Inmersión magnética

Ángulo formado con la horizontal por las líneas del campo magnético de la Tierra.

La inclinación magnética hace que la brújula se incline hacia arriba o hacia abajo dependiendo de la latitud.

Ilustración de la inmersión magnética del libro de Norman, The Newe Atractivo

El buzamiento magnético , ángulo de buzamiento o inclinación magnética es el ángulo que forman con la horizontal las líneas del campo magnético de la Tierra . Este ángulo varía en diferentes puntos de la superficie de la Tierra. Los valores positivos de inclinación indican que el campo magnético de la Tierra apunta hacia abajo, hacia la Tierra, en el punto de medición, y los valores negativos indican que apunta hacia arriba. El ángulo de inclinación es, en principio, el ángulo formado por la aguja de una brújula sostenida verticalmente, aunque en la práctica las agujas de las brújulas ordinarias pueden tener peso contra la inclinación o no poder moverse libremente en el plano correcto. El valor se puede medir de manera más confiable con un instrumento especial conocido típicamente como círculo de inmersión .

El ángulo de inclinación fue descubierto por el ingeniero alemán Georg Hartmann en 1544. ^[1] Robert Norman describió en Inglaterra un método para medirlo con un círculo de inclinación en 1581. ^[2]

Explicación

Líneas isoclínicas para el año 2020.

La inmersión magnética resulta de la tendencia de un imán a alinearse con líneas de campo magnético. Como las líneas del campo magnético de la Tierra no son paralelas a la superficie, el extremo norte de la aguja de una brújula apuntará hacia arriba en el hemisferio sur (inclinación negativa) o hacia abajo en el hemisferio norte (inclinación positiva). El rango de inclinación es de -90 grados (en el polo sur magnético ) a +90 grados (en el polo norte magnético ). ^[3] Las líneas de contorno a lo largo de las cuales la inclinación medida en la superficie de la Tierra es igual se denominan líneas isoclínicas . El lugar geométrico de los puntos que tienen inclinación cero se llama ecuador magnético o línea aclínica . ^[4]

Cálculo para una latitud determinada.

La inclinación se define localmente para el campo magnético debido al núcleo de la Tierra y tiene un valor positivo si el campo apunta por debajo de la horizontal (es decir, hacia la Tierra). Aquí mostramos cómo determinar el valor de en una latitud determinada, siguiendo el tratamiento dado por Fowler. ^[5] ${\displaystyle I}$ ${\displaystyle I}$

Fuera del núcleo de la Tierra consideramos las ecuaciones de Maxwell en el vacío, y donde y el subíndice denota el núcleo como origen de estos campos. El primero significa que podemos introducir el potencial escalar de manera que , mientras que el segundo significa que el potencial satisface la ecuación de Laplace . ${\displaystyle \nabla \times {\textbf {H}}_{c}={\textbf {0}}}$ ${\displaystyle \nabla \cdot {\textbf {B}}_{c}=0}$ ${\displaystyle {\textbf {B}}_{c}=\mu _{0}{\textbf {H}}_{c}}$ ${\displaystyle c}$ ${\displaystyle \phi _{c}}$ ${\displaystyle {\textbf {H}}_{c}=-\nabla \phi _{c}}$ ${\displaystyle \nabla ^{2}\phi _{c}=0}$

Resolver en orden principal da el potencial dipolar magnético

${\displaystyle \phi _{c}={\frac {{\textbf {m}}\cdot {\textbf {r}}}{4\pi r^{3}}}}$

y de ahí el campo

${\displaystyle {\textbf {B}}_{c}=-\mu _{o}\nabla \phi _{c}={\frac {\mu _{o}}{4\pi }}{\big [}{\frac {3{\hat {\textbf {r}}}({\hat {\textbf {r}}}\cdot {\textbf {m}})-{\textbf {m}}}{r^{3}}}{\big ]}}$

para el momento magnético y el vector de posición en la superficie de la Tierra. A partir de aquí se puede demostrar que la inclinación definida anteriormente satisface (de ) ${\displaystyle {\textbf {m}}}$ ${\displaystyle {\textbf {r}}}$ ${\displaystyle I}$ ${\displaystyle \tan I=B_{r}/B_{\theta }}$

${\displaystyle \tan I=2\tan \lambda }$

¿Dónde está la latitud del punto en la superficie de la Tierra? ${\displaystyle \lambda }$

Importancia práctica

La inclinación magnética hace que el punto de pivote de la brújula (marcado por el círculo verde) ya no se superponga con su centro de gravedad (marcado por).

El fenómeno es especialmente importante en la aviación. Las brújulas magnéticas de los aviones están hechas de modo que el centro de gravedad esté significativamente más bajo que el punto de pivote. Como resultado, el componente vertical de la fuerza magnética es demasiado débil para inclinar la carta de la brújula significativamente fuera del plano horizontal, minimizando así el ángulo de inclinación que se muestra en la brújula. Sin embargo, esto también hace que la brújula del avión dé lecturas erróneas durante los giros inclinados (error de giro) y cambios de velocidad (error de aceleración). ^[6]

error de giro

Error de giro hacia el norte causado por la inmersión magnética

La inclinación magnética desplaza el centro de gravedad de la brújula, lo que provoca lecturas inexactas temporales al girar hacia el norte o el sur. A medida que la aeronave gira, la fuerza que resulta de la inmersión magnética hace que el conjunto del flotador oscile en la misma dirección en la que gira el flotador. Este error de la brújula se amplifica con la proximidad a cualquiera de los polos magnéticos. ^[6]

Para compensar los errores de giro, los pilotos en el hemisferio norte tendrán que "no alcanzar" el giro al girar hacia el norte, deteniendo el giro antes de que la brújula gire hacia el rumbo correcto; y "sobrepasar" el giro al girar hacia el sur deteniéndose más tarde que la brújula. El efecto es el contrario en el hemisferio sur. ^[6]

Error de aceleración

Error de aceleración en el hemisferio norte, durante las etapas de aceleración, crucero y desaceleración de un avión. Un mnemónico para recordar la dirección es la palabra “ANDS” (Aceleración-Norte/Desaceleración-Sur).

Los errores de aceleración ocurren porque la tarjeta de la brújula se inclina sobre su soporte cuando está bajo aceleración. ^[7] En el hemisferio norte, al acelerar en dirección este u oeste, el error aparece como una indicación de giro hacia el norte. Al desacelerar en cualquiera de estos rumbos, la brújula indica un giro hacia el sur. ^[6] El efecto es el contrario en el hemisferio sur.

Equilibrio

Las agujas de las brújulas a menudo se pesan durante la fabricación para compensar la inclinación magnética, de modo que se equilibren aproximadamente horizontalmente. Este equilibrio depende de la latitud; consulte Equilibrio de la brújula (inclinación magnética) .

Ver también

• Giros de brújula de avión
• Declinación magnética
• Anomalía del Atlántico Sur

Referencias

1. Murray, Charles (2003). Logro humano (Primera ed.). HarperCollins. pag. 176.ISBN​ 9780060192471.
2. Normando, Robert (1581). El nuevo atractivo: mostrar la naturaleza, las propiedades y las múltiples virtudes del imán: con la declinación de la aguja, tocada con ella bajo la llanura del horizonte.
3. Mussett, Alan E.; Khan, M. Aftab (2000). Mirando hacia la tierra: una introducción a la geofísica geológica . Cambridge: Prensa de la Universidad de Cambridge. págs.140. ISBN 0521780853. OCLC  43227335.
4. Madera, James , ed. (1907) [1900]. "Línea Clínica". La enciclopedia Nuttall .
5. Fowler, CMR (20 de diciembre de 2004). La tierra sólida: una introducción a la geofísica global. Educación superior de Cambridge University Press. pag. 49. doi : 10.1017/cbo9780511819643. ISBN 9780521893077. Consultado el 13 de enero de 2022 .
6. "Capítulo 8: Instrumentos de vuelo". Manual del piloto de conocimientos aeronáuticos (FAA-H-8083-25B ed.). Administración Federal de Aviación . 24 de agosto de 2016. p. 26. Archivado desde el original el 20 de junio de 2023.
7. Manual de vuelo por instrumentos: FAA-H-8083-15B . Administración Federal de Aviación, Departamento de Transporte de EE. UU. 2014, págs. 5–13, 5–14.

enlaces externos

• Errores de brújula Archivado el 1 de septiembre de 2006 en Wayback Machine.
• Buscar valores de inmersión magnética