últimas responden rápidamente a variaciones del campo magnético, pudiendo de esta forma, desempeñar el papel de sensor de la variaciones magnéticas del medio ambiente durante el vuelo de las abejas.

Los resultados con Resonancia Paramagnética Electrónica confirman la presencia de partículas superparamagnéticas aisladas de magnetita, así como de agregados de las mismas en el abdomen de abejas Apis sp.

Hormigas: A pesar de las diferencias de cada especie en cuanto al proceso de descubrir y transportar alimento a la colonia, lo que ellas tienen en común es que dejan el nido y exploran las áreas alrededor del mismo, dando vueltas en un patrón aleatorio hasta encontrar alimento, momento en el cual regresan al nido, marcando el camino de vuelta con feromonas características de cada colonia. Este camino de regreso es recto en la dirección de la salida del túnel, independientemente de lo azaroso del camino empleado en la búsqueda de alimento. Es bastante claro que ellas deben ser sensibles a las diferentes fuentes de información existentes en la naturaleza, como la posición del Sol, la polarización de la luz celestial, el patrón geométrico que las ramas de los árboles forman en el techo celeste, el paisaje del horizonte cercano y el campo geomagnético, entre otras.

Las hormigas pueden usar la información direccional del vector de campo geomagnético como una referencia espacial para la orientación. Esto significa que las hormigas son capaces de usar la dirección y el sentido del campo para regresar a un lugar específico.

 Se ha estudiado esta respuesta de las hormigas a campos magnéticos: al colocar imanes intensos cerca de nidos artificiales de hormigas Acromyrmex octospinosus, éstas evitaban las regiones cercanas a los imanes. Otra especie de hormigas, las Formica rufa, fueron condicionadas a buscar alimento en la dirección Norte magnética. Al alterar dicha dirección, la mayoría de las hormigas fueron a buscar alimento hacia el nuevo Norte magnético. Esto significa que las hormigas son capaces de usar la dirección y el sentido del campo para desplazarse a un lugar específico.

Sin embargo, son necesarios más estudios para verificar esta hipótesis.

Se ha confirmado la presencia de material magnético en las mismas. Una especie interesante es Pachycondyla marginata que muestra un comportamiento migratorio. Ellas se encuentran al sudeste de Brasil. Un analisis de las rutas anuales de migración de varias colonias muestra una preferencia para escoger rutas de migración en un eje desviado aproximadamente 12º del eje Norte-Sur magnético. Estos resultados sugieren la capacidad de esta hormiga para utilizar la información del campo geomagnético durante el proceso de migración, la hipótesis ferromagnética de la magnetorecepción puede ser aplicada a esta hormiga. Además del abdomen, la cabeza también puede estar involucrada en el proceso de magnetorecepción, debido a la presencia de estas nanopartículas en la misma.

Una característica importante de la magnetorecepción y de los sensores magnéticos biomineralizados es que son específicos de cada especie. Aún existe un largo camino por recorrer para la comprensión total de este tipo de mecanismo, tomando en cuenta los pocos datos existentes y la enorme diversidad de especies. Aunque se están estudiando comportamientos relacionados con campos magnéticos aplicados en hormigas y abejas, es necesario que, paralelamente, se estudien las características y las propiedades magnéticas del material biomineralizado, para que modelos más adecuados sean propuestos.

 

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