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Monitorare la nostra stella
Il "clima spaziale" all'interno
del nostro sistema solare è strettamente connesso all'attività del
Sole, che, come risulta da evidenze empiriche, ha un andamento
ciclico e raggiunge il suo massimo ogni undici anni circa.
In questi ultimi, è possibile
prevedere con un certo anticipo eventi particolari legati
all'attività solare e prendere alcune precauzioni per minimizzare
gli effetti spiacevoli prodotti, grazie ad una serie di strumenti
sofisticati all'interno di osservatori astronomici e centri di
ricerca o a bordo di satelliti artificiali in orbita intorno alla
Terra. Sono varie le missioni spaziali in atto che ci forniscono
risultati complementari fra loro, sia per le grandezze fisiche che
osservano e misurano, sia per la posizione con cui guardano il
Sole. Fra le principali, ricordiamo il satellite Soho, un
telescopio realizzato dall'Esa in collaborazione con la Nasa, che
si trova lungo la retta che congiunge Terra e Sole, esattamente nel
punto in cui le loro forze attrattive si equivalgono (il cosiddetto
punto Lagrangiano). Soho orbita intorno alla nostra stella in modo
sincrono con la Terra e la osserva senza perderla mai di vista,
tanto da essersi meritato il soprannome di "cane da guardia".
È stato proprio questo satellite ad
allarmarci sull'ultima tempesta in arrivo, con le indicazioni che
ci ha inviato sul gigantesco brillamento solare avvenuto il giorno
precedente. Per capire cosa accade quando le particelle
elettricamente cariche, che provengono dal Sole, iniziano a
interagire con il campo magnetico terrestre, nel 2000 l'Esa ha
lanciato la missione Cluster, composta da una piccola flotta di
quattro satelliti identici orbitanti intorno alla Terra (presto
ribattezzati Samba, Rumba, Salsa e Tango). Inoltre, è stata anche
prolungata l'attività di Ulysses, un altro satellite Esa-Nasa
lanciato nel 1990, che si muove quasi perpendicolarmente al piano
dell'orbita terrestre, passando sopra i poli nord e sud del Sole.
Un'esplorazione che non era mai stata tentata prima.
Magnetismo e paleomagnetismo
Leggendo queste pagine sono sorti
sicuramente una serie di interrogativi: cos'è un campo magnetico?
E, prima di questo, cos'è un magnete? E, ancora: perché, ruotando
una bussola, l'ago torna ad orientarsi verso nord? Ancora oggi il
magnetismo è un argomento che ha qualcosa di misterioso e
affascinante: siamo in grado di determinarne gli effetti, ma non di
comprenderne tutti gli aspetti più intimi. Già ai tempi dei Greci,
più di 2000 anni fa, erano note le proprietà di una particolare
pietra proveniente da Magnesia, oggi chiamata magnetite, in grado
di attrarre il ferro. Alcune testimonianze scritte fanno risalire
l'uso di magneti per la navigazione già al XII secolo. Grazie alla
bussola, perfezionata ad Amalfi nella prima metà del XIII secolo,
fu possibile allargare l'orizzonte delle conoscenze geografiche.
Nel corso della storia sono stati molti gli esperimenti e le teorie
di fisici e matematici illustri che si avvicendarono nello studio
di questo fenomeno.
Si è capito così che ogni magnete,
qualunque sia la forma, ha due poli: uno nord ed uno sud, dove la
forza esercitata dal magnete stesso è massima; che poli dello
stesso nome si respingono e, contrariamente, poli di nome diverso
si attraggono. La forza tra due poli magnetici è simile a quella
tra due cariche elettriche. L'importante differenza è che i poli
magnetici si presentano sempre a coppie: è impossibile cioè isolare
un singolo polo magnetico come accade invece per una carica
elettrica (che può essere positiva o negativa). Quindi, se si
spezza un magnete in due parti, si otterranno due magneti, ciascuno
con poli uguali ed opposti. Si dovette però attendere fino al 1832
per avere una esatta configurazione del campo magnetico terrestre
ad opera di Carl Friedrich Gauss. Egli per primo ne tracciò le
linee di forza - ossia le curve che ne descrivono l'andamento - e
ne iniziò lo studio dal punto di vista fisico-matematico. In
sostanza, senza entrare troppo nel dettaglio tecnico, possiamo dire
che un campo magnetico è un particolare campo di forze: una regione
dello spazio in cui in ogni punto agisce uno specifico tipo di
forza, quella magnetica, che ha direzione, verso e intensità
propri. Grazie agli studi e agli esperimenti condotti, oggi
sappiamo che i materiali magnetici (i magneti), sono costituiti da
molecole dotate di una propria magnetizzazione permanente, dovuta
al movimento degli elettroni.
Questa, in certe condizioni, può
subire delle variazioni se il materiale viene immerso in un campo
magnetico esterno. Infatti, quando si riscalda un materiale
magnetico al di sopra di una temperatura critica, detta "punto di
Curie" (attorno ai 500-600°C), accade che il materiale perde il
proprio magnetismo permanente e, raffreddandosi, acquisisce una
magnetizzazione che ha la stessa direzione del campo magnetico in
cui è immerso. È ciò che accade alla lava che si raffredda
fuoriuscendo da un vulcano: una volta divenuta roccia, i dati
magnetici locali rimangono registrati in questa lava per sempre,
quasi fossero congelati, a meno di essere riportata sopra il punto
di Curie. Questo magnetismo fossile, che può permanere inalterato
anche a distanza di decine o centinaia di milioni di anni è detto
"paleomagnetismo". Sfruttando tale proprietà (caratteristica di
tutte le rocce ricche di minerali e ossidi di ferro, come le lave
basaltiche e certe rocce sedimentarie), negli anni Cinquanta e
Sessanta i geofisici cominciarono ad analizzare campioni di tutte
le età e di varie parti del globo, per indagare sulle vicissitudini
magnetiche del nostro pianeta. Si sono spiegati, così, interessanti
e sorprendenti fenomeni, come la migrazione dei poli (legata al
fenomeno della deriva dei continenti) e le inversioni di polarità
del campo geomagnetico. È risultato, infatti, che, a causa di
fenomeni che avvengono all'interno del nucleo terrestre, circa ogni
mezzo milione di anni si ha un ribaltamento tra il polo nord e il
polo sud magnetico. |
