Campo geomagnetico
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La Terra, come il Sole ed altri pianeti, possiede un campo magnetico. La struttura del campo geomagnetico può essere descritta supponendo di porre al centro della terra un magnete inclinato di circa 11° rispetto all’asse di rotazione. Le linee di campo indicano la presenza della forza magnetica attorno al pianeta; un ago magnetico libero di oscillare si dispone parallelamente alla linea di forza su cui si trova, e quindi quasi secondo la direzione geografica Nord-Sud. In realtà la forma è ben più complessa di quella connessa con una semplice barra magnetica. In quest’ultimo caso, infatti, il campo è dipolare (ovvero con due poli), mentre il campo geomagnetico si può definire solo prevalentemente dipolare, poiché presenta alcune peculiarità. Inoltre, al di sopra di una certa temperatura critica dell’ordine di 500°C, detta temperatura di Curie, i materiali magnetici perdono il loro magnetismo permanente, ma sappiamo bene che le temperature all’interno della Terra sono ben più alte. Esclusa perciò la presenza di un qualcosa di simile ad un magnete permanente, le ipotesi sull’origine del campo magnetico si sono orientate verso un modello analogo a quello di una dinamo ad autoeccitazione. In una dinamo ad autoeccitazione, un disco di materiale buon conduttore di elettricità, posto in rotazione, si muove attraverso le linee di campo magnetico: in tali condizioni si genera, nel conduttore, una corrente elettrica indotta, che viene fatta fluire in un circuito. È proprio questa corrente che, attraversando un solenoide inserito nel circuito, genera e mantiene il campo magnetico attraverso cui ruota il disco conduttore. Per innescare la dinamo è necessaria, all’inizio, la presenza di un campo magnetico esterno: da quel momento il sistema continua a mantenere attivo il campo magnetico, finché il conduttore è in movimento. Nel caso della Terra, per innescare la “geodinamo” basta che il nostro pianeta abbia attraversato occasionalmente qualche campo sporadico, probabilmente di origine solare, mentre erano già in atto i moti convettivi nel nucleo fluido. Infatti, tale modello prevede la presenza di materiale buon conduttore di elettricità in movimento entro la Terra, e questo potrebbe essere individuato nel nucleo esterno di ferro fuso, “agitato” da moti convettivi. La conoscenza del campo geomagnetico si è molto ampliata e ha introdotto una nuova area di ricerca: il paleomagnetismo, che consente lo studio del campo magnetico terrestre del passato. Questo è possibile perché molte rocce conservano una magnetizzazione propria, indotta dal campo geomagnetico esistente al momento della loro formazione. Questo fenomeno si verifica, ad esempio, quando una lava si raffredda. Al suo interno si formano numerosi cristalli di minerali, alcuni dei quali, come la magnetite, sono particolarmente sensibili alla presenza del campo magnetico terrestre che esiste al momento della loro formazione, diventando minuscole calamite permanenti ed indicando, perciò, la direzione del polo magnetico al momento della sua solidificazione. Si è scoperto, così, che il campo magnetico terrestre esiste da almeno 3,5 miliardi di anni, ma si è anche osservato che la direzione della magnetizzazione conservata in rocce antiche è diversa da quella del campo geomagnetico attuale; anzi, a seconda dell’età della roccia esaminata, tale direzione risultava diversa, come se il Polo Nord magnetico avesse occupato nel tempo forme differenti. Ma l’ipotesi che i poli magnetici fossero “migrati” nel tempo si scontrò con un’altra constatazione: per una stessa età, rocce di continenti diversi indicavano una diversa posizione del polo magnetico. Tale contraddizione fu superata con un radicale mutamento di prospettiva: non erano stati i poli magnetici a spostarsi, ma i continenti. Il paleomagnetismo ha portato anche ad un’altra importante scoperta: in molte rocce di età recente e non, la direzione di magnetizzazione risulta esattamente opposta a quella del campo geomagnetico attuale, come se, al momento della formazione di quelle rocce, il Polo Nord magnetico avesse occupato la posizione del Polo Sud, e viceversa. Riguardo alle cosiddette inversioni di polarità, la conclusione è stata che il campo magnetico terrestre è passato alternativamente da normale a inverso. Si è stabilita così una scala stratigrafica paleomagnetica, divisa in 4 epoche magnetiche (epoca inversa di Gilbert, epoca normale di Gauss, epoca inversa di Matuyama, epoca normale di Brunhes), all’interno delle quali si sono riconosciuti alcuni intervalli molto brevi di inversione, chiamati eventi. Sappiamo ben poco su come avvenga tale fenomeno, ma è possibile che il campo magnetico si indebolisca o scompaia per qualche tempo, lasciando la Terra priva del suo scudo naturale contro certe radiazioni cosmiche.
