Cosa potrebbe succedere › Inversione dei Poli

Campo geomagnetico

Il campo geomagnetico è un fenomeno naturale presente sul pianeta Terra e comune a molti altri corpi celesti, come, ad esempio, il Sole.

Esso è assimilabile ad un dipolo magnetico con poli non coincidenti con quelli geografici e non statici, e con un asse inclinato di 11,3° rispetto all’asse di rotazione terrestre. Nonostante le numerose ipotesi sulla presenza di questo campo, le teorie si sono orientate verso un modello analogo a quello di una dinamo ad autoeccitazione.

Il campo magnetico terrestre non è costante nel tempo, ma subisce notevoli variazioni sia in termini direzionali che di intensità.

Esse hanno portato, nel corso delle ere geologiche, alla deriva dei poli magnetici e a ripetuti fenomeni di inversione del campo, con scambio reciproco dei poli magnetici Nord e Sud. Il magnetismo terrestre ha una notevole importanza per la vita sulla Terra. Infatti esso si estende per svariate decine di migliaia di chilometri nello spazio, formando una zona chiamata magnetosfera, la cui presenza genera una sorta di "scudo" elettromagnetico che devia e riduce il numero di raggi cosmici.

È proprio dall'interazione tra i raggi cosmici di origine solare (vento solare) e la magnetosfera che viene originato lo splendido fenomeno detto aurora polare.

Il campo geomagnetico è stato il primo campo terrestre ad essere teorizzato e descritto; infatti la sua scoperta è attribuita alle osservazioni di Pierre de Maricourt, scienziato francese del XIII secolo, nel suo Epistula de magnete (Lettera sul magnete), scritto nel 1269 (a stampa solo nel 1558). Il campo gravitazionale terrestre venne invece concepito da Isaac Newton, che ne diede notizia nel 1687, anno di pubblicazione del suo Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (Principi matematici della filosofia naturale).

L'unità di misura del campo geomagnetico nel sistema internazionale (SI) è il tesla (T), ma, risultando valori molto piccoli di detto campo in quest'unità di misura, nella pratica si utilizza il suo sottomultiplo nanotesla (nT), pari a 10-9 T, oppure il gauss (G) nel sistema CGSem (1 G = 10-4 T).

Dall'equatore ai poli, sulla superficie terrestre, il valore del campo varia da circa poco più di 20000 nT all'equatore ai circa 70000 nT delle zone polari.

Poli magnetici

Per definizione, un polo magnetico è un punto dove il campo geomagnetico generato da un dipolo magnetico, posto nel nucleo esterno terrestre, ha una direzione coincidente con l'asse del dipolo, cioè verticale. Questa definizione fu proposta nel 1600 da William Gilbert un gentiluomo che faceva parte della corte di Elisabetta I d'Inghilterra ed è ancora oggi 2009 in uso. Tuttavia, la nomenclatura che definisce il polo magnetico Nord e quello Sud è solo una convenzione; infatti le linee di forza del campo magnetico terrestre entrano nell'emisfero nord (emisfero boreale) ed escono dall'emisfero sud (emisfero australe). Pertanto dal punto di vista magnetico, nella Terra, il polo Nord magnetico è quello posto al Sud geografico e viceversa: infatti l'ago Nord della bussola non potrebbe indicare un polo di uguale polarità, ma solo l'opposto. È stato quindi, per comodità, imposto che il polo magnetico Sud della Terra (fisico) sia chiamato polo magnetico Nord in associazione a quello geografico e idem per quello posto a Sud. L'asse geografico e l'asse magnetico non sono coincidenti e anzi, la retta congiungente i due poli magnetici non passa per il centro della Terra. L'asse magnetico, infatti, si scosta da quello geografico in base alla posizione e al momento della sua rilevazione: mentre i poli geografici sono fissi, quelli magnetici sono soggetti ad un continuo, seppur lento, spostamento, non costante e non uguale per ognuno di essi lungo una circonferenza di circa 160 km.

Pertanto i poli geografici non coincidono con i poli magnetici rispettivi, dai quali si discostano anche di quasi 3000 km, ed il polo magnetico sud si trova maggiormente distanziato rispetto al polo magnetico nord.

Dato che l'ago della bussola non indica il polo Nord geografico e la sua misurazione ha sempre un fattore di imprecisione, la sua rilevazione viene corretta ricorrendo alla declinazione magnetica, che è l'angolo compreso tra la direzione indicata dalla bussola e la direzione del nord geografico.

Il suo valore dipende dal punto di osservazione sulla superficie terrestre e dal momento di osservazione. In talune zone la declinazione magnetica è tutt' altro che trascurabile, come non lo è se si deve seguire una rotta piuttosto lunga; ad esempio nell'Atlantico centrale essa raggiunge anche i 20° ed è, ovviamente, molto elevata in prossimità dei poli. Grazie alla posizione geografica più favorevole, l'esplorazione dei poli magnetici si è svolta con anticipo rispetto a quelli geografici. Il polo magnetico Nord è stato raggiunto per la prima volta nel 1831 dal britannico Sir James Clark Ross, mentre quello Sud nel 1909 dai geologi australiani Sir Tannat William Edgeworth David, Sir Douglas Mawson e dal medico scozzese Alistair McKay con un viaggio in slitta di 3 mesi.

Posizione dei poli magnetici

Polo magnetico Nord (2001) 81.3 N 110.8 W (2004 est) 82.3 N 113.4 W (2005 est) 82.7 N 114.4 W
Polo magnetico Sud (1998) 64.6 S 138.5 E (2004 est) 63.5 S 138.0 E  

 

Variazioni del campo

Il campo magnetico terrestre non è affatto costante e uniforme. Tali variazioni vengono calcolate sulla base dei valori medi giornalieri, mensili ed annuali, nonché su dati rilevati in secoli di misurazioni magnetiche. Il campo magnetico si definisce attivo quando si discosta dalla normalità.

Le variazioni vengono analizzate in base alla loro ciclicità, durata e origine. Si suddividono primariamente in esterne ed interne in base alla posizione dell'origine rispetto alla superficie terrestre. Sebbene non esista un limite temporale netto, si è notato che le variazioni con tempi tipici inferiori all'anno appartengono alle esterne, le rimanenti alle interne. Secondo una successiva e più precisa suddivisione, le esterne vengono ripartite per ciclicità, mentre le interne vengono raggruppate in una unica sezione, le variazioni secolari

Inversioni del campo magnetico

È ormai noto come il campo geomagnetico non sia stazionario ma soggetto a variazioni temporali in tutte le sue componenti, sia in termini di direzione che di intensità. Lo studio della magnetizzazione delle rocce del passato geologico ha mostrato infatti come il campo sia stato soggetto a vere e proprie inversioni di polarità magnetica (Epoche, Eventi ed Escursioni), la cui ricorrenza sembra essere casuale, e che interessano simultaneamente tutte le regioni della Terra.

A partire dagli anni ’60, lo studio della successione delle polarità magnetiche nelle successioni rocciose (Magnetostratigrafia) ha portato alla compilazione di una prima “Scala delle Polarità Geomagnetiche” (GPTS). Questa fu definita, e poi via via raffinata e ampliata, con il contributo di numerosi studi condotti in diverse parti del globo su rocce ignee datate isotopicamente, su sequenze stratigrafiche sedimentarie datate tramite gli isotopi o la biostratigrafia, e tramite l’interpretazione delle anomalie magnetiche misurate sui fondali marini.

Anche se i cambiamenti nella direzione del campo geomagnetico sono meglio conosciute per gli ultimi 5 milioni di anni, oggi disponiamo di informazioni, sia pur discontinue, sui cambiamenti di polarità degli ultimi 80 milioni di anni e che si estendono, sia pur con minore dettaglio, fino ad arrivare ai 170 milioni di anni fa.

All’interno di ciascuna Epoca magnetica esistono poi degli “Eventi” geomagnetici riconosciuti a scala globale, e delle “Escursioni” più brevi, la cui durata è per definizione minore ai 30.000 anni.

L’Epoca in cui viviamo oggi è definita, per convenzione, a polarità normale, è chiamata Brunhes ed è cominciata circa 780.000 anni fa. Precedentemente vi è una epoca a polarità inversa detta di Matuyama, quindi ancora normale l'epoca di Gauss, poi inversa di Gilbert e così via di seguito.

L'analisi dei dati del satellite Oersted suggerisce una possibile inversione del campo magnetico terrestre a "breve" termine.

Sopra le nostre teste da tre anni, il satellite Oersted è in orbita con una missione: registrare il campo magnetico terrestre. Nulla di strano, sembrerebbe a prima vista. Invece, come si legge in un articolo uscito di recente sulla rivista Nature, l'analisi dei dati raccolti sembra presagire una specie di rivoluzione magnetica "imminente".
Dal confronto dei risultati di Oersted con quelli del satellite Magsat (attivo negli anni '80) infatti, è stato possibile osservare i cambiamenti avvenuti nel nostro pianeta negli ultimi vent'anni. E si è scoperto che due regioni della Terra (poste rispettivamente nell'Africa meridionale e al Polo Nord) hanno subito enormi variazioni del proprio campo magnetico locale.

Lo stato attuale del nostro pianeta - affermano Gauthier Hulot e gli altri autori dell'articolo di Nature - assomiglia moltissimo a quelle simulazioni al computer, altamente asimmetriche, che descrivono i periodi di tempo prossimi alla cosiddetta inversione del campo magnetico terrestre. Durante questi periodi, il campo magnetico diventa sempre più  debole fino a "scomparire" per poi riapparire invertito. Le cause di questo fenomeno non sono ancora state individuate con sicurezza.
I poli Nord e Sud magnetici, secondo le teorie geofisiche e paleomagnetiche, non sarebbero fissi nel tempo, ma si invertirebbero ogni 200'000 anni circa. Secondo queste teorie, il campo magnetico della Terra avrebbe origine dalle correnti elettriche interne presenti nel nucleo di ferro liquido. E' quindi la circolazione di questi giganteschi flussi di carica elettrica che trasforma il nostro pianeta in un'enorme calamita; e l'orientazione dei poli dipende dal movimento di queste ultime.

Le prime prove delle passate inversioni del campo magnetico terrestre furono raccolte nel 1906 da Bernard Brunhes che analizzò antiche rocce ignee e sedimentarie. Queste rocce possono infatti "memorizzare" lo stato del campo magnetico terrestre all'epoca della loro formazione.

Articolo di Magneto