Il Campo Magnetico Incostante della Terra

Il campo magnetico del nostro pianeta si trova in uno stato di cambiamento costante, affermano ricercatori che stanno iniziando a capire come si comporta e perché.

Ogni pochi anni, lo scienziato Larry Newitt del Geological Survey of Canada va a caccia. Afferra i guanti, il parka, una bussola elegante, salta su un aereo e vola sopra l'Artico canadese. Non molto si agita tra le isole sparse e il ghiaccio marino, ma la preda di Newitt è lì, sempre in movimento, mutevole, inafferrabile.

La sua preda è il polo magnetico nord della Terra.

Al momento si trova nel nord del Canada, a circa 600 km dalla città più vicina: Resolute Bay, 300 abitanti, dove una famosa maglietta recita "Resolute Bay non è la fine del mondo, ma puoi vederla da qui." Newitt si ferma lì per spuntini e provviste e rifugio quando il tempo peggiora. "Che è spesso", dice.

Sopra: il movimento del polo magnetico nord della Terra attraverso l'Artico canadese, 1831-2001. Credito: indagine geologica del Canada.

Gli scienziati sanno da tempo che il polo magnetico si muove. James Ross ha localizzato la pole per la prima volta nel 1831 dopo un faticoso viaggio nell'Artico durante il quale la sua nave rimase bloccata nel ghiaccio per quattro anni. Nessuno è tornato fino al prossimo secolo. Nel 1904, Roald Amundsen trovò di nuovo la pole e scoprì che si era mosso - almeno 50 km dai tempi di Ross.

Il polo ha continuato a muoversi nel corso del 20° secolo, a nord ad una velocità media di 10 km all'anno, ultimamente accelerando "a 40 km all'anno", afferma Newitt. A questo ritmo uscirà dall'America del Nord e raggiungerà la Siberia in pochi decenni.

Tenere traccia del polo magnetico nord è compito di Newitt. "Di solito usciamo e controlliamo la sua posizione una volta ogni qualche anno. Dovremo fare più viaggi ora che si sta muovendo così velocemente."

Il campo magnetico terrestre sta cambiando anche in altri modi: gli aghi della bussola in Africa, ad esempio, stanno andando alla deriva di circa 1 grado per decennio. E a livello globale il campo magnetico si è indebolito del 10% dal 19° secolo. Quando questo è stato menzionato dai ricercatori in un recente incontro della American Geophysical Union, molti giornali hanno portato la storia. Un titolo tipico: "Il campo magnetico terrestre sta collassando?"

Probabilmente no. Per quanto sorprendenti siano questi cambiamenti, "sono miti rispetto a quanto il campo magnetico terrestre ha fatto in passato", dice il professore dell'Università della California, Gary Glatzmaier.

Sopra: strisce magnetiche attorno alle dorsali medioevali rivelano la storia del campo magnetico terrestre per milioni di anni. Lo studio del magnetismo passato della Terra è chiamato paleomagnetismo. Credito immagine: USGS.

A volte il campo si ribalta completamente. I poli nord e sud si scambiano i posti. Tali inversioni, registrate nel magnetismo delle rocce antiche, sono imprevedibili. Arrivano a intervalli irregolari con una media di circa 300.000 anni; l'ultimo era 780.000 anni fa. Siamo in ritardo per il prossimo? Nessuno lo sa.


Secondo Glatzmaier, il declino del 10% in corso non significa che un'inversione sia imminente. "Il campo sta aumentando o diminuendo continuamente", dice. "Lo sappiamo dagli studi del registro paleomagnetico." Il campo magnetico attuale della Terra è, in effetti, molto più forte del normale. Il momento di dipolo, una misura dell'intensità del campo magnetico, ora è 8 × 1022 amp x × m2. Questa è la media del doppio di milioni di anni × 4 × 1022 amp. × m2.

Per capire cosa sta succedendo, dice Glatzmaier, dobbiamo fare un viaggio ... verso il centro della Terra dove viene prodotto il campo magnetico.

Nel cuore del nostro pianeta si trova una solida sfera di ferro, calda come la superficie del sole. I ricercatori lo chiamano "il nucleo interno". È davvero un mondo all'interno di un mondo. Il nucleo interno è largo al 70% come la luna. Ruota alla sua stessa velocità, fino a 0,2° di longitudine all'anno più veloce della Terra sopra di esso, e ha il suo oceano: uno strato molto profondo di ferro liquido noto come "il nucleo esterno".

Sopra: un diagramma schematico dell'interno della Terra.
Il nucleo esterno è la fonte del campo geomagnetico.

Il campo magnetico terrestre proviene da questo oceano di ferro, che è un fluido elettricamente conduttore in costante movimento. Sedendosi in cima al nucleo interno caldo, il nucleo esterno liquido ribolle e si arrotola come acqua in una padella su una stufa calda. Il nucleo esterno ha anche "uragani" - alimentati dalle forze di Coriolis della rotazione terrestre. Questi moti complessi generano il magnetismo del nostro pianeta attraverso un processo chiamato effetto dinamo.

Utilizzando le equazioni della magnetoidrodinamica, un ramo della fisica che si occupa di fluidi conduttivi e campi magnetici, Glatzmaier e il collega Paul Roberts hanno creato un modello di supercomputer degli interni della Terra. Il loro software riscalda il nucleo interno, agita l'oceano metallico sopra di esso, quindi calcola il campo magnetico risultante. Eseguono il loro codice per centinaia di migliaia di anni simulati e guardano cosa succede.

Ciò che vedono imita la vera Terra: il campo magnetico cresce e cala, i poli si spostano e, occasionalmente, ruotano. Il cambiamento è normale, hanno imparato. E non c'è da meravigliarsi. La fonte del campo, il nucleo esterno, è esso stesso ribollente, vorticoso, turbolento. "È caotico laggiù", nota Glatzmaier. I cambiamenti che rileviamo sulla superficie del nostro pianeta sono un segno di quel caos interiore.

Hanno anche imparato cosa succede durante una vibrazione magnetica. Le inversioni richiedono qualche migliaio di anni per essere completate, e durante quel tempo - contrariamente alla credenza popolare - il campo magnetico non svanisce. "Diventa solo più complicato", dice Glatzmaier. Le linee di forza magnetiche vicino alla superficie della Terra si attorcigliano e si aggrovigliano e i poli magnetici si aprono in luoghi insoliti. Un polo magnetico sud potrebbe emergere sull'Africa, per esempio, o un polo nord su Tahiti. Strano. Ma è ancora un campo magnetico planetario, e ci protegge ancora dalle radiazioni spaziali e dalle tempeste solari.

Sopra: modelli di supercomputer del campo magnetico terrestre. A sinistra c'è un normale campo magnetico dipolare, tipico dei lunghi anni tra inversioni di polarità. Sulla destra c'è il tipo di complicato campo magnetico che la Terra ha durante lo sconvolgimento di un'inversione.

E, come bonus, Tahiti potrebbe essere un ottimo posto per vedere l'aurora boreale. In un momento simile, il lavoro di Larry Newitt sarebbe diverso. Invece di rabbrividire a Resolute Bay, poteva godersi il caldo sud del Pacifico, saltando da un'isola all'altra, cercando i poli magnetici mentre le aurore ballavano sopra la testa.

A volte, forse, un piccolo cambiamento può essere una buona cosa.

Maggiori informazioni su science.nasa.gov

Fonte  Principia Scientific