Campi Magnetici

L'ultimo capovolgimento del polo magnetico della Terra ha richiesto 22.000 anni per essere completato

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La Terra ha un campo magnetico, per molti versi simile a un magnete a barra.

Spero che tu abbia giocato con un magnete a barra a scuola. Spargi della limatura di ferro su un pezzo di carta e metti il ​​magnete sotto e i trucioli di ferro si riorganizzano in una bella serie di curve, convergendo ai poli magnetici e allargandosi di più a metà tra di loro. La forma complessiva è come una mela tagliata a metà.

La Terra ha un polo nord magnetico e un polo sud magnetico (da non confondere con i poli geografici o rotazionali) proprio come quel magnete a barra - lo chiamiamo a campo dipolare . Ma il meccanismo che crea i campi magnetici tra i due è molto diverso.



In un magnete a barra, è dovuto agli atomi di ferro; ognuno ha un piccolo campo magnetico e gli atomi stessi sono allineati in modo tale da sommarsi tutti insieme, creando il campo magnetico complessivo.

Sulla Terra è molto più complicato . Il nucleo della Terra è composto da due strati; il nucleo interno, che è solido, e il nucleo esterno, che è liquido. Il nucleo è molto caldo e il nucleo interno riscalda il nucleo esterno sopra di esso. Riscaldato dal basso, il liquido nel nucleo esterno fa convezione: il fluido caldo sale e il materiale più freddo scende. Ma c'è del ferro nel nucleo ed è abbastanza caldo da essere ionizzato, da strappare uno o più elettroni, dando agli atomi una carica netta positiva. Quando una particella carica si muove crea un campo magnetico e tutti quegli atomi che si muovono nella stessa direzione generano il campo magnetico globale della Terra.

Finché il nucleo della Terra è caldo, quel nucleo esterno convetrà e il campo magnetico terrestre esisterà.

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Il campo magnetico globale della Terra è simile a un magnete a barra, con un polo nord e sud (da non confondere con i poli geografici). Credito: Peter Reid, l'Università di Edimburgo tramite la NASAIngrandire

Il campo magnetico globale della Terra è simile a un magnete a barra, con un polo nord e sud (da non confondere con i poli geografici). Credito: Peter Reid, l'Università di Edimburgo via NASA

… ma è più complicato di così.

Oltre un secolo fa, gli scienziati hanno scoperto che il campo magnetico terrestre a volte cambiava polarità, dove il polo nord diventa polo sud e viceversa. Intendiamoci, questo non significa che la Terra si capovolga fisicamente - questo è un ritornello comune dei cultisti della cospirazione del giorno del giudizio, perché sono facilmente confusi o vogliono confondere tu - solo questo, diciamo, se usi una bussola inizierà a puntare a sud invece che a nord.

È diventato chiaro nel tempo che questi capovolgimenti si sono verificati molte, molte volte. Quasi 200 di loro sono stati visti nei reperti fossili, andando indietro di oltre 80 milioni di anni ! Sono piuttosto rari su una scala temporale umana, si verificano circa una volta ogni 100.000 - 1.000.000 di anni. Il fatto è che nessuno è veramente sicuro di quanto tempo impiegano per andare dall'inizio alla fine. In parte questo è dovuto al fatto che sono accaduti molto tempo fa: l'ultimo, chiamato inversione di Matuyama-Brunhes, è stato quasi 800.000 anni fa! - ed è anche difficile ottenere dati a risoluzione fine, e perché sembrano accadere rapidamente (in senso geologico).

Ma è stato pubblicato un nuovo studio guardando i record di carote vulcaniche, sedimentarie e di ghiaccio, e lo scienziato ha scoperto che, in quell'evento più recente, l'intera faccenda ha richiesto circa 22.000 anni, molto più tempo del previsto!

Il campo magnetico terrestre ha iniziato a indebolirsi circa 795.000 anni fa. Dopodiché ha invertito la polarità e si è rafforzato, ma prima che potesse davvero stabilizzarsi di nuovo ha iniziato a fluttuare e collassare di nuovo circa 11.000 anni dopo (784.000 anni fa). Il campo magnetico ha fluttuato per alcune migliaia di anni dopo, ma poi ha invertito la polarità ancora e rafforzato circa 773.000 anni fa, diventando il campo che abbiamo oggi. Quel capovolgimento finale potrebbe aver richiesto solo 4.000 anni. Quindi, invece di un semplice flip, sembrava che avesse subito tre fasi separate in cui a volte era dominato da un campo di dipolo (sebbene non proprio stabile) e altre volte in cui era più caotico. L'intera faccenda ha richiesto anche più del doppio del tempo rispetto alle stime precedenti.

Sequenza che mostra un modello fisico di inversione magnetica, in cui le linee blu e gialle rappresentano rispettivamente il flusso magnetico verso e lontano dalla Terra. Il campo diventa ingarbugliato e caotico durante un'inversione prima di riassestarsiIngrandire

Sequenza che mostra un modello fisico di inversione magnetica, in cui le linee blu e gialle rappresentano rispettivamente il flusso magnetico verso e lontano dalla Terra. Il campo diventa ingarbugliato e caotico durante un'inversione prima di riassestarsi (nota: il fotogramma finale è semplicemente il primo fotogramma capovolto ed è pensato per essere rappresentativo, non parte del modello reale). Credito: NASA / Gary Glatzmaier / Phil Plait

La loro metodologia è un po' complicata. Nella roccia vulcanica, il campo magnetico terrestre viene registrato mentre la lava si raffredda; il ferro nella roccia si orienta verso il campo terrestre, quindi è possibile misurare l'intensità e la direzione del campo geomagnetico. Gli isotopi radioattivi possono essere usati per datare i tempi di questi eventi . Per gli strati sedimentari, la quantità di luce solare che la Terra riceve cambia su scale temporali di poche decine di migliaia di anni a causa dei cambiamenti nella forma orbitale terrestre (il Cicli di Milankovitch ) e questo può essere visto nei depositi di un isotopo dell'ossigeno .

Il mio preferito è quello delle carote di ghiaccio. Quando il campo magnetico terrestre è più debole, Raggi cosmici — particelle subatomiche super-energetiche che sfrecciano nello spazio a una velocità prossima a quella della luce — possono colpire la nostra atmosfera. Quando colpiscono un nucleo di atomo di azoto o ossigeno hanno spaccato il nucleo come un proiettile che attraversa una roccia ; la scheggia da questo include an isotopo di berillio chiamata10Essere. Questo viene quindi depositato nel ghiaccio e misurato nei nuclei di ghiaccio, consentendo agli scienziati di tracciare il campo geomagnetico in quel modo.

Quindi questo è interessante! 22.000 anni sono un tempo lungo su scala umana, ovviamente, ma ancora rapido per un evento geologico. È difficile dire quanto sia rappresentativo per altri capovolgimenti, ma è un punto di partenza.

Rimane ancora una grande domanda, e questo è perché questo si verifica. Le ipotesi abbondano , ma nel complesso è probabile che il campo si impigli all'interno della Terra dopo un evento scatenante, e quando si riassesta la polarità si inverte.

Un'altra domanda è cosa succede durante l'inversione? Ancora una volta, molti teorici della cospirazione amano essere antiscientifici a riguardo, ma la verità è che nessuno è veramente sicuro. È probabile che non abbia un enorme effetto sulla vita quotidiana , anche se ci sono sicuramente alcuni problemi con esso: ad esempio, le bussole che utilizzano il magnetismo terrestre non funzioneranno, ma è possibile utilizzare il GPS o un equivalente. Dovremo stare attenti però, dal momento che il campo magnetico terrestre ci protegge da cose come il vento solare e i raggi cosmici, quindi i satelliti potrebbero essere colpiti. La nostra densa atmosfera dovrebbe fare un buon lavoro proteggendoci da tutto il resto (come il vento solare, i raggi cosmici e così via).

Un'altra cosa. Un sacco di titoli senza fiato vengono generati quando arrivano notizie come questa, di solito nella varietà 'Siamo in ritardo per X', che si tratti di un terremoto, un'eruzione vulcanica o un'inversione magnetica, e generalmente implica che moriremo tutti . Il tempo trascorso dall'ultima inversione è un po' più lungo della media, ma non è che il pianeta stabilisca un calendario per queste cose. Potrebbe iniziare domani, o potrebbe non accadere per un altro milione di anni. Quindi fino a quando i geoscienziati non diranno: 'Sì, ci siamo!' respirare facilmente.

E anche allora, respira facilmente . A differenza dei film (accidenti, Il centro ) non causerà enormi catastrofi come il crollo di ponti e l'ebollizione del mare. E, in effetti, ci dirà molto di più su ciò che sta accadendo nel profondo della Terra, un luogo che altrimenti non è così facile da capire.



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