Il nostro campo magnetico è sempre irrequieto, ma ogni tanto succede qualcosa di strano – si agita. Sebbene gli scienziati abbiano conosciuto questi rapidi cambiamenti per circa 40 anni, il motivo per cui si verificano è rimasto un mistero, fino ad ora.
Dal 1978, quando sono stati scoperti i jerk geomagnetici, gli scienziati hanno cercato di capire perché il campo magnetico improvvisamente e inaspettatamente accelera.
I jerk geomagnetici
Guardando indietro alle registrazioni delle misurazioni dalla rete mondiale di osservatori magnetici terrestri, hanno scoperto che questi jerk, che appaiono come caratteristiche a forma di V nei grafici dei cambiamenti del campo magnetico, risalgono addirittura al 1901, e che il fenomeno si verifica circa ogni 3-12 anni. Inoltre, non sono coerenti in tutto il mondo. Nel 1949, per esempio, un jerk fu misurato in Nord America, ma non fu rilevato in Europa.
Poiché si verificano in modo relativamente casuale e il meccanismo che li guida è stato scarsamente compreso, questi fenomeni hanno frustrato i tentativi di prevedere cambiamenti nel campo magnetico.
Le previsioni sono importanti perché il campo magnetico ci protegge dalle tempeste solari, che hanno il potenziale di interrompere alimentatori, collegamenti di comunicazione e sistemi di navigazione.
Gli osservatori terrestri del campo magnetico
Tenendo presente che gli osservatori magnetici terrestri sono appunto sulla Terra, le informazioni su questi jerk sono state incomplete poiché l’oceano, ovviamente, copre il 70% della superficie terrestre. Ma grazie al trio di satelliti Swarm dell’ESA, che misurano le variazioni del campo magnetico terrestre dallo spazio, gli scienziati possono ora studiare la struttura globale dei jerk geomagnetici.
Il monitoraggio dei jerk geomagnetici
In un articolo pubblicato di recente su Nature Geoscience gli scienziati dell’Istituto di fisica terrestre di Parigi e l’Università tecnica della Danimarca descrivono come hanno creato un modello informatico per lo studio di questi fenomeni geomagnetici e hanno offerto una spiegazione sul perché si sono verificati.
Il nostro campo magnetico è generato principalmente dallo scuotimento del fluido all’interno del nucleo terrestre. I ricercatori conoscono due tipi di movimento che provocano diverse variazioni nel campo magnetico: quelli risultanti dal lento movimento di convezione, che può essere misurato sulla scala di un secolo, e quelli risultanti da rapide onde idromagnetiche, che possono essere rilevati nell’arco di alcuni anni.
Si sospetta che quest’ultimo tipo abbia un ruolo nelle brusche variazioni del campo magnetico, ma l’interazione di questi onde veloci con quelle lente a convezione, insieme al loro meccanismo di propagazione e l’amplificazione, doveva ancora essere rivelato.
Onde veloci e onde lente
Ora, i ricercatori sono stati in grado di documentare la serie di eventi che portano a jerk che, nella simulazione, derivano da onde idromagnetiche emesse all’interno del nucleo. Quando la materia fusa si solleva per raggiungere la superficie esterna del nucleo terrestre, produce potenti onde lungo le linee del campo magnetico vicino al nucleo. Il team ha spiegato che questo si traduce in bruschi cambiamenti nel flusso di liquido al di sotto del campo magnetico.
I jerk si originano da bolle di metallo che si formano nel nucleo del pianeta 25 anni prima che abbia luogo il corrispondente fenomeno di variazione magnetica.
Questi risultati fanno parte di un progetto a più lungo termine in cui gli scienziati sperano di prevedere l’evoluzione del campo geomagnetico nei prossimi decenni.
La forza che protegge il nostro pianeta
Chris Finlay, da DTU Space, ha detto, “Swarm ha dato un contributo alla nostra ricerca, che ci permette di fare confronti dettagliati, nello spazio e nel tempo, con le teorie fisiche sull’origine di questi scatti magnetici. Mentre i nostri risultati rendono affascinante la scienza, ci sono alcuni benefici del mondo reale per capire come cambia il nostro campo magnetico.
Molti dispositivi elettronici moderni come gli smartphone si affidano alla nostra conoscenza del campo magnetico per le informazioni di orientamento. Essere in grado di prevedere meglio i cambiamenti di campo aiuterà tali sistemi”.
