Flip-flops magnéticos

 

o modelo Glatzmaier - Roberts

 

 

Porque razão é que, ao invés de se esvanecer tranquilamente ao longo do tempo, como acontece aos campos magnéticos quando deixados a si próprios, o campo magnético da Terra ainda continua forte após biliões de anos ?

 

Após 2,000 horas de computação no CRAY C90 de Pittsburgh, Gary Glatzmaier e o seu colaborador Paul Roberts (UCLA) deram um grande passo na obtenção de algumas respostas. O seu modelo numérico do electromagnetismo dos processos dinâmicos dos fluidos no interior da Terra reproduziu aspectos-chave do campo magnético ao longo de mais de 40,000 anos de simulação temporal. A coroar a simulação, o campo magnético gerado pelo modelo inverteu-se.

 

“Não estavamos à espera disso”, diz Roberts, “e ficámos deliciados. Isto dá-nos confiança quanto ao facto de termos construído uma ponte credível entre a teoria e os dados paleomagnéticos. “ Os surpreendentes resultados obtidos por esta equipa – e reportados como o tópico central da revista Nature (Sept. 21, 1995), proporcionam uma visão de fenómenos geomagnéticos no interior da Terra que até aqui não haviam sido observados ou previstos pela teoria. Mais ainda, o modelo Glatzmaier-Roberts oferece, pela primeira vez, uma explicação coerente da inversão do campo magnético.

 

Viagem ao Centro da Terra

 

De acordo com a geralmente aceite teoria do Dínamo, as interacções entre os turbilhantes fluxos de materiais em fusão no núcleo exterior e o campo magnético geram correntes eléctricas que, por sua vez, criam novas energias magnéticas que permitem sustentar o campo. “O tempo de vida típico de um campo magnético como o da Terra”, diz Glatzmaier, “é de algumas dezenas de milhar de anos. O facto de ele existir há biliões de anos significa que alguma coisa o tem vindo a regenerar durante este tempo todo.

 

E como é que sabemos se a Teoria do Dínamo está correcta ?

 

Para consternação dos que desejam compreender o que se passa no interior do planeta onde vivemos, a Viagem ao Centro da Terra de Julius Verne permanece uma ficção. Não há ainda maneira de penetrar 4,000 milhas até ao centro da Terra, nem sequer de monitorar o movimento de fluidos ou o magnetismo do núcleo exterior.

 

O modelo computacional Glatzmaier-Roberts é a coisa mais parecida com uma viagem ao interior da Terra. Enquanto que outros modelos têm dado boas pistas quanto à boa direcção da teoria, eles têm-se limitado a uma aproximaçãp bi-dimensional que requere assumções simplificadoras. Glatzmaier e Roberts decidiram implementar um modelo tri-dimensional que permite visualizar como é que os complexos feedbacks entre o movimento de fluidos e o campo magnético evolui por si próprio. Em outras palavras, resolver a questão de modo “auto-consistente.”

 

Em retrospectiva, os objectivos desta equipa eram modestos. “Basicamente”, diz Roberts, “nós queríamos obter um campo magnético que se auto-mantivesse para além do tempo de decaimento. Ninguém ainda o havia conseguido de modo auto-consistente.” Após um ano de computação praticamente diária, e quase quando estava quase a expirar o tempo alocado no CRAY C90, o modelo produziu o seu momento EUREKA.

 

Por si só, a inversão é uma forte confirmação do modelo e de outros detalhes - como a magnitude e estrutura do campo magnético - que igualmente concordam com as características do campo magnético à superfície da Terra. A simulação oferece igualmente preciosas perspectivas quanto às dinâmicas que sustêm o campo e que geram as inversões geomagnéticas.

 

Ao contrário do que até hoje todos haviam previsto, o modelo mostra que no núcleo interior da Terra o campo magnético tem uma polaridade oposta à do núcleo exterior – e isto estabiliza o campo contra a tendencia de inversões mais frequentes.

 

Gary Glatzmaier

Los Alamos National Laboratory (USA)

 

Paul Roberts

University of California – Los Angeles

 

adaptado de www.pbs.edu/science

 

 

Referencias:

Gary A. Glatzmaier & Paul H. Roberts, "A three-dimensional self-consistent computer simulation of a geomagnetic field reversal," Nature, 377, 203-209 (1995).

 

Originally published in Projects in Scientific Computing, 1996, (c) Pittsburgh Supercomputing Center, 1996.

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