Campo magnetico terrestre e poli erranti

Immagina una barra magnetica all'interno della Terra, più o meno allineata con l'asse, dove le estremità di quel magnete si trovano vicino ai poli geografici Nord e Sud del pianeta. Le linee del campo magnetico viaggiano dal polo nord del magnete, tornando indietro per tornare verso il polo sud. Ad ogni polo, le linee del campo magnetico sono quasi verticali.

Sebbene non ci sia sicuramente una barra magnetica all'interno della Terra, lo stesso fenomeno si verifica intorno alla Terra, creando un'area protettiva attorno all'intero pianeta chiamata magnetosfera, secondo la NASA. La magnetosfera terrestre ci protegge dalle dannose radiazioni cosmiche e dal vento solare ed è responsabile dei bellissimi spettacoli aurorali visti alle alte latitudini degli emisferi settentrionale e meridionale.

I poli magnetico e geografico della Terra si trovano l'uno di fronte all'altro. In altre parole, il polo sud magnetico della Terra è in realtà vicino al polo nord geografico. Quindi, quando usiamo una bussola per determinare la nostra posizione, l'ago della bussola punta effettivamente verso il polo magnetico sud nell'emisfero settentrionale e verso il polo magnetico nord nell'emisfero meridionale.

I poli magnetici non sono fissi e vagano un po 'sulla superficie del pianeta rispetto ai poli geografici. Circa il 75 per cento dell'intensità del campo magnetico terrestre è rappresentato dalla "barra magnetica". L'altro 25 percento dell'intensità del campo magnetico terrestre, che può essere considerato come una barra magnetica più piccola che si muove, proviene da porzioni più piccole di magma in movimento e può essere ciò che consente ai poli di muoversi.

Sulla base dei dati rilasciati dai Centri nazionali per le informazioni ambientali nel febbraio 2019, il polo nord magnetico si trova a 86,54 N 170,88 E, all'interno dell'Oceano Artico e diretto dal Canada verso la Siberia. Il polo sud magnetico si trova a 64.13 S 136.02 E, appena al largo della costa dell'Antartide in direzione dell'Australia.

Da dove viene il campo?

Sebbene sia ancora un po 'un mistero, gli scienziati generalmente concordano sul fatto che il campo magnetico della Terra inizia in profondità nel nucleo del pianeta. Il nucleo esterno del pianeta è costituito da metalli fusi, principalmente ferro, che è un conduttore.

"La zangolatura, il metallo fuso nel nucleo esterno genera il campo [magnetico] mediante quella che è nota come azione della dinamo", ha detto Aleksey Smirnov, professore di geofisica presso la Michigan Technological University.

L'azione della dinamo, o teoria della dinamo, descrive il modo in cui un pianeta può sostenere un campo magnetico. La dinamo, o sorgente del campo magnetico, è creata da un materiale rotante, convettivo ed elettricamente conduttore, come il ferro fuso all'interno della Terra.

"Ci sono molti atomi ionizzati ed elettroni liberi che vagano intorno, inoltre c'è una forma complessa di convezione in corso all'interno, combinata con la rotazione naturale della Terra - ci sono molte cariche in movimento", ha detto Doug Ingram, un fisico e professore di astronomia alla Texas Christian University.

Gli scienziati ritengono che le cariche create dal materiale metallico in movimento si muovano intorno alla regione equatoriale della Terra con un movimento circolare che genera i poli magnetici nord e sud sulla superficie, ha detto Ingram.

Perché i poli si muovono?

La dinamo terrestre è persistente, ma instabile. In questo momento, il campo magnetico sta cambiando rapidamente, con il polo nord magnetico che fa un balzo improvviso verso la Siberia. Dagli anni '90, il polo nord magnetico si è spostato di circa 35 miglia (55 km) all'anno, in media, secondo uno studio del 2019 pubblicato sulla rivista Nature.

Secondo Smirnov, i disturbi del magma metallico che scorre potrebbero essere la causa delle instabilità nel campo magnetico che possono portare a tali spostamenti polari. Il movimento del ferro liquido in profondità sotto il Canada potrebbe indebolire leggermente il campo magnetico in quella posizione, che è ciò che consente al polo nord magnetico di spostarsi verso la Siberia, afferma l'articolo di Nature.

Altre anomalie elettromagnetiche possono essere osservate in tutto il mondo, come in Africa meridionale dove un disturbo del campo magnetico, simile a un vortice in un flusso, può essere causato da una porzione più densa del mantello vicino al confine con il nucleo esterno liquido del pianeta.

Storia dello spostamento e dell'inversione dei poli

Mentre i poli si spostano costantemente, secondo la NASA si sono anche completamente invertiti almeno alcune centinaia di volte negli ultimi 3 miliardi di anni. Durante questo processo, che in genere si verifica ogni 200.000 o 300.000 anni nel corso di 100 o poche migliaia di anni alla volta, il campo magnetico viene schiacciato e tirato con poli multipli che spuntano casualmente sulla superficie della Terra. L'ultima inversione completa è avvenuta circa 780.000 anni fa.

La storia del campo magnetico, inclusi spostamenti e inversioni, è evidenziata nella documentazione geologica. I metalli trovati nelle rocce, compreso il ferro, si allineano con il campo magnetico prima che le rocce fuse si solidifichino o come frammenti che contengono i metalli magnetici allineati con il campo magnetico e si depositano in strati di rocce sedimentarie.

"Poiché la Terra è un luogo dinamico e in continua evoluzione, nuove rocce e le loro registrazioni magnetiche sono state generate costantemente nel corso del tempo geologico", ha detto Smirnov, aggiungendo che queste registrazioni possono essere conservate per milioni o miliardi di anni.

Record simili si trovano sul fondo dell'Oceano Atlantico dove viene costantemente creato nuovo fondale marino sulla dorsale medio atlantica.

"Quando la lava sale in superficie [attraverso la lunga fessura che costituisce la cresta], si scioglie e le particelle di ferro sospese nella lava si orientano nella direzione del campo magnetico prevalente della Terra", ha detto Ingram. Man mano che la lava si solidifica, blocca i depositi di metallo in posizione e, quindi, crea una registrazione storica degli spostamenti e delle inversioni del campo magnetico terrestre.

Cosa significano per la vita sul nostro pianeta questi poli vaganti e ribaltanti? Non ci sono cambiamenti drastici presenti nella documentazione fossile per la vita vegetale o animale durante i turni e le inversioni, secondo la NASA, il che suggerisce che gli effetti dell'inversione dei poli sulla vita sono minimi. Sebbene ci siano alcune speculazioni tra gli scienziati che durante i periodi di diminuzione dell'intensità del campo magnetico, più radiazioni cosmiche avrebbero potuto raggiungere la superficie terrestre e aver causato un aumento del tasso di mutazione genetica e quindi, ha detto Smirnov, ha dato una spinta all'evoluzione..

Risorse addizionali:

• Guarda questa fantastica visualizzazione della magnetosfera terrestre dallo Scientific Visualization Lab della NASA.
• Scopri la missione Multiscala Magnetosferica della NASA per capire come i campi magnetici intorno alla Terra si connettono e si disconnettono.
• Dai un'occhiata a queste mappe dei luoghi storici dei poli magnetici erranti dai Centri nazionali per l'informazione ambientale.