Lo scudo magnetico del pianeta Terra

A cura di Marco Massa, presidente dell’Associazione Astrofili Sardi

Lo spazio interplanetario è un ambiente pericoloso dove abbondano radiazioni letali e meteoriti. Eppure il nostro pianeta azzurro sembra passare indenne attraverso questo “sciame cosmico”. Come mai? Perché è protetto da due corazze naturali: il campo magnetico terrestre e una densa atmosfera.

L’atmosfera terrestre
La Stratosfera,lo strato esterno dell’atmosfera, contiene ozono, una forma di ossigeno che assorbe il 99 per cento delle radiazioni ultraviolette provenienti dal Sole. Pertanto lo strato di ozono aiuta a proteggere dalle radiazioni pericolose molte forme di vita, uomo compreso. Inoltre l’atmosfera ci protegge dalla pioggia quotidiana di milioni di meteoriti, che vanno da minuscole particelle a veri propri massi. Fortunatamente la stragrande maggioranza di questi meteoriti si incendiano per attrito con l’atmosfera, dando luogo a scie luminose dette meteore o, popolarmente stelle cadenti!

Il campo magnetico terrestre
La Terra è circondata da uno scudo magnetico, una specie di ombrello spaziale costituito dalle tante linee di forza del campo magnetico terrestre che protegge il pianeta dalla radiazione solare. Il campo magnetico terrestre, o campo geomagnetico, è un fenomeno naturale, comune anche ad altri pianeti ed è soprattutto presente nel Sole. Il campo magnetico terrestre ha origine negli strati più profondi del pianeta e si estende nello spazio, dove forma uno scudo invisibile chiamato Magnetosfera. Questo scudo ci protegge sia dalle radiazioni cosmiche, impedendo che ci colpiscano con tutta la loro energia, sia da alcuni pericoli provenienti dal Sole. Fra questi ci sono: il vento solare, ovvero il flusso costante di particelle ad alta energia; i brillamenti solari, che nel giro di pochi minuti sprigionano l’energia di miliardi di bombe all’idrogeno; le espulsioni di massa coronale, che proiettano nello spazio miliardi di tonnellate di nuclei di materia proveniente dalla corona solare. Sia i brillamenti solari che le espulsioni di massa coronale danno luogo a intense aurore polari, ovvero spettacolari fenomeni luminosi visibili nell’alta atmosfera vicino ai poli magnetici della Terra. I geofisici ritengono che il campo di forze si origini dal nucleo terrestre e che l’interno della Terra si comporti come un’enorme dinamo che trasforma l’energia meccanica del fluido in movimento in energia magnetica. Si pensa che una parte del nucleo sia formata da ferro allo stato liquido mantenuto in movimento da correnti termiche e dalla rotazione terrestre. Come la dinamo di un generatore elettrico, questo ferro ionizzato in movimento crea immense correnti elettriche e un enorme campo di forza magnetica che insieme avvolgono la Terra e si propagano nello spazio.

Poli magnetici e poli geografici
I poli geografici rappresentano i punti d’incontro dell’asse di rotazione terrestre con la superficie del pianeta. Per semplicità possiamo assimilare il campo magnetico terrestre a un’enorme calamita a forma di barra disposta entro la Terra in posizione quasi coincidente con l’asse di rotazione. In effetti la coincidenza non è perfetta e l’ago di una bussola, che indica il polo nord magnetico, forma un piccolo angolo rispetto al polo nord geografico. Oggi, ad esempio, l’ago di una bussola posta in Sardegna punta a poco meno di 3 gradi ad Ovest del polo geografico. Questo angolo si chiama declinazione magnetica e il suo valore è diverso a seconda delle località. 

Spostamento dei poli
Normalmente l’asse magnetico è sottoposto a piccole fluttuazioni dovute alla rotazione terrestre, alla massa non omogenea dell’interno del pianeta e al fatto che il nucleo ferroso della Terra, per attrito con le masse magmatiche sovrastanti, agisce come una sorta di gigantesco magnete. Tali fluttuazioni fanno sì che i poli magnetici non siano stabili ma si spostino con il passare degli anni. Il polo nord magnetico nel 1831 era a circa 70 gradi di latitudine nord e 97 gradi di longitudine ovest, oggi è invece a 74 gradi di latitudine nord e 100 gradi di longitudine ovest, nell’arcipelago dell’estremo nord canadese e si sta spostando alla velocità di circa 60 km all’anno verso la Siberia.

Inversione dei poli
Periodicamente la parte più esterna del nucleo terrestre composta da ferro e nichel allo stato liquido, per ragioni non ancora del tutto chiarite, rallenta il proprio movimento fino a interrompersi, per poi continuare nella direzione opposta. Poiché gran parte del campo magnetico terrestre è prodotto proprio dal movimento della parte esterna del nucleo, all’invertirsi di questo movimento si ha anche un’inversione di polarità. Tali inversioni dei poli magnetici si sono potute osservare e calcolare tramite il raffreddamento delle colate laviche preistoriche le quali, a causa del loro contenuto in elementi ferrosi, erano orientate verso il polo magnetico dell’epoca. Questo fenomeno di inversione del campo magnetico terrestre, chiamato inversione geomagnetica, si è ripetuto diverse volte durante la storia della Terra, l’ultima delle quali risale a circa 780.000 anni fa, durante il pleistocene. Le misure effettuate negli ultimi anni indicano inoltre che il campo magnetico globale si è indebolito del 10% dal 19° secolo ad oggi.

Conclusioni
Il campo magnetico terrestre ci protegge dalle tempeste solari e dai raggi cosmici. Secondo alcuni scienziati, il fenomeno dell’inversione dei poli potrebbe causare un indebolimento dello scudo protettivo contro la radiazione solare determinando un assottigliamento dello strato di ozono e una maggiore penetrazione delle radiazioni ultraviolette, con un conseguente aumento delle malattie tumorali per gli esseri umani. Non solo, ma il fenomeno potrebbe avere anche effetti sugli animali, come le balene o alcune specie di uccelli, che si servono del campo magnetico per orientarsi.

Speriamo che tale fenomeno non avvenga di questi tempi ma molto più in là, quando la scienza avrà trovato il sistema per proteggere meglio gli esseri viventi del pianeta azzurro!