Le bussole punteranno a Nord in Inghilterra

Le bussole non puntano quasi mai a Nord. Eppure a volte può succedere, come nei prossimi giorni all’Osservatorio di Greenwich, uno dei più importanti nella storia dell’astronomia e della geografia.

Il polo nord geografico, ossia quello attorno al quale la Terra ruota, ed il polo nord magnetico, ossia uno dei due poli del nostro campo magnetico, non sempre coincidono. Anzi, quasi mai. In genere si forma un seppur piccolo angolo tra le direzioni dei due poli, conosciuto con il nome di declinazione magnetica.

In questa figura la declinazione magnetica, la distanza angolare tra le direzioni del polo nord magnetico e del polo nord geografico, è indicata con la lettera greca delta. Nm è il Nord Magnetico, Ng il Nord geografico. Credits: wikimedia

Le bussole non puntano mai il polo nord geografico, e come potrebbero sapere dove si trova? Le bussole puntano sempre verso il polo nord magnetico, perché è quello che attrae il loro ago.

Facciamo non uno, ma un paio di passi indietro.

Quando delle cariche elettriche si muovono l’una rispetto all’altra si influenzano a vicenda grazie alla forza magnetica. Il campo magnetico descrive come le cariche in moto influenzano lo spazio che le circonda grazie a questo tipo di interazione. Anche gli elettroni che orbitano attorno ai propri nuclei sono cariche in moto, e generano perciò un piccolo campo magnetico. In generale gli elettroni all’interno dei materiali si muovono tutti in maniera disordinata, e la forza magnetica totale finisce con l’essere nulla. Questo non è però vero per tutti i materiali, perché alcuni, nel momento in cui subiscono l’azione di un campo magnetico esterno, acquisiscono una struttura interna ben ordinata in cui le cariche elettriche interne si muovono tutte in determinate direzioni, generando un campo magnetico che non si annulla.

Per alcuni materiali, la magnetizzazione è permanente, ossia la loro struttura interna è tale che la loro capacità di generare un campo magnetico dura nel tempo. Altri vengono magnetizzati solo fintanto che gli viene applicato il campo esterno. È quello che avviene quando attacchiamo una calamita al frigorifero: la calamita è un magnete permanente, ed il suo campo magnetico induce una magnetizzazione temporanea nel metallo di cui è composto il frigorifero. Ogni campo magnetico è caratterizzato da due poli definiti come Nord e Sud: se abbiamo due magneti, il polo Nord di uno viene attratto dal Sud dell’altro, e viceversa. Così, se abbiamo un magnete nel campo magnetico terrestre, il suo polo Sud verrà attratto dal polo Nord magnetico della Terra.

Adesso rifacciamo un mezzo passo in avanti. Nella Terra si muovono tantissime cariche. Probabilmente a causa di un effetto noto come effetto dinamo, la combinazione micidiale del calore del nucleo e della rotazione planetaria. Il nucleo è più caldo della superficie, e ciò significa che nella sua parte fluida (il nucleo esterno) si generano dei moti convettivi del tutto simili a quelli nell’acqua che bolle sul fuoco: la pentola viene scaldata sul fondo, mentre sulla superficie l’acqua è più fredda, quella calda risale tumultuosamente mentre quella fredda scende, e così via. Tornando nel nostro pentolone planetario, le bolle hanno anche una proprietà in più, ossia che a causa dell’elevata temperatura si caricano elettricamente. A causa della rotazione terrestre, inoltre, durante la loro risalita curvano andando a descrivere delle traiettorie a spirale. Abbiamo già detto cosa succede quando delle cariche si muovono, vero?

Uno schema del campo magnetico terrestre.

E così il fluido presente negli strati esterni del nucleo terrestre è il responsabile della formazione del nostro campo planetario. Il fluido è per forza di cose un materiale tumultuoso e dai moti irregolari, e non ci si può quindi aspettare che il campo magnetico che genera resti immutato nel tempo. Ed in effetti non lo fa per nulla, il campo magnetico oscilla ed i suoi poli si spostano nel tempo. Addirittura, a volte i poli nord e sud magnetici si invertono, cosa che i geologi hanno rilevato da tempo nelle rocce con proprietà magnetiche.

Una bussola indica sempre il polo nord magnetico, ma serve per orientarsi su carte geografiche, per le quali serve sapere dove si trovi il polo nord geografico. Occorre quindi conoscere il valore della declinazione magnetica per poterle usare con maggiore precisione, a meno che la fortuna non voglia che la si stia usando proprio in un momento in cui polo geografico e magnetico coincidono oppure in un luogo sulla Terra in cui le direzioni dei due poli coincidano, ossia si trovino allineati sulla linea di vista della nostra bussola anche se non coincidono. Questa linea in cui la declinazione magnetica si annulla è detta linea agonica e si sposta sulla superficie terrestre nel corso del tempo.

In questi giorni la linea agonica si sta spostando in Inghilterra, dove passerà nell’Osservatorio di Greenwich per la prima volta dalla sua fondazione nel 1676, e rimarrà a vagare sui territori della Regina per i prossimi 15-20 anni. Greenwich da sempre riveste un ruolo di grande importanza nella storia dell’astronomia ed in particolare nella misura del tempo e dello spazio. A Greenwich passa il meridiano fondamentale, quello da cui si misura la longitudine, ed uno dei sistemi di fusorari più utilizzati è il GMT, il Greenwich Mean Time. Inoltre nel 1839 nell’osservatorio vennero montati degli strumenti per la misura del campo magnetico terrestre, che fecero il loro lavoro fino agli anni ’20 del 900, quando la costruzione delle linee ferroviarie elettriche impedì la prosecuzione delle misure.

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