Origini ed effetti del campo geomagnetico

Si trova nell’isola Principe

di Galles (CANADA)

Il campo magnetico è un

fenomeno naturale. S

Può essere considerato come un

dipolo magnetico con un polo

nord (N) ed uno sud (S), inclinato bussola

di 11°30’ rispetto all’asse di

rotazione terrestre e non N

passante esattamente per il

centro della Terra. S

Le linee del B terrestre escono

dal polo N magnetico ed entrano

nel polo S .

L’ago della bussola si orienta

parallelamente alle linee di B, con

il suo polo N che punta verso il

polo S terrestre (all’incirca verso N

il polo nord geografico, con errore

di 5° verso ovest). Si trova nella Terra di

Vittoria (ANTARTIDE)

ORIGINE DEL CAMPO MAGNETICO TERRESTRE

Oltre il 95% dell’intensità del B terrestre

proviene dall’interno della Terra.

La teoria più accreditata oggi è che

l’interno della Terra funzioni come una

dinamo ad autoeccitazione.

Il funzionamento della dinamo ad

spira autoeccitazione si può riassumere così:

facendo ruotare un disco di materiale

amperometro conduttore in un campo magnetico con

direzione concorde all’asse, esso è in

grado di suscitare una forza elettromotrice

Collegando l’asse e l’orlo del disco con una

tra la periferia e l’asse del disco.

spira, in questa fluirà corrente ; se viene posta coassialmente all’asse del disco

rotante, la corrente in essa circolante indurrà un campo magnetico che va a

rafforzare il campo magnetico iniziale , che provocherà una aumento della

forza elettromotrice e di conseguenza della corrente elettrica nella spira in un

processo teoricamente infinito (in realtà, dopo un determinato periodo, campo

magnetico e corrente elettrica si stabilizzano).

All’interno della Terra, il disco di materiale

conduttore è rappresentato dal nucleo

esterno di ferro fuso, mantenuto in

movimento per la presenza di moti

convettivi dovuti al calore . Il problema del

campo magnetico iniziale necessario

all’innesco è stato forse risolto da alcuni

ricercatori, che lo identificano nel campo

magnetico solare .

Tale teoria spiega le variazioni di intensità,

ma non le inversioni di polarità.

Un fisico giapponese, T. Rikitake, ha portato il

numero delle dinamo a due, accoppiate tra

loro

. Esse ruoterebbero con senso opposto,

producendo due campi magnetici di intensità

differente in direzioni opposte .

Il prevalere di un campo magnetico sull’altro

determina il verso del campo magnetico, con

alternanze (in cui si verificano le inversioni

polari) e periodi di campo nullo .

La magnetosfera è una regione di spazio asimmetrica, circostante alla Terra,

entro la quale il campo magnetico terrestre domina il moto delle eventuali

particelle cariche. Magnetopausa

Vento solare Coda geomagnetica

Fasce di Van Allen

Nel campo magnetico terrestre le

particelle cariche seguono traiettorie

elicoidali attorno alle sue linee di forza.

Sotto determinate condizioni, queste

particelle (perlopiù provenienti dal vento

solare) vengono catturate dal campo e

trattenute per effetto della forza di

Lorentz.

LE AURORE

Gli elettroni e protoni del vento solare intrappolati nelle linee di

campo magnetico seguono il loro percorso fino ai poli, dove

queste particelle cariche sono convogliate direttamente verso la

superficie terrestre : per questo le aurore polari sono più

frequenti ai poli e rarissime all’equatore.

Denominate boreali o australi a seconda dell’emisfero dove si

verificano, sono un fenomeno ottico dell’atmosfera caratterizzato

principalmente da bande di colore rosso-verde-azzurro .

Le aurore sono dovute all’interazione tra particelle cariche

ad alta energia del vento solare (elettroni, protoni,

particelle α

) e atomi di gas ionizzati e rarefatti presenti

nella bassa ionosfera (all’incirca a 100/1000 km di

distanza dalla superficie terrestre). Queste particelle

eccitano, tramite collisioni, gli elettroni di valenza (che si

trovano negli orbitali più esterni).

Quando gli elettroni

eccitati ricadono ad un

livello energetico più

basso, liberano energia

sottoforma di fotoni in

un ampio intervallo

spettrale (dagli UV agli

infrarossi).

A differenti lunghezze

d’onda corrispondono

determinati colori. Ad

esempio l’ossigeno

atomico emette luce

verde, l’ossigeno

molecolare luce rossa e

l’azoto luce blu.

INVERSIONI DEI POLI

MAGNETICI

Il campo magnetico non è costante nel tempo.

Queste variazioni hanno portato, nel corso delle

ere geologiche, alla deriva dei poli magnetici ed a

ripetuti fenomeni di inversione dei poli magnetici.

Una delle prove più importanti a favore

dell’esistenza delle inversioni dei poli è stata

fornita dal paleomagnetismo

.

La causa delle inversioni non è stata ancora

dimostrata, anche se l’ipotesi più diffusa è quella del funzionamento dell’interno della

Terra come una doppia dinamo ad autoeccitazione, dove l’alternarsi della

predominanza di un campo magnetico sull’altro provocherebbe le inversioni

magnetiche e nelle fasi intermedie di questo processo si passerebbe anche

attraverso fasi di campo nullo .

Alcuni scienziati ritengono, sulla base dei dati in possesso, che sia possibile che i poli

magnetici si siano invertiti più di una decina di volte negli ultimi 30 milioni di anni, e

che l’ultima inversione si sarebbe verificata circa 780 mila anni fa.

Nelle varie epoche che si sono susseguite nella storia del nostro pianeta abbiamo

avuto sempre un elemento caratterizzante, ovvero estinzioni di massa che hanno

quasi (o del tutto) sterminato gli esseri viventi di quel periodo.

Una delle cause potrebbe essere l’alterazione del campo magnetico terrestre: infatti è

ipotizzabile che il campo geomagnetico durante le inversioni dei poli si indebolisca o

scompaia del tutto, lasciando la Terra non protetta dalle radiazioni solari . Ed è in

questo contesto che questo fenomeno può essere inserito come concausa alle

estinzioni di massa, in quanto il DNA degli organismi viventi potrebbe modificarsi

con l’assorbimento di radiazioni corpuscolari provenienti dal Sole (in particolare

di particelle α

), che potrebbero portare intere specie ad estinguersi .

Queste radiazioni possono provocare

mutazioni del codice genetico : infatti

se durante la sintesi proteica avviene

anche solo una mutazione (a causa

delle radiazioni solari) nella tripletta di un

amminoacido, la proteina anomala che

andrà a costituire non svolgerà più le

sue naturali funzioni.

Ciò per un organismo vivente può T

essere dannoso o addirittura fatale, con

veramente rari casi dove la mutazione

può avere effetti positivi e contribuire

all’evoluzione della specie . Mutazione: la proteina che l’amminoacido andrà a

formare probabilmente non svolgerà più la sua funzione

TEORIA DEGLI EQUILIBRI PUNTEGGIATI

La relazione tra l’inversione dei poli e le mutazioni genetiche potrebbe spiegare la

cosiddetta “Teoria degli equilibri punteggiati” di Stephen Jay Gould.

Questa teoria è molto popolare tra i paleontologi, perché potrebbe spiegare la

relativa assenza di forme transitorie o “missing links” in alcuni resti fossili.

Le specie animali, quando sono perfettamente adattate al loro ambiente, tendono a

conservare le loro caratteristiche per lunghi periodi (anche per milioni di anni). Al

mutare delle condizioni ambientali (per eventi climatici, geologici o astronomici), si

possono avere cambiamenti morfologici notevoli, che avvengono nell'arco di pochi

millenni. Si osservano quindi lunghi periodi di stasi evolutiva intervallati da

periodi relativamente brevi di speciazione .

L’interpretazione della teoria evoluzionistica di

Gould, che sostiene quindi un andamento “a

salti” nel cammino evolutivo (con lunghi periodi di

relativa normalità “punteggiati” da momenti di

attività intensa e a volte catastrofica), potrebbe

essere spiegata da occasionali maggiori

esposizioni alle radiazioni solari , che

potrebbero essere responsabili di mutazioni

genetiche negli organismi viventi e della

relativa speciazione o estinzione della specie .