Real Academia de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales
Program 2015-16
El misterio de las brújulas y las tormentas: cómo el conocimiento científico engrandece la belleza de los fenómenos naturales
Resumen de la conferencia por:

Antonio Hernando Grande
Doctor en Ciencias por la Universidad Complutense con Premio Extraordinario. Catedrático de Magnetismo de la Materia en la Universidad Complutense de Madrid. Profesor invitado en la Universidad Técnica de Dinamarca en 1984. Primer Profesor de la Cátedra BBV de la Universidad de Cambridge. Profesor invitado en el Max-Planck-Institut, Stuttgart, 1997. Director del Instituto de Magnetismo Aplicado de la Universidad Complutense. Autor de aproximadamente trescientas publicaciones científicas, con más de diez mil referencias y de diecisiete patentes. Medalla de Honor de la Real Sociedad Española de Física. Premio de Investigación “Miguel Catalán” de la Comunidad de Madrid. Fellow de la American Physical Society. Premio Du Pont. Premio Nacional de Investigación 2011. Académico de Numerario de la Real Academia de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales
 
En cualquier posición que nos encontremos sobre la superficie de la Tierra, existen independientes entre sí, un campo magnético de décimas de oersted y un campo eléctrico de 100 V/m.

El campo magnético se manifiesta, entre otras formas, orientando a las brújulas. Hoy sabemos que este campo magnético se origina en la corona líquida del núcleo del planeta por los movimientos de cargas generados por la solidificación progresiva del centro del núcleo. La fuerza de Coriolis es responsable última de las trayectorias de estas partículas que a su vez condicionan el campo magnético terrestre. Muchas incógnitas rodean este proceso tan difícil de reducir por la enorme complejidad del escenario. Desde satélites se mide el campo con precisión y de los valores obtenidos se intenta inferir la intensidad, localización y geometría de las corrientes eléctricas que lo originan. Este intento encierra una enorme dificultad matemática conocida desde antiguo como resolución del problema inverso. Un proceso análogo requiere la utilización de la magnetoencefalografía como técnica de diagnosis, para lo que es preciso obtener la posición e intensidad de las corrientes neuronales capaces de producir el campo magnético medido en el exterior del cráneo.

En la atmósfera existe un campo eléctrico vertical que apunta hacia la superficie de la Tierra y tiene un valor que decrece con la altura del orden de 100 V/m. El campo desaparece a 50 Km de altura, en una capa que se encuentra a 400000 V de diferencia de potencial con la superficie de la Tierra. Aunque el aire es mal conductor eléctrico tiene suficientes iones como para descargar este campo en media hora. La corriente instantánea que transporta carga positiva a la superficie es de 1800 A. Una pregunta inmediata que surge de estas consideraciones es ¿cómo se mantiene constante el campo? Hoy sabemos que las mas de 40000 tormentas que descargan a diario sobre el planeta actúan como enormes baterías que mantienen el valor del campo atmosférico constante. Existen aún múltiples detalles que se escapan a nuestra comprensión profunda de los mecanismos de las tormentas y mas aún de la maquinaria que permite a la lluvia transportar carga negativa al suelo y actuar así como baterías mantenedoras del campo atmosférico.

No obstante las limitaciones de nuestro conocimiento, la belleza de estos fenómenos naturales se engrandece cuando se observan bajo la luz adicional de la ciencia. También resulta sumamente instructivo aceptar que al afrontar problemas científicos reales en la escala del planeta nos hacemos crudamente conscientes de nuestra ignorancia. Al separarnos de los casos idealizados y simples nos adentramos en territorios que muestran insistentemente las enormes limitaciones de nuestro entendimiento ante fenómenos complejos.