-Cuando se suspende de un hilo una aguja imantada:
o cuando se la apoya sobre una punta alrededor de la cual pueda girar fácilmente:
se observa que la aguja, en vez de pararse en una posición cualquiera, acaba siempre por fijarse en una dirección que es más o menos la de norte a sur. Lo propio sucede si en un vaso lleno de agua se coloca un disco pequeño de corcho con una barrita imantada encima, pues primero oscila, pero la línea recta que une los dos polos del imán, cuando éste se para, se halla también sensiblemente en la dirección de norte a sur. Pero obsérvese que en este experimento no avanzan el corcho y la barra, ni hacia el norte, ni hacia el sur. La acción de los polos terrestres sobre los imanes no es atractiva, sino simplemente directriz.
Habiéndose efectuado varias observaciones análogas en todos los puntos del globo, se ha comparado la tierra a un inmenso imán, cuyos polos estarían cerca de los terrestres, y cuya línea neutra coincidiría sensiblemente con el ecuador. En virtud de esta hipótesis, se ha llamado fluido boreal al que predomina en el polo boreal del globo, y fluido austral al del opuesto. Obrando bajo este supuesto la tierra sobre las agujas como un imán, se repelen los polos del mismo nombre, y se atraen los de nombre contrario.
De consiguiente, cuando se fija una aguja imantada en la dirección del norte al sur, el polo que mira al norte contiene el fluido austral, y el que mira al sur el boreal. Por eso el polo que mira al norte se llama austral, y boreal el que mira al sur.
Par magnético terrestre. -Fácil es ver, por lo que precede, que la acción magnética de la tierra sobre una aguja imantada puede compararse a un par, es decir, a un sistema de dos fuerzas iguales, paralelas y de dirección contraria, aplicadas a las dos extremidades de la aguja. En efecto, obrando el polo boreal del globo por atracción sobre el austral de la aguja y por repulsión sobre el boreal, resulta de aquí que los polos de la aguja se hallan solicitados por dos fuerzas contrarias iguales y paralelas, porque el polo terrestre está bastante lejano, y la aguja es bastante pequeña para que puedan admitirse como rigurosamente paralelas las dos rectas que unen estos dos polos con el polo norte del globo; de consiguiente, este polo produce el efecto de un par. Obrando absolutamente del mismo modo el polo austral terrestre sobre los polos de la aguja, resulta un segundo par, que solicita por fin a la aguja a tomar una dirección determinada por el par resultante de los dos primeros.
Meridiano magnético; declinación. -Sabido es que el meridiano astronómico de un lugar es el plano que pasa por éste y por los dos polos de la tierra, y que la meridiana es la línea que representa el contacto de este plano con la superficie del globo. Asimismo, se denomina meridiano magnético de un lugar el plano que pasa por éste y por los dos polos de una aguja imantada móvil, en equilibrio sobre un eje vertical.
No coincidiendo, en general, el meridiano magnético con el astronómico, se llama declinación de la aguja imantada, en un lugar, el ángulo que forma en éste el meridiano magnético con el astronómico, o, lo que viene a ser lo mismo, el ángulo que forma la dirección de la aguja con la meridiana. Es oriental u occidental la declinación, según se halle el polo austral de la aguja al este o al oeste del meridiano astronómico.
Variación de la declinación. -La declinación de la aguja imantada, muy variable según los lugares, es occidental en Europa y en África; oriental en Asia y en las dos Américas. Además, en un mismo sitio ofrece numerosas variaciones: unas que podemos considerar como regulares, son seculares, anuales o diurnas, y otras, que son irregulares, se designan con el nombre de perturbaciones.
Variaciones seculares. -En un mismo lugar varía la declinación con el tiempo, y produce, al parecer, la aguja, al este y al oeste del meridiano astronómico, oscilaciones que duran muchos siglos. Desde 1580 se conoce en París la declinación. El siguiente cuadro indica las variaciones que ha experimentado.
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Variaciones anuales. -Las variaciones anuales se han expuesto por Cassini, quien observó, en 1784, que del equinoccio de la primavera al solsticio del verano retrogradaba la aguja en París hacia el este, y que, por el contrario, avanzaba hacia el oeste en los nueve meses siguientes. En dicho año llegó el máximum de amplitud a 20 minutos.
Por lo demás, se conocen muy poco las variaciones anuales, y no son, al parecer, constantes.
Variaciones diurnas. -Además de las variaciones seculares y anuales, experimenta la declinación otras diurnas, que son muy débiles y que no pueden observarse, sino con agujas largas y por medio de instrumentos muy sensibles. En nuestros climas, marcha todos los días la extremidad norte de la aguja del este al oeste desde la salida del sol hasta la una de la tarde; pero regresa en seguida hacia el este por un movimiento retrógrado, recobrando con corta diferencia hacia las diez de la noche la posición que ocupaba por la mañana. De noche ofrece muy pocas variaciones la aguja, si bien adquiere de nuevo un ligerísimo movimiento hacia el oeste.
En París, la amplitud media de la variación diurna es en abril, mayo, junio, julio, agosto y setiembre, de 13 a 15 minutos, y en los meses restantes de 8 a 10. Días hay en que sube a 25 minutos, y otros en que no pasa de 5 minutos. No en todas partes se verifica a la misma hora el máximum de desviación. La amplitud de las variaciones diurnas decrece de los polos hacia el ecuador, donde es muy débil; y cerca de éste existe una línea sin variación diurna.
Variaciones...
(accidentales o perturbaciones).
-Modifícase accidentalmente la declinación de la aguja imantada en sus variaciones diurnas por muchas causas, tales como las auroras boreales, las erupciones volcánicas y la caída del rayo. El efecto de las auroras boreales se deja sentir a grandes distancias, como que auroras visibles tan sólo en el norte de Europa, actúan sobre la aguja en París, en donde se observan variaciones accidentales de 20 minutos. En las regiones polares suele oscilar muchos grados la aguja. Su marcha irregular, durante todo el día que precede a la aurora boreal, es presagio del fenómeno.
Brújula de declinación.
-La brújula de declinación es un instrumento que sirve para medir la declinación magnética en un lugar, cuando se conoce su meridiano astronómico. Se compone de una caja AB
de cobre, con un círculo graduado M en el fondo. Existe en el centro un eje sobre el cual se apoya una aguja imantada ab en forma de rombo prolongado y muy ligera. Se aplican a la caja dos pies derechos que sostienen mi eje horizontal X, sobre el cual se fija un anteojo astronómico L, móvil en un plano vertical. Un pie P sostiene la caja AB, que puede girar libremente en el sentido horizontal, arrastrando al anteojo en su movimiento. Un círculo fijo QR, denominado círculo azimutal, sirve para medir el número de grados que ha corrido el anteojo, por medio de un vernier V fijo en la caja. Por fin, la inclinación del anteojo con relación al horizonte se mide por medio de un vernier K, que recibe su movimiento del eje del anteojo y gira sobre un arco de círculo fijo x.
Conocido el meridiano astronómico de un lugar, se principia, para determinar la declinación de éste por disponer la brújula bien horizontalmente, por medio de los tornillos SS y del niveln, y luego se hace girar la caja AB hasta que el anteojo se encuentre en el plano del meridiano astronómico. Leyendo entonces, sobre el limbo graduado M, el ángulo que forma la aguja imantada con el diámetro N, que corresponde al cero de la graduación y se encuentra exactamente en el plano del anteojo, se tiene la declinación, que es occidental o austral, según se detenga el polo a de la aguja en el occidente o el oriente del diámetro N.
Caso de que no se conozca el meridiano astronómico del lugar, puede determinarse por medio de la misma brújula. Sirve, al efecto, un círculo azimutal QR y el arco de círculo x, y observando un astro conocido, antes y después de su paso por el meridiano, se emplea el método de las alturas iguales, que se describe en los tratados de cosmografía para determinar la meridiana.
Método de inversión. -Las aplicaciones que acabamos de indicar de la brújula de declinación, no son exactas, sino mientras el eje magnético de la misma, es decir, la recta que pasa por sus dos polos, coincide con el eje de figura, esto es, con la recta que une sus dos extremidades. Por lo general, no queda satisfecha esta condición; pero se corrige tal causa de error por el método de inversión. La aguja no se halla fija en la chapa, sino simplemente superpuesta, a fin de que se la pueda quitar e invertir, colocándola de nuevo sobre la chapa, en términos de que la cara inferior sea la superior, y recíprocamente. Tomando entonces la media entre la declinación presente de la aguja y la anterior, se obtiene la declinación exacta.
En efecto, si la recta ce representa el eje de figura de la aguja, y la ab su eje magnético
no es la verdadera declinación el arco cN, por ser demasiado grande, sino el aN. Invirtiendo la aguja, no toma el eje magnético ab la posición a´b´, sino que recobra exactamente su primera dirección, mientras que la extremidad c, que pasa entonces entre los puntosa y N, señala un arco demasiado pequeño, precisamente según una cantidad igual al exceso del primer arco. La media entre los dos arcos observados da, pues, la verdadera declinación.
Brújula marina.
-La acción directriz de la tierra sobre la aguja imantada ha recibido una importante aplicación en la brújula marina, conocida también con los nombres de compás de variación o compás de mar. Éste es una brújula de declinación que dirige la derrota de los buques.
la representa encerrada en una caja rectangular, que se coloca a su vez en una caja mayor, que se denomina bitácora, fija sobre cubierta, en la popa del buque.
da su sección trasversal. En estas dos figuras, las letras iguales indican los mismos objetos.
La aguja ab muy móvil sobre un eje, se encuentra fija en la cara inferior de una lámina de talco t, sobre la cual se traza una estrella o rosa de 32 radios, que marcan los ocho rumbos del viento, los semi-rumbos y los cuartos. A fin de que pueda conservar constantemente la aguja su posición horizontal a pesar del balance y de las cabezadas y arfadas del buque, se halla en suspensión a la Cardan, es decir, que está sostenida por dos anillos concéntricos móviles, uno alrededor del eje zx, y el otro cd perpendicular al primero.
Una abertura M, cerrada por un cristal deslustrado, sirve para alumbrar de noche la brújula, pues una luz que existe fuera de la caja, enfrente del cristal, proyecta al interior sus rayos. El fondo n de la caja cilíndrica O, en que está la aguja, tiene un cristal trasparente que da paso a la luz que ha de alumbrar a la hoja de talco t, que sostiene la rosa. Un segundo cristal m cubre la brújula, y un eje i, fijo en su centro, sirve para colocar una alidada A, que sólo se emplea cuando se quiere marcar la costa.
Para dirigir un buque con la brújula, se investiga primero sobre una carta marina el rumbo para llegar a su destino. Entonces, fija la vista sobre la brújula, hace girar el timonel la caña del timón, hasta que el rumbo en cuestión, marcado sobre la rosa, coincida con una línea de fe que pasa por dos juntos c y d, marcados en los bordes de la caja
y dirigida en el sentido de la quilla. Sin embargo, las variaciones de declinación en los diferentes puntos del globo, obligan a los navegantes a corregir de continuo las observaciones que hacen con la aguja.
No se conoce el inventor de la brújula, ni la época fija de su invención. Guyot de Provins, poeta francés del siglo XII, es el primero que habla del uso del imán para la navegación. Los antiguos marinos que desconocían la brújula, no tenían más guía que el sol o la estrella polar, y por eso navegaban siempre a la vista de las costas, para no equivocar la derrota cuando el cielo se encontraba cubierto.
Inclinación; ecuador magnético.
-En vista de la dirección hacia el norte que afecta la brújula de declinación, pudiera creerse que la fuerza que la solicita proviene de un punto del horizonte; pero no es así, porque si se dispone la aguja de modo que pueda moverse libremente en un plano vertical, alrededor de un eje horizontal, se observa que, aun cuando el centro de gravedad de la aguja coincida exactamente con el eje de suspensión, su polo austral, en nuestros climas, se inclina constantemente hacia el polo boreal de la tierra. En el otro hemisferio es el polo boreal de la aguja el que se inclina hacia el austral del globo.
Cuando el plano vertical en que se mueve la aguja coincide con el meridiano magnético, se denomina inclinación el ángulo que ella forma con el horizonte. En un plano distinto del meridiano magnético aumenta la inclinación, que llega a valer 90 grados en uno perpendicular a aquél, pues, descomponiéndose entonces la acción magnética de la tierra en dos fuerzas, una vertical y otra horizontal, hace tomar la primera a la aguja su posición vertical, mientras que la segunda, actuando en la dirección del eje de suspensión, no puede hacerla girar.
La inclinación, lo mismo que la declinación, varía con los lugares, pero siguiendo una ley más determinada. Obsérvanse, en efecto, cerca del polo boreal de la tierra, varios puntos en los cuales vale 90 grados la inclinación; y luego, a partir de allí, decrece con la latitud hasta el ecuador, en donde es nula, ya en este mismo círculo, ya en puntos poco distantes del mismo. Reaparece la declinación en el hemisferio austral, pero en sentido contrario, esto es, que el polo boreal de la aguja es el que desciende debajo del horizonte.
Denomínase ecuador magnético la curva que pasa por todos los puntos en donde es nula la inclinación, y polos magnéticos, los puntos en los cuales vale aquélla 90 grados. Según las observaciones de M. Duperrey, el ecuador magnético corta, al parecer, al terrestre en dos puntos, casi diametralmente opuestos, el uno en el grande Océano, y el otro en el Atlántico. Parece que se hallen animados estos puntos de un movimiento de traslación de oriente hacia occidente. En cuanto a los polos magnéticos, hay, por lo visto, dos, situados uno, en el norte de la América septentrional, y el otro en el sur de la Nueva Holanda, el primero a los 70º 10' de latitud y 100º 40' de longitud, y el segundo a los 75 grados de latitud y 136 grados de longitud.
También varía la inclinación en un mismo lugar, según las épocas. En 1671 varía en París 75 grados; después ha ido siempre decreciendo, y el 20 de noviembre de 1859 era de 66º 14'. Según las observaciones hechas en el Observatorio de París, es sensiblemente de 3' la diminución anual de la declinación.
Al hablar de la electricidad indicaremos la causa probable del magnetismo terrestre.
574. Brújula de inclinación. -Denomínase brújula de inclinación un instrumento que sirve para medir la inclinación magnética. Esta brújula, montada en cobre, se compone primero de un círculo horizontal m, graduado y sostenido por tres tornillos que suben y bajan.
Para observar la inclinación, se principia por determinar el meridiano magnético, lo cual se consigue dando vuelta a la plancha A sobre el círculo m hasta que quede vertical la aguja, que es la posición que acepta cuando se halla en un plano perpendicular a meridiano magnético. Haciendo girar en seguida la plancha A 90 grados sobre el círculo m, se conduce el círculo vertical M al meridiano magnético. El ángulo dca, que forma entonces la aguja imantada con el diámetro horizontal, es el ángulo de inclinación.
Sin embargo, deben considerarse dos causas de error, a saber 1.ª el eje magnético de la aguja puede no coincidir con su eje de figura, lo cual se corrige por la inversión, como en la brújula de declinación; y el centro de gravedad de la aguja puede no coincidir con el eje de suspensión, y entonces el ángulo dca es demasiado pequeño o demasiado grande, según esté el centro de gravedad encima o debajo del de suspensión; porque, en el primer caso, la acción de la gravedad es contraria a la del magnetismo terrestre para hacer inclinar la aguja, mientras que en el segundo tiene el mismo sentido. Corrígese este error invirtiendo los polos de la aguja, lo cual se consigue haciendo fricciones con los polos contrarios de dos barras, de modo que cada polo del imán está frotado por otro de su mismo nombre. Mudando entonces de sentido la dirección de la aguja, si su centro de gravedad estaba encima del punto de suspensión, está actualmente debajo, y el ángulo de inclinación, que era demasiado pequeño, se vuelve demasiado grande. Se tendrá, pues, su verdadero valor tomando la media entre los resultados obtenidos en las operaciones que acabamos de indicar.
Aguja y sistema astáticos.
-Denomínase aguja astática la que se halla libre de la acción magnética de la tierra. Tal sería una aguja móvil alrededor de un eje situado en el plano del meridiano magnético, paralelamente a la inclinación; porque el par magnético terrestre obra entonces en el sentido del eje, y no puede, por lo mismo, comunicar a la aguja ninguna dirección determinada.
Un sistema astático es la reunión de dos agujas de igual fuerza, unidas paralelamente y enfrente uno de otro los polos contrarios.
Si tienen rigurosamente la misma fuerza ambas agujas, se destruyen las acciones contrarias del globo sobre los polos a´ y b, como también sobre los a y b´, y el sistema es completamente astático. Pronto se verá en el galvanómetro una importante aplicación del sistema magnético astático.
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