L’esistenza di un campo magnetico terrestre (c.m.t.)
viene evidenziata principalmente attraverso l’azione
esercitata su qualunque dipolo magnetico presente in
prossimità della superficie. Le prime teorie sul c.m.t.
furono proposte nel ‘600 da William Gilbert, e modificate
e perfezionate nella prima metà del secolo scorso dal
matematico e fisico tedesco Karl Friedrich Gauss.
tempo da Gauss) circa l’80% del campo magnetico totale
misurato sulla superficie terrestre può essere spiegato
assimilando il nostro pianeta ad un dipolo geocentrico
(cioè con un centro coincidente a quello della Terra)
inclinato di 11°30′ rispetto all’asse di rotazione
(campo magnetico dipolare).
Per questo motivo i poli magnetici non corrispondono a
quelli geografici. Infatti attualmente (la
posizione dei poli magnetici è variabile nel tempo) il
polo nord magnetico è situato presso l’isola di Bathurst
nell’arcipelago artico canadese (78°31′ N, 75° E)
mentre il polo sud magnetico è situato al largo delle
coste dell’Antartide nel mare d’Urville (78°30′ S, 110°
E).
Il restante 20% del campo magnetico totale è irregolare,
varia cioè nello spazio e nel tempo, e sembra avere
origine dalle profondità della Terra.
L’ipotesi, confermata dalle misurazioni, di un campo
magnetico dipolare spiega quindi il perché
dell’orientamento grosso modo nord-sud delle linee di
forza del c.m.t.: linee di forza secondo le quali si
dispongono tutti i magneti più piccoli e liberi di
muoversi attorno ad un asse verticale, come per esempio
gli aghi delle bussole.
Le rocce magmatiche contengono spesso minerali ferriferi
e comunque magnetici, in grado di disporsi secondo la
direzione del campo magnetico presente all’epoca del loro
raffreddamento. Tenendo conto degli spostamenti dei
continenti come previsto dalla moderna Tettonica delle
Placche, la determinazione dell’orientamento dei minerali
magnetici delle rocce magmatiche consolidatesi milioni di
anni fa, ha consentito ai geologi e geofisici di
ipotizzare il periodico capovolgimento della polarità
del c.m.t. In pratica, il c.m.t. non solo è tutt’altro
che stazionario (infatti, gli spostamenti dei poli
magnetici sono ben misurabili e prevedibili e le carte
topografiche devono tenerne conto a distanza di pochi
anni), ma inverte la sua polarità con periodi di decine
di migliaia di anni (eventi di polarità magnetica) e di
centinaia di milioni di anni (epoche di polarità
magnetica). Ciò significa che almeno negli ultimi 100
milioni di
anni il c.m.t. deve aver invertito la propria polarità
un buon numero di volte, come di fatto indicano i dati
paleomagnetici ottenuti dall’analisi delle rocce
magmatiche.
Anche l’intensità totale del c.m.t. varia nel tempo,
poichè varia la sua componente irregolare, di circa 10
nano Tesla all’anno (1 nT = 10.000 Gauss).
Le ragioni di tale periodica inversione di polarità
del c.m.t. sono ancora sconosciute, anche se sono state
avanzate diverse ipotesi. Una spiegazione basata sul
modello della dinamo a due dischi accoppiati fu proposta
da R.Rikitake (1958). A.Cox (1968) sviluppò invece un
modello (probabilistico) che, sfruttando come base il
modello di Rikitake, avanzò l’ipotesi che le variazioni
di polarità del c.m.t. fossero dovute all’interazione
tra oscillazioni costanti e processi casuali, dovuti
anche alla presenza, al
confine tra mantello e nucleo terrestre, di una serie di
dipoli responsabili della parte irregolare del campo
magnetico. All’inversione di polarità del c.m.t.
contribuirebbe il moto di rotazione della Terra, le cui
forze di Coriolis tenderebbero a rinforzare sempre il
campo esistente in un dato istante. Nelle fasi di
oscillazione di intensità del campo magnetico, e quando
l’intensità si approssima allo zero, è possibile che il
campo associato ai dipoli eccentrici sia maggiore e di
segno opposto al campo del dipolo centrale. Si
produrrebbe in questo modo una inversione di polarità,
rafforzata dalle forze della rotazione della Terra (forze
di Coriolis).
La probabilità che si abbia una inversione della
polarità durante un intero periodo di oscillazione (di
intensità) del c.m.t. è dello 0,05.
Conseguentemente, è prevedibile una variazione di
polarità del c.m.t. ogni venti periodi. Assumendo una
durata di 10.000 anni per un singolo periodo di
oscillazione del dipolo centrale, la durata media degli
intervalli di polarità sarà di circa 200.000 anni.
Questi risultati presentano un discreto accordo con le
osservazioni.
Gli effetti planetari di una variazione della polarità
del c.m.t. non sono perfettamente noti, ma la
documentazione geologica non sembra mostrare che questi
periodici cambiamenti abbiano influenzato in modo
comprovabile l’evoluzione geomorfologica e biologica del
nostro pianeta.
Le variazioni del campo magnetico terrestre sono ben note
e in buona approssimazione prevedibili. In particolare il
campo dipolare mostra attualmente una variazione del
momento magnetico dello 0,05% ogni anno, ed una deriva
verso ovest di 0,05 gradi di longitudine/anno con un
periodo di 1200-1800 anni.
Il campo irregolare presenta una deriva (attualmente
verso ovest) di circa 0,2° di longitudine per anno, con
un periodo di circa 2000 anni, ed una variazione di
intensità di circa 10 nT/anno.
Inoltre, avviene un trasferimento di energia dal campo
magnetico dipolare a quello irregolare di circa 0,06% del
c.m.t. totale ogni anno.
BIBLIOGRAFIA ESSENZIALE
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