Poli magnetici terrestri: perché si invertono?

Ogni tanto i poli magnetici della Terra si invertono completamente. Cosa fa sì che ciò accada?

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Antropocene, oceano sotterraneo

I poli magnetici e la loro inversione influenzano l’esistenza sulla Terra, la nostra madre, oasi di pace e di tranquillità prosperante di vita. E se gli esseri senzienti possono esistere sul nostro pianeta, ciò è dato da una serie di ragioni, tra cui la presenza e l’azione degli stessi poli magnetici. Sembra che tutto ciò che osserviamo sia stato creato da una Mente superiore, intelligente.

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Basti notare il Sole, la nostra stella, che si trova alla giusta distanza affinché esista acqua liquida sulla superficie terrestre. L’attrazione gravitazionale di altri grandi pianeti aiuta a proteggerci dalla presenza di meteoriti e altri corpi celesti pericolosi per la Terra. Il campo magnetico terrestre permette invece di proteggerci da particelle cariche che vagano nello spazio. 

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Poli magnetici: come funzionano

Il campo magnetico terrestre è generato dal complesso flusso di materiale metallico fuso nel nucleo esterno del pianeta. Il flusso di questo materiale è influenzato sia dalla rotazione della Terra che dalla presenza di un nucleo di ferro solido, che si traduce in un campo magnetico dipolare in cui l’asse si allinea approssimativamente con l’asse di rotazione del pianeta.

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Nascosti nella composizione chimica delle rocce antiche ci sono indizi che il campo magnetico terrestre è un fenomeno dinamico e mutevole e di conseguenza anche gli stessi poli magnetici. Il magma in raffreddamento, ricco di minerali di ferro, viene allineato con il campo magnetico terrestre, in modo simile a come un ago viene tirato per puntare verso il nord su una bussola.

Lo studio degli antichi campi geomagnetici registrati nelle rocce è oggetto di una disciplina nota come “paleomagnetismo”. La ricerca paleomagnetica ha fornito agli scienziati la conoscenza che la polarità del campo magnetico terrestre si è spostata e persino invertita molte volte nel passato geologico. Ma perché?

Il campo magnetico terrestre varia su scale temporali molto brevi ed estremamente lunghe, che vanno da millisecondi a milioni di anni. L’interazione del campo magnetico con le particelle cariche nello spazio può alterarlo su scale temporali brevi, mentre le perturbazioni del campo magnetico su scale temporali più lunghe sono causate da processi interni che si svolgono nel nucleo liquido esterno della Terra.

“La variazione secolare del campo geomagnetico risulta dall’effetto di avvezione del campo magnetico da parte del flusso nel nucleo esterno del fluido e dagli effetti della diffusione del campo magnetico nel nucleo e nel mantello, ha detto a Space.com il geofisico Leonardo Sagnotti.

Le fluttuazioni del campo magnetico causate dal movimento del materiale metallico nel nucleo esterno hanno provocato inversioni complete dei poli terrestri. Studi paleomagnetici che hanno studiato stati precedenti del campo magnetico hanno dimostrato che esistono due possibili stati di polarità: l’attuale stato “normale”, in cui le linee di forza del campo entrano verso il centro della Terra nell’emisfero settentrionale ed escono verso l’esterno della Terra nell’emisfero meridionale. Anche la polarità inversa o “inversa” è altrettanto probabile e stabile. Studi paleomagnetici hanno dimostrato che le inversioni di polarità del campo magnetico terrestre non sono periodiche e non possono essere previste. Ciò è in gran parte dovuto al comportamento dei meccanismi che ne sono responsabili.

“Il flusso del fluido metallico (prevalentemente ferro fuso) nel nucleo esterno della Terra è caotico e turbolento. Le inversioni dei poli magnetici si verificano durante periodi di bassa intensità del campo geomagnetico, durante i quali l’intensità della componente dipolare diminuisce drasticamente, e la struttura del il campo è instabile”, dice Sagnotti. Il periodo transitorio di inversione dei poli magnetici appare geologicamente istantaneo (cioè al di sotto della risoluzione geologica), con una durata che arriva fino a qualche migliaio di anni. 

Quando il campo magnetico (e i poli magnetici) tendono a invertirsi, si trova in uno stato di intensità ridotta, con conseguente maggiore esposizione dell’atmosfera terrestre al vento solare e ai raggi cosmici sotto forma di particelle cariche. Uno studio recente ha dimostrato che durante l’ escursione di Laschamps, un recente periodo di bassa intensità del campo magnetico avvenuto solo 41.000 anni fa, il flusso globale di raggi cosmici che raggiungeva l’atmosfera terrestre era fino a tre volte superiore al valore odierno.

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