Magnetismo

La piedra de Magnesia

Los antiguos griegos conocían una roca negra, la magnetita, que atraía trozos de hierro. Su nombre proviene probablemente de Magnesia, una región de Tesalia. En China, desde la dinastía Han, se usaban cucharas de magnetita que apuntaban al sur para la adivinación, y hacia el siglo XI el erudito Shen Kuo describió la aguja magnetizada y la declinación magnética. La brújula llegó a la navegación europea hacia el siglo XII y fue esencial en la era de los descubrimientos.

En 1269 el francés Pierre de Maricourt (Petrus Peregrinus) describió los dos polos de un imán y comprobó que, al partirlo, cada pedazo vuelve a tener norte y sur. En 1600 William Gilbert, médico de Isabel I de Inglaterra, publicó De Magnete, donde, tras experimentar con una esfera de magnetita a la que llamó terrella, concluyó que la Tierra misma es un gran imán.

Electricidad y magnetismo: una sola fuerza

El 21 de abril de 1820, durante una clase en Copenhague, Hans Christian Ørsted notó que una corriente eléctrica desviaba la aguja de una brújula. La noticia recorrió Europa en semanas. André-Marie Ampère formuló las leyes de la fuerza entre corrientes, y en 1831 Michael Faraday descubrió lo inverso: un imán en movimiento induce corriente. Faraday, hijo de un herrero y sin formación matemática, imaginó líneas de fuerza que llenaban el espacio, la idea moderna de campo.

Entre 1861 y 1865 el escocés James Clerk Maxwell resumió todo en sus ecuaciones, y descubrió que una perturbación electromagnética viaja a la velocidad de la luz. Conclusión: la luz es una onda electromagnética. Fue una de las grandes unificaciones de la física.

El origen del imán

¿Por qué algunos materiales son magnéticos? Cada electrón se comporta como un imán diminuto por una propiedad cuántica llamada espín. En la mayoría de las sustancias esos imanes se anulan; en el hierro, el níquel y el cobalto se alinean en regiones llamadas dominios, produciendo ferromagnetismo. Al calentar un imán por encima de su temperatura de Curie, unos 770 °C para el hierro, pierde su magnetismo; el nombre honra a Pierre Curie.

El escudo de la Tierra

El campo magnético terrestre nace del movimiento del hierro líquido del núcleo externo, un mecanismo llamado geodinamo. Desvía buena parte del viento solar, partículas cargadas que de otro modo erosionarían la atmósfera; las que logran entrar cerca de los polos producen las auroras. El polo norte magnético no coincide con el geográfico y se desplaza: en las últimas décadas avanzó desde el Ártico canadiense hacia Siberia a unas decenas de kilómetros por año.

Dato curioso: el campo terrestre se ha invertido muchas veces; la última inversión completa, llamada Brunhes-Matuyama, ocurrió hace unos 780.000 años. Las rocas del fondo oceánico guardan el registro en franjas, prueba clave de las placas tectónicas.

Imanes que mueven el mundo

Aves, tortugas marinas y algunas bacterias detectan el campo magnético para orientarse. Los humanos lo usamos en motores eléctricos, generadores, parlantes, discos duros y en la resonancia magnética, que obtiene imágenes del cuerpo usando campos de 1,5 a 3 teslas, decenas de miles de veces más intensos que el terrestre. Los trenes de levitación magnética de Shanghái, en servicio desde 2004, llegaron a circular a 431 km/h con pasajeros.