La magnetosfera
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Cosa sono quelle “tempeste
magnetiche” che occasionalmente disturbano il campo magnetico
della Terra? Diversamente dai cambiamenti del campo interno, esse si
verificano velocemente, nel tempo di ore o giorni, e le variazioni
magnetiche dovute alle aurore polari (“luci del Nord”) sono anche
più veloci.
Ciò
che le provoca è al di fuori della Terra, non nel nucleo.
Ma
cosa è?
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La terrella
di Birkeland
Kristian Birkeland, un fisico norvegese,accolse nel 1895 un
suggerimento di William
Gilbert e pose una
terrella, una sfera magnetizzata che rappresentava la Terra, in una
camera a vuoto con le pareti di vetro. Egli allora inviò un fascio
di elettroni verso la terrella (qualcosa di simile al fascio di
elettroni nel tubo catodico della TV) ed esaminò la loro
traiettoria per mezzo dell’alone che essi producevano nell’aria
residua rimasta nella camera. Il bagliore seguiva le linee del campo
(linee di forza) e convergeva vicino ai poli magnetici della
terrella.
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Questo era un indizio del motivo per cui le aurore polari
sono osservate di solito
solo ad una limitata distanza dai poli magnetici.ll matematico francese Henri Poincaré, e 50 anni dopo, con
maggiori dettagli, Hannes
Alfvén in Svezia, analizzarono il
moto di quegli elettroni e conclusero che essi erano guidati dalle linee di campo magnetico.
Dal suo esperimento con la terrella, Birkeland dedusse che
l’aurora era causata
dagli elettroni provenienti dal Sole e guidati dalle linee del campo
magnetico fino ai circoli polari della Terra, e là produceva un
bagliore appena essi raggiungevano la parte superiore dell’atmosfera.
Come risultò dopo , il Sole non era la causa, ma l’ipotesi era molto
vicina alla realtà.
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Il vento solare confina il campo
magnetico terrestre in un volume di forma simile a
una cometa, la magnetosfera. Sul lato rivolto al Sole il vento solare
comprime la magnetosfera fino a una distanza dalla Terra pari a circa
10 volte il raggio terrestre. Sul lato opposto la magnetosfera è
confinata in una struttura a forma di manica a vento, la coda
magnetosferica, che si estende per più di 1000 volte il raggio
terrestre. La magnetosfera contiene plasmi rarefatti di densità e
temperature diverse, derivanti dal vento solare e dalla ionosfera.
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E' in questa coda che hanno origine molti fenomeni attivi
della magnetosfera. Di
speciale interesse è uno spesso strato noto come strato di plasma esteso
nella regione di debole campo magnetico che è costretto
tra due fasci di linee di
campo magnetico.
Un fascio, a Nord dell'equatore, consiste in linee di campo
che puntano in
basso nelle vicinanze del polo Nord magnetico, e l'altro fascio è
la sua immagine speculare a Sud dell'equatore , formato da linee di
campo uscenti dalla calotta polare antartica.
Lo strato di
plasma è il luogo in
cui hanno origine le particelle
della corrente ad
anello e dove le tempeste
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