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livello elementare.
ARGOMENTO: MAGNETISMO TERRESTRE
PERIODO: XXI SECOLO
AREA: DIDATTICA
parole chiave: campo magnetico terrestre, Sole
Come abbiamo letto nella prima parte, è noto che le inversioni avvengono durante periodi di bassa intensità del campo. Durante questi periodi, se sufficientemente lunghi (migliaia di anni), il campo magnetico terrestre può essere instabile e, in alcuni casi, invertirsi. L’inversione vera e propria può essere geologicamente molto rapida: la durata delle inversioni è stimata nell’ordine di qualche migliaia fino a centinaia di anni, come suggerito da alcuni studi recenti.
L’interesse per una possibile inversione della polarità del campo magnetico terrestre è legata al fatto che quest’ultimo ci protegge dall’azione diretta del vento solare, un flusso continuo di particelle cariche di origine solare e cosmica. Il campo magnetico terrestre genera intorno alla Terra una regione di spazio, nota come magnetosfera, che scherma il pianeta dal flusso di queste particelle.
La magnetosfera ha la forma di una cavità a goccia, compressa dal lato del giorno (ovvero del Sole) a causa della pressione esercitata dalle particelle in avvicinamento ed estesa dal lato della notte.
La magnetosfera è una regione dello spazio all’interno della quale è presente il campo magnetico terrestre, che scherma il pianeta dal flusso di particelle solari e cosmiche. Credit: Nasa/GSFC
Il Sole è una immensa fornace termonucleare, che emette continuamente nello spazio enormi quantità di particelle cariche: il cosiddetto vento solare. Essa è inoltre agitata da gigantesche esplosioni in occasioni delle quali il vento solare è particolarmente denso, caldo e veloce. Dopo qualche giorno di viaggio il vento solare raggiunge la Terra. L’impatto deforma il campo magnetico terrestre confinandolo in una regione, detta magnetosfera, che riesce a deviarlo e a tenerlo lontano dal nostro pianeta, facendolo fluire come l’acqua di un fiume intorno al pilastro di un ponte – per approfondimenti puoi vedere anche questo post dedicato a questo tema.
Il campo magnetico investito dal vento solare assume la forma di una cometa. Credit: Earth Observatory, NASA
Cosa accadrebbe al nostro pianeta se non avesse un campo magnetico?
Nei pianeti con un campo magnetico estremamente debole e dunque senza magnetosfera (come ad esempio Marte) il vento solare ha spazzato via l’atmosfera (si veda il bel video della NASA). Questo chiaramente sulla Terra non è mai avvenuto (almeno per gli ultimi 3.5 miliardi di anni).
Un campo magnetico terrestre di ridotta intensità implica un minor volume della magnetosfera con maggiore esposizione al vento solare ed ai raggi cosmici. Tuttavia anche un campo debole esercita un effetto di schermo da queste radiazioni. Non sono state trovate infatti, nonostante numerose ricerche sul tema, correlazioni significative tra estinzioni biologiche ed inversioni del campo geomagnetico. D’altra parte, il genere umano è sopravvissuto senza apparenti effetti a molti eventi di ampia instabilità del campo magnetico nel passato (le cosiddette “escursioni geomagnetiche”, tentativi di inversione di polarità non portate a termine) ed anche ad alcune inversioni complete del campo. 780 mila anni fa infatti, all’epoca dell’ultima inversione, l’Homo Erectus era diffuso sul nostro pianeta e non ha subito effetti evidenti. Più in generale, il genere Homo esiste da oltre due milioni di anni ed è sopravvissuto ad almeno 5 inversioni principali.
NASA
I rischi nel mondo di oggi
Nella nostra civiltà attuale, sempre più criticamente dipendente dalla tecnologia, sono senza dubbio invece da tenere in seria considerazione i potenziali effetti dovuti ad un campo magnetico di intensità fortemente ridotta e con una morfologia molto probabilmente diversa dall’attuale. In questa configurazione infatti ci sarebbe un notevole aumento della penetrazione di particelle cariche nella magnetosfera a quote più prossime alla superficie terrestre, con importanti ripercussioni sul nostro mondo tecnologico.
Il campo magnetico terrestre è una proprietà fisica essenziale del nostro pianeta caratterizzata da una dinamica complessa e vivace, che influisce sull’ambiente Terra nel suo complesso e sulle nostre civiltà tecnologiche. Per questo motivo è importante monitorare le sue variazioni e studiare la sua configurazione e dinamica, sia attuale sia nel corso del passato geologico, mediante le informazioni registrate nelle rocce.
L’INGV è in prima linea in questo tipo di attività, sia con la gestione degli osservatori geomagnetici italiani e antartici, che con un laboratorio di paleomagnetismo, e con un attivo gruppo di tecnici, tecnologi e ricercatori dedicati allo studio delle tematiche legate al geomagnetismo, al paleomagnetismo e allo space weather.
da INGV ambiente – Sagnotti et alii
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Per approfondire:
Brown M., Korte M., Holme R., Wardinski I. and Gunnarson S., 2018. Earth’s magnetic field is probably not reversing, PNAS, May 15, 2018, vol. 115, no. 20, 5111–5116
Garlinghouse T., 2018. The complex history of Earth’s magnetic reversals
Glatzmaier G. A. and Roberts P.H., A three-dimensional self-consistent computer simulation of a geomagnetic field reversal, Nature, 377, pages 203–209 (21 September 1995).
Sagnotti, L., Scardia, G., Giaccio, B., Liddicoat, J.C., Nomade, S., Renne, P.R. & Sprain, C.J., 2014. Extremely rapid directional change during Matuyama–Brunhes geomagnetic polarity reversal, Geophys. J. Int., 199(2), 1110–1124.
Sagnotti, L., Giaccio, B., Liddicoat, J.C., Nomade, S., Renne, P.R., Scardia, G. & Sprain, C.J., 2016. How fast was the Matuyama–Brunhes geomagnetic reversal? A new subcentennial record from the Sulmona Basin, central Italy, Geophys. J. Int., 204(2), 798–812.
Valet, J.-P., Fournier, A., Courtillot, V. & Herrero-Bervera, E., 2012. Dynamical similarity of geomagnetic field reversals, Nature, 490, 89–94.
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è Dirigente di Ricerca presso l’Istituto Nazionale Geofisica e Vulcanologia (INGV) ed è attualmente Direttore del Dipartimento Ambiente. Ha curato la nascita, lo sviluppo e la gestione del laboratorio di paleomagnetismo dell’INGV sin dal 1990. E’ esperto di paleomagnetismo e magnetismo delle rocce, con applicazioni alla geodinamica, alla stratigrafia e al magnetismo ambientale (con studi sulle variazioni climatiche e sull’inquinamento atmosferico da polveri sottili). E’ autore di oltre 150 pubblicazioni scientifiche. Le sue principali aree di ricerca sono la regione mediterranea ed entrambe le regioni polari.