Il Magnetismo terrestre si realizza nel cuore della Terra per effetto della rotazione terrestre, è fondamentale per la vita sulla Terra. Tra il nucleo interno solido e il mantello interno solido, c’è il nucleo esterno fluido.
Quest’area fluida del nucleo si comporta da cuscinetto a sfera tra nucleo ferroso interno e mantello di silicio.
Il cuscinetto a sfera fluido si muove con il normale movimento di rotazione terrestre e genera un campo magnetico, come la dinamo di una bicicletta.
Il campo magnetico terrestre
Il campo magnetico terrestre è stato generato dal Sole 4,5 miliardi di anni fa quando si è creata la Terra, e si mantiene vivo in virtù di due fenomeni: il movimento del guscio più esterno del nucleo terrestre, cioè il nucleo fluido, e il movimento del calore verso l’esterno.
Il calore del centro della Terra avrebbe dei moti convettivi, tipo quelli dell’ebollizione in una pentola d’acqua quando cuociamo la pasta.
Il cuore della Terra come una dinamo ad autoeccitazione
La modalità di mantenimento del campo magnetico terrestre è simile a quel che succede a una dinamo ad autoeccitazione, cioè una bobina elettrica che ruota in un campo magnetico.
L’asse del campo magnetico terrestre
Il movimento elettromagnetico si sviluppa lungo un asse che attraversando il centro della Terra, giunge in superficie.
I punti di intersezione sulla superficie terrestre con l’asse del campo magnetico terrestre sono i poli magnetici Nord e Sud: campo magnetico terrestre è un dipolo magnetico.
Il campo magnetico terrestre forma un guscio
Il campo magnetico terrestre poi fluisce nell’atmosfera formando delle linee curve che avvolgono tutta la Terra.
Il campo magnetico terrestre viene così ad avvolgere a guscio tutta la Terra.
Il polo magnetico
Esiste un polo magnetico a Nord e uno a Sud del pianeta Terra.
Quando con la bussola cerchiamo il polo Nord, la bussola ci indicherà il polo magnetico Nord.
La bussola è un ago magnetico che si allinea lungo le linee di forza del campo magnetico terrestre.
Il nucleo della Terra
Il nucleo solido è composto da una foresta di conifere verticale di cristalli di ferro nickel che punta verso il polo Nord.
Il movimento del calore dal nucleo al mantello freddo, assieme alla rotazione della terra, genera il campo magnetico terrestre, e quindi la magnetosfera.
Il movimento di vortice e correnti calde del nucleo mettono in movimento anche i poli magnetici terrestri nord e sud.
Il movimento dei poli magnetici terrestri
I poli magnetici non sono fermi, ma si muovono sulla superficie terrestre, fino ad invertirsi, cioè il polo Nord si ritrova a Sud e viceversa.
Il campo magnetico terrestre dell’emisfero sud si sta indebolendo da 400 anni: l’anomalia del sud Atlantico.
L’indebolimento fa avvicinare il vento solare di protoni alla Terra.
L’anomalia è dovuta a inversione del campo magnetico nelle profondità della Terra.
In verità l’inversione del campo magnetico si è più volte verificata, osservabile nel magnetismo delle rocce attuali.
L’inversione del campo magnetico terrestre avviene ogni 250.000 anni.
Occorrono 20.000 anni per completare l’inversione del campo magnetico terrestre.
Le variazioni del magnetismo sono indizi importanti che avvalorano la teoria della tettonica delle placche.
Dove si trova il polo Nord magnetico
Attualmente il polo Nord magnetico si trova tra la Groenlandia e il Canadà.
Il polo magnetico non corrisponde al polo geografico.
Il polo geografico
I poli geografici del Nord e del Sud sono i due punti dove la superficie terrestre si incontra perpendicolarmente con l’asse di rotazione terrestre.
L’asse di rotazione terrestre non corrisponde con l’asse del campo magnetico terrestre.
La declinazione magnetica
La distanza tra polo magnetico e polo geografico è la declinazione magnetica.
Anzi la declinazione magnetica è la distanza angolare tra l’asse dell’ago magnetico della bussola e la direzione del meridiano del luogo.
Quindi la declinazione magnetica può essere est o ovest.
Perché è utile conoscere la declinazione magnetica di una data località?
Perché la declinazione magnetica permette che bussola e cartina geografica si parlino.
Infatti la bussola parla la lingua del polo magnetico, mentre la carta geografica parla la lingua del polo geografico.
Con la declinazione magnetica si possono apportare le opportune correzione all’informazione che ci dà la bussola, permettendo di orientarci.
La necessità della declinazione magnetica è maggiore in prossimità dei poli e minima all’equatore.
Come funziona la magnetosfera
Il campo magnetico terrestre fuoriesce dai poli e forma una grande sfera magnetica: la magnetosfera.
La magnetosfera a livello dei poli è debole, per cui ai poli c’è spazio per il vento solare.
Fra i 100 e i 500 km, gli atomi dell’atmosfera vengono bombardati dal vento solare eccitandoli.
Gli effetti del Magnetismo terrestre sul vento solare
Se non ci fosse la magnetosfera, il vento solare giungerebbe direttamente sulle nostre teste: normalmente la magnetosfera si comporta da paravento solare.
Il vento solare
Il vento solare è generato dalla corona solare ed è costituito da particelle cariche: protoni ed elettroni.
Il vento solare non è costante nel tempo. Il vento solare segue l’inversione di polarità che il Sole subisce ogni 11 anni.
Nel momento dell’inversione, le macchie solari presenti sulla superficie del Sole sono al minimo. A metà del ciclo di 11 anni abbiamo il massimo di macchie solari, ed è in questo momento che abbiamo la massima espulsione di materiale
dalla corona solare.
Le aurore boreali e australi
In prossimità dei poli la magnetosfera è più debole, per cui il bombardamento del vento solare riesce a penetrare la nostra atmosfera, che si palesa col fenomeno delle aurore boreali e australi, ben visibili ad occhio nudo oltre il circolo polare artico ed antartico.
Il fenomeno delle aurore boreali e australi
Gli elettroni del vento solare interagiscono con gli atomi presenti nell’atmosfera strappando un elettrone. Gli atomi presenti in atmosfera vengono così ionizzati.
Gli ioni sono instabili e si ricombinano con gli elettroni, in questo movimento di do ut des, dono e riprendo, viene emessa luce a differente frequenza.
La ricombinazione degli ioni di ossigeno emette luce verde.
La ricombinazione degli ioni di azoto emette luce rossa.
Le tonalità rosse e verde sono le tonalità tipiche delle aurore boreali e australi.
Gli effetti nefasti del vento solare sull’uomo
Le radiazione del vento solare possono causare cancro della pelle e danni oculari.
Gli effetti nefasti del vento solare sulla tecnologia
Gli effetti nefasti del vento solare sulla tecnologia si hanno soprattutto nelle latidudini più prossime ai poli, quindi la Russia e la penisola scandinava, la Scozia e il Canada.
Il vento solare cozza con la superficie terrestre e poi si propaga sul terreno sfruttando le reti di trasporto dell’energia elettrica.
I danni possono essere la fusione dei trasformatori lungo la linea, fino a pesanti black-out.
Con l’interconnessione delle linee elettriche, ferroviarie, e di diverse altre infrastrutture, il danno si può manifestare oggi anche alle nostre latitudini.
Il campo magnetico degli altri pianeti
Anche gli altri pianeti formano dei campi magnetici, solitamente dipolo magnetici, cioè come il campo magnetico terrestre.
Il campo magnetico di Giove
Giove ha un campo magnetico enormemente maggiore di quello terrestre.
Il campo magnetico di Giove è 20.000 volte maggiore, pur essendo il diametro di Giove grande 11 volte quello terrestre.
Inoltre le linee di forza del campo magnetico gioviano hanno un ordine diverso.
Mentre il campo magnetico terrestre esce dal polo Nord per rientrare nel polo Sud, il l campo magnetico gioviano esce dal polo Nord per rientrare in parte nel polo Sud e in parte nell’equatore.
Perché il campo magnetico di Giove è così asimmetrico?
Il campo magnetico di Giove è così asimmetrico perché è formato da elio e idrogeno allo stato metallico che conducono diversamente dal nucleo ferroso terrestre.
Il campo magnetico della Luna
La Luna non ha un campo magnetico dipolo come quello della Terra, forse perché il suo nucleo è si fuso ma solo in parte, per cui l’effetto dinamo non succede.
La Luna ha invece tanti piccoli campi che forse sono il residuo di un antico campo magnetico tipo quello terrestre.