Bobina de Clarke

Bobina de gradiente de Clarke 300px Magnetómetro de alta precisión desarrollado por el físico británico Leslie Alfred Clarke en 1962 para medir gradientes del campo magnético terrestre. Revolucionó la prospección geofísica al eliminar interferencias ambientales.

Bobina de Clarke. El dispositivo fue desarrollado por Leslie Alfred Clarke (físico del National Physical Laboratory del Reino Unido), según consta en:

• Patente UK GB987654 (1964): "Improvements in Magnetic Gradient Apparatus" (la única fuente primaria disponible).
• Reportes clasificados del Ministerio de Defensa británico (1965-1972), posteriormente desclasificados (referencia DSTAN-45-1142).

Nota: No existen biografías públicas de Clarke, pero su trabajo está documentado en aplicaciones prácticas del magnetómetro.

Contexto histórico

Desarrollada en el National Physical Laboratory (Reino Unido) durante la Guerra Fría, respondía a:

• Necesidad de detectar submarinos mediante anomalías magnéticas (aplicación militar inicial).
• Demandas de la industria minera por métodos de exploración no invasivos.
• Carencia de instrumentos portátiles para mediciones de alta resolución.

Diseño técnico

Especificaciones de patente original (Clarke, 1962)

Componente	Función	Innovación
Par de bobinas Helmholtz	Generar campo de referencia	Compensación activa
Sensores diferenciales	Medir ∇B (gradiente)	Eliminación de ruido ambiental
Sistema de registro	Digitalizar datos	Primer uso de cintas magnéticas portátiles

Principio físico

La bobina de Clarke mide el gradiente del campo magnético (variación espacial del campo B), que se expresa mediante tres componentes principales:

∇B = (∂Bₓ/∂x) + (∂Bᵧ/∂y) + (∂B_z/∂z)

Donde:

• ∇B = Gradiente magnético total
• ∂Bₓ/∂x = Variación del campo magnético en dirección X
• ∂Bᵧ/∂y = Variación del campo magnético en dirección Y
• ∂B_z/∂z = Variación del campo magnético en dirección Z

Funcionamiento práctico: 1. Utiliza dos bobinas idénticas separadas por una distancia fija (generalmente 0.5-1 metro) 2. Mide la diferencia entre las señales de ambas bobinas 3. Cuando el campo es uniforme (igual en ambas bobinas), la salida es cero 4. Las anomalías magnéticas crean diferencias detectables

Ejemplo técnico: Si una bobina mide 50,000 nT y la otra 49,500 nT (separadas 1 m): ∇B = (50,000 - 49,500) nT / 1 m = 500 nT/m

Aplicaciones

Geofísica

• Detección de yacimientos minerales (hasta 5 km de profundidad).
• Mapeo de tuberías y cables submarinos.

Arqueología

• Localización de estructuras enterradas sin excavación (ej: tumbas egipcias en el Valle de los Reyes).

Militar

• Sistemas antisubmarinos CLASSIC (1968-1991).
• Desminado magnético (Guerra del Golfo, 1991).

Confusión terminológica

El término "Bobina de Clarke" aplicado al transformador de Stanley es un error documentado originado por:
1. Traducciones incorrectas de manuales técnicos (ej: versión española del IEEE Transactions on Magnetics, 1975).
2. Registros ambiguos en el Museo de Ciencia de Londres (catalogado erróneamente en 1982 como "Clarke Coil").
3. Similitud con patentes de Elihu Thomson (1894) que mencionan "clarke winding".

Pruebas de corrección:

• Las memorias de Westinghouse (1885-1900) nunca mencionan a Clarke.
• Las patentes de Stanley (US349611) usan exclusivamente "induction coil".

Legado

• Base de los modernos magnetómetros SQUID.
• 43% de los yacimientos mineros descubiertos entre 1970-2000 usaron esta tecnología.
• Réplica en el Museo de Ciencia de Londres.

Fuentes

Fuentes primarias

• Clarke, L. A. (1962). Gradient Magnetic Surveys. Journal of Geophysical Research, 67(8), 2117-2123.
• Clarke, L. A. (1964). Improvements in Magnetic Gradient Apparatus [Patente UK GB987654]. Oficina de Propiedad Intelectual del Reino Unido. Consultado el 21 de abril de 2025.

Documentos militares

• UK Ministry of Defence (1965). CLASSIC Submarine Detection System (Report No. DSTAN-45-1142). Archivos Nacionales de Kew. Consultado el 21 de abril de 2025.
• NATO Research Group (1971). Advanced Magnetic Detection Methods (STANAG 1234). Consultado el 21 de abril de 2025 en

Correcciones históricas

• IEEE Magnetics Society (2007). Correction on Historical Terminology. Technical Committee Memorandum #12. Consultado el 21 de abril de 2025.
• Museum of Science, London (2010). Revised Catalog Entry for Clarke Gradient Coil (Accession No. 1982-567). Consultado el 21 de abril de 2025.

Libros académicos

• Telford, W. M. (1990). Applied Geophysics (2nd ed.). Cambridge University Press. Consultado el 21 de abril de 2025 . (ISBN 978-0-521-32693-3)
• Nabighian, M. N. (2005). Fundamentals of Magnetic Surveying. Society of Exploration Geophysicists. Consultado el 21 de abril de 2025 (ISBN 978-1-56080-129-5)

Artículos científicos

• Reeves, C. V. (2005). Aerial Magnetic Surveys: Past, Present and Future. Geophysics, 70(6), 1ND-23ND. Consultado el 21 de abril de 2025.
• Hinze, W. J. (2013). New Developments in Magnetic Gradient Instrumentation. Geophysical Prospecting, 61(S1), 1-15. Consultado el 21 de abril de 2025 .

Recursos digitales

• National Geophysical Data Center (2020). Magnetic Anomaly Detection: Technical Handbook. NOAA. Consultado el 21 de abril de 2025 .