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O Magnetismo e a Existência da Vida no Planeta Terra
Imãs de geladeira, autofalantes, bússolas, liquidificadores. Qualquer um já esteve em contato com fenômenos magnéticos, no entanto, o que poucos sabem é que a vida na Terra depende de um campo magnético.
O magnetismo é a parte da Física que procura entender como os campos magnéticos funcionam e sua influência sobre tudo que existe no Universo. Mas, afinal, o que é um campo magnético? É um campo vetorial (possui direção, sentido e intensidade) que influencia o comportamento de corpos eletricamente carregados em movimento, como os elétrons, ou corpos com propriedades magnéticas especiais, como os ímãs.
Existem duas formas de gerar campo magnético: uma delas é a partir de uma corrente elétrica, ou seja, partículas eletricamente carregadas que se movem ao longo de um condutor e a outra é usar o campo magnético intrínseco às partículas elementares – como nos ímãs (Ver Figura 1). Haveria ainda uma terceira forma prevista em algumas teorias, mas nunca comprovada empiricamente: os monopolos magnéticos. Previstos pela famosa Teoria do Tudo, tais monopolos são partículas elementares hipotéticas que se comportariam como um imã de apenas um polo.
Figura 1.a) Campo magnético gerado por um fio, representado pela letra B. [Fonte: http://ricuti.com.ar/no_me_salen/magnetismo/AT_magn_electr.html] b) Campo magnético gerado por um ímã representado pelas linhas que o cercam. [Fonte: http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/campo-magnetico.htm]
Existem diversas aplicações para esse tipo de campo que facilitam o cotidiano da maioria das pessoas (ímãs de geladeira, cartões de crédito, motores, bússolas, microfones ou autofalantes.), entretanto, o que poucos sabem é a importância dos campos magnéticos para a existência de vida no planeta Terra.
A Terra é protegida por um grande campo magnético que a envolve e é gerado em seu interior por um mecanismo que até hoje não é completamente conhecido. Geograficamente, a terra possui dois polos: o polo norte, onde está localizado o Oceano Glacial Ártico, e o polo sul, onde está localizada a Antártida. Magneticamente, o polo sul se localiza próximo ao polo norte geográfico e o polo norte próximo ao polo sul geográfico.
Com auxílio de uma bússola, não é difícil provar essa relação. A bússola é constituída por um imã que gira indicando, a partir de seu polo norte, sempre a direção norte do planeta. Isso quer dizer que o polo magnético sul da Terra se localiza ao norte do planeta e atrai o polo magnético norte do imã. Entretanto, por conta da proximidade dos polos, o polo sul magnético costuma ser chamado de polo geomagnético norte e o polo norte magnético de polo sul geomagnético.
Figura 2. Configuração dos polos magnéticos da Terra com relação aos polos geográficos. [Fonte: http://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-ima.htm]
A teoria mais aceita pelos cientistas para a existência do campo magnético terrestre é a Teoria do Dínamo, que descreve como partículas ionizadas (com carga) se movimentam no núcleo exterior da terra gerando o campo. Para isso, é necessário que exista uma fonte de energia que faça as partículas se movimentarem e, além disso, esse movimento precisa ser organizado de tal forma que as linhas de campo não se anulem.
Essa fonte de energia é o próprio calor do núcleo interior da Terra que permite aos metais descrever um movimento chamado de convecção, em que as partículas mais quentes e leves se distanciam do interior do planeta enquanto as mais frias e pesadas se aproximam e perpetuam o movimento. O que determina como esse movimento é realizado é o efeito Coriolis - efeito que controla o sentido de rotação dos ciclones em cada um dos hemisférios terrestres - que forma, no núcleo externo, "ciclones" de partículas carregadas que giram em sentidos opostos (horário e anti-horário, com relação à superfície do planeta).
Figura 3. Movimento descrito pelo condutor no núcleo interior da Terra. [Fonte: Canal Ciência Todo Dia]
O campo magnético da Terra depende de um processo complexo e que demanda muita energia, mas por que a vida no planeta depende desse mecanismo?
A questão é a seguinte: nem tudo que vem do Sol beneficia os astros que o cercam. A energia é gerada na superfície solar por meio de fusões atômicas de átomos de Hidrogênio, que fundidos, formam um átomo de Hélio e nesse processo parte da massa das partículas se transforma em energia que chega ao nosso planeta. O problema é que, junto dessa energia, a Terra recebe o que foi denominado de "Vento Solar", que é uma tempestade magnética constituída por parte desses átomos fundidos.
É fácil notar que essa tempestade de radiação não trará benéficos ao planeta e o campo magnético é o responsável por defender a Terra desses fenômenos. A maioria das partículas carregadas são atraídas pelos polos magnéticos e quando penetram na atmosfera geram o fenômeno conhecido como Aurora Boreal. Todavia, ainda existem consequências negativas desses fenômenos na vida terrestre, como descargas elétricas nas linhas de transmissão de energia ou danos aos equipamentos eletrônicos dos satélites artificiais.
Figura 4. Vento solar atingindo o campo magnético terrestre. [Fonte: Canal Ciência Todo Dia]
O mais importante é que, caso o campo magnético terrestre não existisse, as partículas que viajam em altas velocidades, desde a superfície solar até a Terra, não se ionizariam antes de chegar ao planeta e seriam capazes de atingir todos os seres vivos existentes além de ionizar todos os gases presentes na atmosfera, tornando a Terra inabitável. Em Marte, por exemplo, não existe mais um campo magnético; acredite-se que um asteroide atingiu o planeta e o causou um dano capaz de prejudicar a rotação das partículas em seu núcleo. Esse é um dos grandes desafios para a existência de vida e para a chegada do ser humano ao planeta.
Dessa forma, é plausível pensar: até quando o calor armazenado no núcleo da Terra será suficiente para manter seu campo magnético?
Fundamentos de Física. Halliday e Resnick. LTC, 2012.
Como a Terra Gera o Campo Magnético? Canal Ciência Todo Dia. Disponível em https://www.youtube.com/watch?v=jb7zfbD1Ym0 . Acesso em 24 de setembrode 2016.
Inversão dos polos magnéticos Canal Nerdologia. Disponível em https://www.youtube.com/watch?annotation_id=annotation_2511011559&feature=iv&src_vid=jb7zfbD1Ym0&v=ZJCBM1SZ-FY . Acesso em 24 de setembrode 2016.