 In termini semplici, la Terra può essere considerata un dipolo (cioè un
magnete con due poli, uno positivo e l’altro negativo). Le linee del campo magnetico si irradiano tra i poli magnetici nord e sud esattamente allo stesso modo in cui si irradiano tra i poli di una barra magnetica. |
 Le particelle cariche rimangono intrappolate in queste
linee di forza (proprio come la limatura di ferro) formando la magnetosfera. |
Il campo magnetico terrestre (c.m.t) è la forza che
agisce sull’ago di una bussola, ed è stato studiato per
la prima volta, in modo sistematico, dal fisico inglese
William Gilbert (1544-1603).
Il campo magnetico terrestre può essere rappresentato
come un dipolo geocentrico inclinato di 11°30′ rispetto
all’asse di rotazione terrestre (modello di Gauss, 1830).
Di conseguenza i poli magnetici non corrispondono ai poli
geografici (definiti dall’asse di rotazione della Terra).
Si chiama “campo normale” o “di
Gauss” il campo corrispondente a quello teorico
generato dal sopra accennato dipolo; il “campo
reale” effettivamente misurato, differisce a causa
delle variazioni nel tempo e delle anomalie magnetiche.
In realtà i poli magnetici reali, nord e sud, si trovano
attualmente (1998) e rispettivamente a nord-ovest
dell’isola di Bathurst nelle Isole della Regina
Elisabetta (arcipelago artico canadese), a circa 76° N e
101° log.W, e nella Commonwealth Bay in Antartide a
circa 67° S e 143° log. E.
Questi poli magnetici variano col tempo e non
corrispondono ai “poli di Gauss” che sono
quelli teorici corrispondenti al dipolo magnetico,
situati quello nord a 78°36′ lat. N e 70°6′ long. W, e
l’altro esattamente agli antipodi.
La direzione del c.m.t. è in generale quella delle linee
di forza del dipolo, ma in realtà per definire il c.m.t.
sono indispensabili 7 elementi, che sono: l’inclinazione
I (angolo che il c.m.t. forma con il piano orizzontale);
la declinazione D (angolo che la direzione del Nord
magnetico forma con quella del Nord geografico); la
componente H del c.m.t. secondo il piano orizzontale,
detta “componente orizzontale”; la componente Z
del c.m.t. secondo la verticale (componente verticale);
la componente X secondo il meridiano geografico
(componente Nord); la componente Y del c.m.t.
secondo il parallelo geografico passante per O, detta
componente Est).
In generale, semplificando, il c.m.t. si può
rappresentare con un vettore che viene individuato dalla
misura di tre grandezze: declinazione, inclinazione e
intensità totale del campo, che può essere divisa nelle
sue componenti orizzontale e verticale (vedi descrizione
sopra).
Per quel che riguarda il verso, il segno di I è positivo
se il polo Nord dell’ago della bussola sta sotto
all’orizzonte (come capita generalmente nell’emisfero
boreale), e negativa nel caso opposto. La Z ha lo stesso
segno dell’inclinazione I, per cui sarà positiva se
rivolta verso l’interno della Terra, e negativa nel caso
contrario. La D è positiva se l’estremità dell’ago
rivolta verso il Nord magnetico si trova ad Est del
meridiano geografico passante per il centro dell’ago (in
tal caso si parla di “declinazione orientale”),
e negativa se l’estremità dell’ago diretto a Nord sta ad
ovest del meridiano geografico passante per il centro
dell’ago (declinazione occidentale).
Per quel che riguarda l’intensità del campo magnetico
terrestre, esso varia dai poli (dove è misurato in circa
0,75 gauss) all’equatore (magnetico) dove scende a circa
0,35 gauss (valore medio). (Il Gauss [G] è l’unità di
misura dell’induzione magnetica nel sistema CGS
elettromagnetico, e
corrisponde a 0,0001 tesla). In ogni caso il c.m.t. è
molto irregolare, esistendo zone anomale in cui si
superano i 3 gauss, e zone in cui si scende a 0,25 gauss.
L’origine del c.m.t. è dovuta per il 95% alla struttura
dell’interno della Terra, mentre il restante 5% è dovuto
agli effetti di corpuscoli elettrizzati provenienti dal
Sole e subordinatamente ai fenomeni elettrici che si
producono nell’atmosfera). Per quel che riguarda
l’origine del c.m.t. dovuta alla struttura interna della
Terra, una delle teorie più apprezzate è quella delle
“correnti termoelettriche”. Esse sono originate
per effetto termoelettrico, a causa della disomogeneità
termica delle
diverse parti del nucleo. L’ipotesi non è stata
accettata per spiegare interamente l’intensità del
c.m.t. L’ipotesi più attuale ed accettabile è la così
detta ipotesi della “dinamo autoeccitata” (una
dinamo cioè che utilizza la corrente da essa stessa
prodotta per eccitarsi). Traslando questo modello al caso
della Terra, a giocare un ruolo fondamentale sarebbe la
presenza di moti convettivi nella parte esterna e fluida
del nucleo. La presenza di un nucleo metallico interno e
di moti convettivi nel suo
involucro fluido più esterno sembra essere una
condizione indispensabile per la presenza di un campo
magnetico, in un dato pianeta. Nel nostro sistema solare,
non tutti i pianeti presentano un campo magnetico. Marte
e Venere per esempio sembrano esserne privi oppure il
campo magnetico non è sufficientemente intenso da poter
essere misurato dagli strumenti. La Luna
ha mostrato l’esistenza di un debolissimo campo
magnetico, probabilmente residuo di un campo magnetico
più intenso durato sino a circa 3 miliardi di anni fa.
Le misurazioni della sonda Mariner 10 hanno mostrato che
Mercurio possiede un campo magnetico la cui intensità è
circa 1/100 di quello terrestre.
Il campo magnetico terrestre non è costante, ma varia
col tempo. Le principali variazioni sono le seguenti:
variazioni diurne: sono quelle che avvengono nell’arco
delle 24 ore. Esse dipendono dalla latitudine e dall’ora;
esistono poi variazioni mensili, annuali e
secolari.
Sono state riconosciute variazioni cicliche sia di 27
giorni (probabilmente dovute all’interazione
ionosfera-Luna) sia di 11 anni, associate all’attività
ciclica solare.
Esistono inoltre delle variazioni irregolari. Queste sono
frequenti e sono dovute a disturbi magnetici. Se i
disturbi sono molto intensi e distribuiti nell’intero
pianeta allora si parla di tempeste magnetiche, più
frequenti ed intense alle elevate latitudini. Esistono
poi perturbazioni minori del campo magnetico terrestre,
per esempio le tempeste magnetiche polari, le
“baie” (così dette poichè nelle registrazioni
presentano un andamento a profonda insenatura) e le
micropulsazioni.
Con il termine di “anomalie magnetiche” si
intendono le differenze fra il campo magnetico reale,
quello che viene effettivamente misurato, ed il
“campo normale”: in alcune zone della
superficie terrestre queste differenze sono notevoli,
essendo dovute oltre alle variazioni dell’intensità del
campo nel tempo, anche e soprattutto al fatto che il
nostro pianeta non è uniformemente magnetizzato. Le
anomalie magnetiche locali possono essere dovute alla
presenza nella superficie o nel sottosuolo di giacimenti
di rocce magnetiche, contenenti minerali di ferro.