miniatura|Exemplo de declinação magnética, mostrando uma agulha de bússola com variação "positiva", ou para leste, em relação ao norte geográfico. Ng é o norte geográfico ou verdadeiro, Nm é o norte magnético e δ é a declinação magnética.
Declinação magnética, também chamada variação magnética, é o ângulo entre o norte magnético e o norte verdadeiro em determinado ponto da superfície da Terra. O ângulo varia conforme o lugar e a data, acompanhando as mudanças do campo magnético terrestre.
O norte magnético é a direção para a qual aponta a extremidade norte de uma agulha magnetizada de bússola. Mais precisamente, a agulha se alinha com a componente horizontal do campo magnético no ponto onde se encontra. Ela não aponta em linha reta para o polo norte magnético. O norte verdadeiro é a direção ao longo de um meridiano em direção ao Polo Norte geográfico.
miniatura|Meridianos magnéticos, em vermelho, e meridianos geográficos, em azul, calculados com o IGRF para 2010. A direção da agulha acompanha a componente horizontal do campo magnético local.
Nos polos magnéticos, a componente horizontal do campo é nula. Uma bússola horizontal deixa então de fornecer uma direção definida, e a própria declinação magnética fica indefinida.
Na terminologia de navegação, variação é usada com frequência por marinheiros e aviadores, enquanto declinação é comum em geomagnetismo e navegação terrestre. O termo declinação também tem um significado próprio em astronomia, o que explica parte dessa diferença de uso.
O manual American Practical Navigator, de Nathaniel Bowditch, define variação como "o ângulo entre os meridianos magnético e geográfico em qualquer lugar, expresso em graus e minutos a leste ou oeste para indicar a direção do norte magnético a partir do norte verdadeiro. O ângulo entre os meridianos magnético e da quadrícula é chamado ângulo magnético de quadrícula, variação de quadrícula ou grivação".
Por convenção, a declinação é positiva quando o norte magnético está a leste do norte verdadeiro e negativa quando está a oeste. As linhas isogônicas unem pontos da superfície terrestre com a mesma declinação. As linhas ao longo das quais a declinação é zero são chamadas linhas agônicas. A letra grega minúscula δ, delta, é usada com frequência como símbolo da declinação magnética.
Usando as componentes geomagnéticas, se X é a componente horizontal dirigida para o norte e Y a componente dirigida para leste, a declinação D é determinada pela direção resultante dessas duas componentes. Ela pode ser escrita como , enquanto a intensidade horizontal é .
O termo desvio magnético às vezes é empregado de forma imprecisa como sinônimo de declinação magnética. Em navegação, ele se refere ao erro na leitura de uma bússola causado pelo magnetismo da embarcação ou aeronave e por objetos próximos, como peças de ferro e equipamentos elétricos.
A declinação magnética também não deve ser confundida com a inclinação magnética, ou mergulho magnético, que é o ângulo formado pelo vetor do campo magnético terrestre com o plano horizontal.
Variação no tempo e no espaço A declinação magnética varia de um lugar para outro e também com a passagem do tempo. Ao viajar pela costa leste dos Estados Unidos, por exemplo, encontram-se valores que vão de 16° oeste no Maine a 6° oeste na Flórida, 0° na Luisiana e 4° leste no Texas. Em Londres, a declinação era de aproximadamente 1° oeste em 2014 e chegou a 0° no início de 2020. Medições feitas em lugares distantes tornaram-se comuns no século XVII, e Edmond Halley publicou em 1700 uma carta de declinação do Oceano Atlântico.
Na maior parte da superfície terrestre, as diferenças espaciais vêm da forma irregular do campo produzido no interior da Terra. Em algumas regiões, depósitos de minério de ferro, magnetita e outras estruturas da crosta causam anomalias locais perceptíveis. Mudanças lentas no campo principal produzem a chamada variação secular, que altera a intensidade e a direção do campo em um mesmo ponto.
O campo observado também contém componentes produzidas por correntes elétricas na ionosfera e na magnetosfera, influenciadas pelo vento solar. Elas podem provocar oscilações diárias e perturbações mais irregulares durante tempestades geomagnéticas. Essas mudanças são pequenas em muitos lugares, mas crescem perto dos polos magnéticos, onde a componente horizontal do campo é fraca.
miniatura|350x350px|Curvas de nível em um mapa de declinação, com valores expressos em graus com sinal. Cada curva é uma linha isogônica.miniatura|350px|IGRF, 2005miniatura|350px|Mapa de variação magnética da NIMA, 2000
A declinação magnética de uma região costuma mudar lentamente. A alteração pode ser de apenas 2 a 2,5° por século, dependendo do local. Em uma localidade próxima do polo, como Ivujivik, a declinação pode variar 1° em apenas três anos. Para a maior parte dos viajantes a diferença pode ser pequena, mas ela afeta o uso de rumos magnéticos de cartas antigas e de descrições fundiárias baseadas em direções quando se procura determinar uma posição com precisão.
Um exemplo aparece nas duas cartas abaixo, que mostram a mesma região, na extremidade oeste de Long Island Sound, com levantamentos separados por 124 anos. A carta de 1884 mostra variação de 8°20′ oeste. A de 2008 mostra 13°15′ oeste.
miniatura|150px|Oeste de Long Island Sound, 1884miniatura|200px|Oeste de Long Island Sound, 2008miniatura|direita|Contornos estimados de declinação por ano, de 1590 a 1990
Primeiras medições A primeira determinação conhecida da declinação magnética foi feita na China por volta do ano 720. Na Europa, o fenômeno era conhecido no começo do século XV. Uma carta escrita por Georg Hartmann em 1544 informa que ele havia medido a declinação em Roma em 1510.
O Tratado da agulha de marear, atribuído ao navegador português João de Lisboa, ensinava no início do século XVI a determinar a declinação de um lugar. O texto empregava os verbos "nordestear" e "noroestear" para os desvios da agulha. Uma cópia de cerca de 1550 declara que o tratado havia sido "achado" em 1514.
João de Castro examinou essas ideias durante suas viagens. Entre 1538 e 1541 fez 43 determinações de declinação ao longo de suas rotas para a Índia e o Mar Vermelho. Suas observações também registraram diferenças causadas por magnetismo local nas proximidades de rochas.
Em 1634, Henry Gellibrand comparou medições feitas em Londres em épocas diferentes e concluiu que a declinação não permanecia fixa. Ele publicou o resultado em 1635, estabelecendo a existência da variação secular do campo.
Determinação miniatura|130px|Declinação magnética indicada em um mapa israelense. As setas mostram o norte verdadeiro, o norte da quadrícula e o norte magnético. A legenda informa que a mudança média anual da declinação magnética é de 0°03′ para leste.
Medição em campo miniatura|esquerda|200px|Declinômetro antigo
A declinação magnética em determinado lugar pode ser medida diretamente tomando como referência os polos celestes, pontos do céu em torno dos quais as estrelas parecem girar e que indicam as direções do norte e do sul verdadeiros. O instrumento de medida usado para essa medição é chamado declinômetro.
A posição aproximada do polo celeste norte é indicada pela Estrela Polar. No Hemisfério norte, pode-se obter uma aproximação da declinação pela diferença entre a marcação magnética e uma marcação visual da Estrela Polar. A estrela descreve um círculo de cerca de 0,73° de raio em torno do polo celeste norte, de modo que esse método tem precisão de aproximadamente um grau. Em latitudes elevadas, um prumo ajuda a alinhar visualmente a Estrela Polar com um objeto de referência próximo ao horizonte, a partir do qual se pode obter sua marcação.
Determinação por mapas Uma estimativa aproximada da declinação local, com margem de alguns graus, pode ser obtida a partir de uma carta isogônica geral do mundo ou de um continente, como as mostradas acima. Linhas isogônicas também aparecem em cartas aeronáuticas e cartas náuticas.
Mapas locais de maior escala podem indicar a declinação correspondente à época da carta, muitas vezes por meio de um pequeno diagrama. A menos que a área representada seja muito pequena, a declinação pode variar de forma mensurável dentro do próprio mapa. Nesse caso, o valor pode ser dado para um ponto específico. A taxa e a direção da mudança também podem aparecer, por exemplo, em minutos de arco por ano. O mesmo diagrama pode mostrar o norte de quadrícula, a direção das linhas norte-sul da grade do mapa, que pode diferir do norte verdadeiro.
Uma correção anual impressa na carta permite atualizar aproximadamente o valor por algum tempo, mas essa taxa não permanece constante indefinidamente. Aplicar a mesma correção durante muitas décadas pode produzir um valor errado.
Nos mapas topográficos do Serviço Geológico dos Estados Unidos, USGS, um diagrama mostra a relação entre o norte magnético da região, assinalado por uma seta com as letras "MN", e o norte verdadeiro, representado por uma linha vertical com uma estrela de cinco pontas na extremidade. Junto ao ângulo entre a seta e a linha aparece o valor da declinação, em graus, mils ou nas duas unidades. O desenho é esquemático e não pretende reproduzir visualmente o ângulo em escala. Como a declinação muda, o valor impresso em mapas antigos pode deixar de corresponder ao valor necessário para seu uso posterior.
Modelos e software
Modelos empíricos globais representam o campo magnético terrestre e permitem calcular ou prever, entre outras grandezas, a declinação de uma posição para uma data dentro do intervalo de validade do modelo. Um deles é o World Magnetic Model, WMM, produzido em conjunto por instituições dos Estados Unidos e do Reino Unido. A edição WMM2025 é válida de 2025 a 2029.
O modelo é preparado para ciclos de cinco anos e incorpora os dados disponíveis quando cada edição é produzida. A variação secular prevista não reproduz perfeitamente a evolução real do campo.Nos modelos candidatos ao IGRF avaliados por Fournier e colaboradores, previsões baseadas em variação constante durante cinco anos apresentaram erro quadrático médio de cerca de 15 minutos de arco ao fim do período. Para dados históricos, podem ser usados o IGRF e o modelo GUFM.
Entre as ferramentas disponíveis estão:
aplicativos web mantidos pelo National Centers for Environmental Information, NCEI, órgão da Administração Oceânica e Atmosférica Nacional dos Estados Unidos; um programa de demonstração em C para o WMM distribuído pela Agência Nacional de Inteligência Geoespacial dos Estados Unidos, acompanhado por implementações produzidas por terceiros.
No Brasil, o Observatório Nacional oferece cálculo da declinação magnética entre seus serviços de geofísica e mantém atividades de medição do campo geomagnético.
O WMM, o IGRF e o GUFM representam principalmente o campo gerado no interior da Terra e não reproduzem todos os detalhes causados pela crosta. Essas distorções locais são chamadas anomalias magnéticas. Para cálculos que incluam o campo crustal podem ser empregados modelos de resolução maior, como o Enhanced Magnetic Model, EMM.
O WMMHR2025 é uma versão de alta resolução do WMM. Ele combina o campo principal com componentes crustais representadas até o grau harmônico esférico 133, permitindo calcular variações espaciais menores que as representadas pelo WMM convencional.
Ajuste da declinação na bússola
Bússolas com mostrador giratório miniatura|Bússola de placa de base ajustada para declinação de 10° oeste, negativa, e uma direção de deslocamento apontando para o norte verdadeiro