IL CAMPO MAGNETICO TERRESTRE

Fin dal XVII secolo è noto che la Terraa possiede un campo magnetico la cui origine è ancora incerta. Per tentare di spiegarlo sono state formulate ipotesi diverse; la prima interpretazioneè che al centro della Terra , il nucleo ferroso si comporti come un dipolo permanente. Questa ipotesi è caduta quando è stato dimostrato che la magnetizzazione di qualsiasi sostanza scompare al di sopra di una determinaa temperatura detta "punto di Curie". Questa temperatura è diversa a seconda del materiale ma sempre più bassa di quella del nucleo terrestre. Quindi l'idea che al centro della Terra esista qualcosa di permanentemente magnetizzato come una barra magnetica è insostenibile. La teoria oggi più accreditata è quella della dinamo ad autoeccitazione; la fisica insegna che un campo magnetico può essere generato da cariche elettriche in movimento e che un campo magnetico a sua volta può generare un campo elettrico. Secondo questa teoria le condizioni per fornire un flusso elettrico sufficiente a creare il campo geomagnetico si realizzano all'interno del nucleo; esso infatti è costituito da metalli ed è un buon conduttore di corrente elettrica, inoltre può funzionare come un generatore di corrente perchè il materiale del nucleo è allo stato fuso. Si ipotizza che nelle prime fasi della vita della Terra si sia formato un piccolo campo magnetico generato dalla rotazione terrestre oppure da moti convettivi del nucleo stesso. Questo campo magnetico avrebbe prodotto nel nucleo correnti elettriche che a loro volta avrebero generato un campo magnetico che facilitando il mantenimento delle correnti elettriche avrebbe stabilizzato il campo geomagnetico.

Il campo magnetico terrestre si estende anche al di sopra della superficie terrestre con un'intensità che diminuisce con la distanza dal pianeta. Studiando i valori della direzione e dell'intensità del campo geomagnetico, si è scoperto che esistono variazioni delle stesse sul lungo periodo, tra queste le più importanti sono le inversioni di polarità scoperte studiando il magnetismo fossile delle rocce: con periodicità irregolare il campo geomagnetico inverte le polarità, cioè polo nord e polo sud si scambiano la posizione.

Paleomagnetismo

Da tempo si è constatato che alcune rocce possiedono una magnetizzazione propria; esse contengono minerali ferromagnetici cioè minerali con una magnetizzazione stabile indipendente dal campo magnetico esterno. Questa magnetizzazione viene acquisita dal minerale nel momento in cui si forma la roccia: quando questa solidificandosi raggiunge una temperatura inferiore al "punto di Curie" ( per l'ematite 580°C) mantiene il campo magnetico esistente al momento della sua formazione e si conserva in permanenza anche se il campo magnetico esterno muta. Questo magnetismo fossile viene definito "paleomagnetismo", e il suo studio si è rivelato uno strumento utilissimo per indagare sulla storia magnetica e geologica del nostro pianeta. 

In particolare il paleomagnetismo rappresenta la prova indipendente per la teoria della tettonica a placche. 

Le anomalie magnetiche registrate nei basalti poste simmetricamente alle dorsali oceaniche possono essere causate non solo dalle inversioni di polarità del campo magnetico terrestre, ma anche dai movimenti della litosfera che modificano l'orientamento di grandi masse rocciose dotate di magnetizzazione permanente.

Negli anni '60, analizzando il paleomagnetismo, si scoprirono dei fenomeni molto significativi per la comprensione  della dinamica della litosfera: la migrazione apparente dei poli e le anomalie magnetiche dei fondali oceanici. Il primo fenomeno indicava una differente posizione del polo nord magnetico come se nello stesso momento fossero stati presenti sulla Terra diversi assi magnetici. La spiegazione più ovvia della migrazione dei poli è che in realtà si siano spostati i continenti e che ilpèercorso apparente dei poli testimoni la reale migrazione di ciascun continente. Questo fenomeno non fu considerato subito una prova definitiva del movimento delle placche ma è stato confermato in seguito quando sono state registrate anomalie magnetiche positive e negative nei basalti dei fondali oceanici che quindi non si sono formati tutti nello stesso periodo. Il fondale oceanico diventa quindi un nastro registratore del campo geomagneticoe quindi un archivio della storia della Terra.

La coda magnetica

Nelle vicinanze della superficie terrestre, il campo magnetico ha una configurazione sostanzialmente simmetrica rispetto all'asse del dipolo: le linee di forza del campo magnetico sono disposte perpendicolarmente alla superficie terrestre in prossimità dei poli, mentre corrono quasi parallele al suolo in prossimità dell'equatore. Questa configurazione è però fortemente distorta a grande distanza dalla Terra, cioè si deformano: sono schiacciate l'una contro l'altra dalla parte del Sole, mentre si diradano dalla parte opposta. Il risultato è, che su grande scala, il campo magnetico ha una configurazione simile a quella di una cometa, con la coda dalla parte non esposta al Sole. Questo campo di forze si chiama magnetosfera e, dalla parte opposta al Sole si estende per centinaia di migliaia di Km.

La forma della magnetosfera è determinata dal vento solare, un flusso di particelle subatomiche, elettricamente cariche, che comprime la magnetosfera sul lato vicino al Sole; l'entità dela compressione dipende dall'intensità dell'attività solare.
La magnetosfera, impedisce comunque che il vento solare raggiunga direttamente la superficie terrestre, il che avrebbe coseguenze nocive sugli organismi. Solo in prossimità dei poli, dove le linee di forza del campo magnetico sono orientate verso la Terra, le particelle riescono a penetrare nell'atmosfera,producendo fenomeni di luminescenza noti come aurore polari.
L'interazione tra campo magnetico e vento solare, pèroduce inoltre sistemi di corrent elettriche che fluiscono nella magnetosfera producendo perturbazioni del campo magnetico alla superficie terrestre. Le particelle provenienti dal Sole, possono rimanere intrappolate in prossimità della Terra: possono cioè entrare in orbita e, se possiedono una particolare energia, percorrono traiettorie a spirale da un polo all'altro. Queste particelle, costituisocno le fasce di "Van Allen", una interna a circa 3000 Km dalla superficie  ed una esterna tra i 15 - 20000 Km dalla superficie. Le fasce di Van Allen contribuiscono al fenomeno delle aurore polari.