Home GeoForum Forums Geologia & Professione Chiedilo ai geologi Estensione ed intensità attuale magnetosfera terrestre

....tornando al campo magnetico direi che nel caso della magnetite un materiale corrisponde ad un campo. Mi sembra un'osservazione semplice e disarmante. Con solide basi scientifiche! Nel caso non sia così, dovrete spiegarmi, con altrettanto solide basi scientifiche, quali siano i poteri magici di questa pietra.

Questa semplice considerazione mi porta a boicottare tutte le teorie altisonanti di interazione tra nucleo e mantello o tra fluido e solido riguardo la generazione di un campo ordinato.

Un materiale ordinato=un campo di forza ordinato.

Perchè il mantello e non il nucleo?
Per lo stesso motivo per cui i terremoti cessano a 670km ed anche per lo stesso motivo per cui alla medesima profondità (che non credo sia casuale) cessano i cambi di fase.

Probabilmente lo strato più esterno dell'atomo inizia perdere stabilità a causa della pressione e della temperatura, ma mentre il mantello superiore nel suo caos non può produrre un campo ordinato, il mantello inferiore si.

Potrei anche pensare che il nucleo produce corrente che per induzione il mantello inferiore trasforma in un campo ordinato, ma non va d'accordo con la discontinuità dei 670km dato che questo mi fa pensare che è a 670km che gli atomi vengono "decorticati".

Quindi il campo magnetico, per ora, lo assegno al mantello inferiore. Solo a lui...

Pierlo, pur non essendo geologo, la materia mi appassiona molto e credo di essere riuscito a capire abbastanza riguardo a questo argomento, anche se forse ha più legami con la geofisica.
Quello che dici tu, e cioè che la magnetite potrebbe essere la sorgente del campo magnetico ordinato terrestre, secondo me non regge, per il motivo che il mantello, pur nella parte inferiore, è ancora troppo viscoso per creare correnti elettriche atte a generare il campo, pur se costituito, come giustamente dici tu, di rocce di silicati ricche di ferro e magnesio).

Tuttalpiù, ti posso dar ragione se mi dici che può concorrere nella formazione del campo, in quanto propaga, tramite induzione, correnti indotte provenienti dal sottostante nucleo esterno. Ma NON è la componente principale.
E' la Geodinamo la componente principale che genera il 99% del dipolo, poi il mantello contribuisce.
Prova a leggere qui.

Un'altra cosa che ho dimenticato di citare nella formazione del campo magnetico terrestre, molto importante se non determinante, è la forza di Coriolis. Essa, trmite la rotazione terrestre, imprime alla massa liquida di ferro del nucleo esterno, la turbolenza necessaria, attraverso un continuo rimescolamento, per creare i moti convettivi che generano le cariche elettriche del campo medesimo.

Questo meccanismo viene detto, "dinamo ad auto eccitazione" ed è proprio questo meccanismo che crea il campo magnetico uniforme e globale della Terra.
Comunque fino ad oggi, nonostante i vari studi sismici effettuati e le varie simulazioni, il meccanismo che crea il campo magnetico presenta ancora dei lati oscuri, anche se, è dato per assodato, che il meccanismo principale è quello della Dinamo auto eccitata.

Prova a leggere qui e qui è molto interessante e ti spiega bene.

Se poi fai una ricerca su Google, basta che inserisci "campo magnetico terrestre dinamo" e ti vengono fuori un sacco di risultati.

In ultimo, l'esperimento effettuato dal fisico del Maryland Daniel Lathrop, qui ha confermato la teoria della dinamo autoeccitata.
Egli ha costruito una sfera metallica vuota simulante il nucleo esterno e l'ha riempita di sodio liquido per simulare il ferro fuso della parte liquida del nucleo.
Ha poi inserito nell'interno della sfera cava, una sfera di ferro solido per simulare il nucleo interno, girante in senso opposto alla sfera-guscio principale.
E il risultato è stato sorprendente: prova a guardare questo video.
E' molto interessante. Fai caso poi quando arrivi al minuto 7:53 del video.

Il mantello unico responsabile? Unico, direi di no, compartecipante.. si!

Geodynamo
Geomagnetism

Ecco il risultato del kml che ho citato più avanti.
Ci sono i punti (a mio modestissimo avviso) più significativi:
I massimi ai poli (al N è doppio!)
ed alcune anomalie equatoriali.

Secondo me, il campo magnetico in qualche modo deve ricalcare o comunque richiamare i moti convettivi....

Saluti!

Ciao Pierlo,

grazie per le immagini di Google earth!
Anche non sono proprio quello che desidererei vedere, (mi piacerebbe vedere l'estensione nello spazio della magnetosfera terrestre, come tante immagini su Google ti fanno vedere) danno tuttavia una bella evidenza del campo magnetico terrestre attuale, pure se con una rappresentazione piatta.

Mi sembra che comunque sia ancora abbastanza forte a giudicare dalle isolinee che si vedono.
Sapevo che c'era l'SSA o anomalia del Sud Atlantico, dove il campo è più debole e c'è una zona più esposta al vento solare, ma la rappresentazione che hai postato, la mostra in maniera molto chiara.

I Geofisici Non sanno ancora da cosa possa dipendere, ma quasi tutti sono concordi nell'attribuirla ad un indebolimento temporaneo in quella zona, dovuto ad processo, ancora in corso, di riconfigurazione del campo magnetico globale.

Infatti, data l'inclinazione sul suo asse di rotazione di 23.5°, in quel punto lì dell'Atlantico, pare che la fascia più interna delle due fasce di Van Allen, sia più vicina alla superficie della crosta e provochi dunque questa anomalia.
Almeno se interpreto correttamente quello che ho letto riguardo all'anomalia.

Mi è venuta in mente una cosa riguardo al fatto che dici tu, e cioè che il campo magnetico "ordinato", sia dovuto in parte anche alla regione alla base del mantello.
Devo dire che un dubbio me l'hai fatto sorgere riguardo a questo.
Infatti i minerali di ferro e magnesio di cui il mantello è ricco, forse in qualche modo contribuiscono, non tanto a generare il campo che è prodotto dall'interazione nucleo interno solido-nucleo esterno liquido, ma forse in qualche misura o modo, a renderlo ordinato ed uniforme. Chissà.

Considera anche un'altra cosa: Venere, le cui caratteristiche riguardo la struttura interna, dovrebbero essere abbastanza simili alla Terra, almeno da quello che ci dicono gli scienziati, e le dimensioni anch'esse analoghe al nostro pianeta (ha il raggio leggermente inferiore al nostro), nonostante questo, non possiede un campo magnetico apprezzabile.

Si ipotizza che il nucleo dovrebbe essere parzialmente allo stato fuso come quello terrestre, quindi non si capisce come mai non abbia un campo magnetico forte come il nostro.

La ragione primaria, sembra sia dovuta al fatto che, girando molto lentamente sul proprio asse, non abbia la forza o energia sufficiente e creare moti convettivi atti a generare le correnti elettriche necessarie alla formazione di un campo magnetico globale.
E qui, troviamo un'altra conferma al fatto che la forza di Coriolis, dovuta alla rotazione terrestre (molto più grande di quella venusiana) sia determinate, insieme ad un nucleo in parte liquido ed in parte solido, alla generazione di un campo magnetico.

Perché, se come dici tu, solo la parte inferiore del mantello sarebbe responsabile della produzione del CM, allora Venere, che ha una struttura, e quindi un mantello verosimilmente simile al nostro, dovrebbe possedere un CM intenso come quello della nostra Terra, ed invece ne è praticamente privo.

Quindi vedi che la rotazione e i moti convettivi della parte fluida, hanno una parte determinante della creazione del CM?
Sempreché, il nucleo di Venere, non sia talmente viscoso da non avere, comunque, la possibilità di generare un campo apprezzabile anche se il pianeta ruotasse più velocemente.

Cosa ne pensi?

Ciao!

Io qui lavoro d'immaginazione.... non ho mai trovato un 3d adeguato. Come faccio? Partendo dalle immagini sopra costruisco nella mia mente una specie di cristallo mammellonare con gli strati tipo cipolla che si sovrappongono...
Infatti le immagini sopra sono una sezione a quota 0 del campo.

Ricapitoliamo.... il Polo N è diviso ed il polo S è disassato. Quindi abbiamo non un dipolo, ma una specie di Y ricurva. Oltre a questo io vedo 2 anomalie equatoriali, quindi il campo mi risulta ulteriormente sversato in + ed in - in quelle zone. Quindi il "dipolo" originario non riesco più a vederlo. Vedo al suo posto una forma piuttosto particolare.

Riguardo le tue obiezioni (grazie per le notizie) un dubbio: Venere è più o meno come la terra, ma è composta dagli stessi materiali? Ha la stessa densità? Perchè da quello che immagino il materiale dovrebbe essere colui il quale emette la radiazione. La terra mi sembra che sia un 12-13% più massiccia, ma resta da capire se la composizione è la stessa o è diversa.

Ora una domanda: cosa avviene al di sopra del punto di curie? Come mai cambiano le proprietà magnetiche di un materiale? E' un caso che la temperatura del mantello inferiore sia vicina al punto di Curie di vari materiali? Al di sopra di tale temperatura e quindi al disotto come quota, come può prodursi un campo magnetico?

NB: le più grosse castronerie (data la mia ignoranza) sono quelle che devo ancora dire....

Sembra proprio che Venere sia composto dagli stessi elementi che compongono la Terra (più o meno), poiché si è formato grossomodo nella stessa regione del sistema solare, e cioè dove gli elementi pesanti quali, silicati di roccia, ferro ed altri, erano più concentrati.
Infatti, proprio perché più pesanti, hanno finito per precipitare nella zona del sistema solare più vicina al sole, e cioè nella cosiddetta zona "interna", finendo per formare pianeti di tipo terrestre.

E' vero che erano più concentrati nella zona vicino al Sole, ma erano anche più scarsi come quantità, per cui oltre l'orbita di Marte, erano più rarefatti e quindi non sufficienti a formare pianeti di tipo roccioso.

Le analisi condotte dalle varie sonde statunitensi e russe che hanno orbitato intorno a Venere negli anni passati, hanno confermato questa ipotesi. E cioè, almeno in superficie, Venere ha una crosta composta su per giù, dagli stessi materiali terrestri.

Per quanto riguarda il nucleo interno, non potendo effettuare misurazioni sismiche dirette, si può solo ipotizzare in maniera abbastanza sicura, che sia composto in modo analogo a quello terrestre, e cioè ferro e nichel (che sia in parte allo stato fuso, ed in parte allo stato solido, non è ancora possibile saperlo).

Partendo da questi dati inviati dalle sonde, gli scienziati sono riusciti e determinare alcuni dati fisici del pianeta, tra cui la densità che è di 5.20 gr/cm2 (contro i 5.5 gr/cm2 della Terra).
Avendo un raggio leggermente inferiore alla Terra, circa 12.103 Km, la sua massa è 0.815 volte quella terrestre.

Cosa avviene al di sopra del punto di Curie?
Hai centrato la questione, perché al di sopra di tale punto, un materiale ferromagnetico perde le sue proprietà magnetiche e diventa paramagnetico, quindi non può produrre un campo magnetico.
In pratica, se i dati degli scienziati sono corretti, nella regione inferiore del mantello, la temperatura dovrebbe essere intorno ai 4000° C al confine col nucleo, perciò notevolmente al di là del punto di Curie del ferro che è di circa 768° C a pressione atmosferica(fonte Wikipedia).

E' chiaro che a quella profondità la pressione è talmente elevata che il punto di fusione (come quello di Curie, credo) di qualsiasi materiale aumenta notevolmente, però non so se i materiali ferromagnetici perdano del tutto le loro proprietà magnetiche (proprio perché la pressione è più alta, e di conseguenza anche il punto di fusione).

Il fatto che dici tu del campo magnetico dipolare che ha una forma particolare, forse può essere dovuto al fatto che si sta riconfigurando in vista di una probabile inversione, come può essere che sia una normale variazione secolare, chi lo sa?

Per quanto riguarda la rappresentazione del campo magnetico in 3D, ho trovato questo disegno che dà una buona idea.

Le supposizioni ed ipotesi su Venere mi lasciano qualche dubbio. Dal momento che è interno alla terra lo immagino su un altro "livello energetico" quindi faccio un po' fatica ad accettare la similitudine.

Per quanto riguarda il campo magnetico al disotto di una certa quota faccio ugualmente fatica ad immaginare che possano sopravvivere gli elettroni. Non credo ci siano le condizioni adatte.

Riguardo la forma immagino una struttura ordinata (nel senso di disposizione atomica spaziale) con la forma appunto del mantello, con le dovute anomalie, dato che in natura non vedo forme perfette, ma tendenti a... che partecipa ai moti convettivi comunque. Quindi una specie di fascio di spire che attraversano il mantello e che quindi emettono la radiazione magnetica mentre le condizioni esasperate fanno saltare lo strato più esterno degli atomi, cioè gli elettroni.

Il punto di Curie in qualche modo mi viene in aiuto o mi ispira nel limite di permanenza e di sopravvivenza del campo magnetico.

La domanda successiva che mi pongo è: allora nel sole quanto è distante il campo magnetico dal centro, viste le condizioni ancora più estreme? Che, conoscendone i parametri, potrebbe confermare o confutare...

E' corretto quello che dici riguardo alle spire che creano il campo magnetico, infatti è proprio così che accade: la rotazione terrestre, combinata allo spostamento della massa liquida del nucleo esterno, producono delle correnti convettive a spirale che generano il campo.

infatti il campo, è il risultato di più componenti agenti tra di loro a renderlo uniforme ed ordinato, cioè è la somma di diverse fattori tra cui i principali sono: un buon materiale conduttore fluido (il ferro liquido del nucleo), ed un moto rotazionale atto ad innescare la generazione di moti convettivi e quindi di correnti elettriche indotte (analogamente a quelle di una bobina avente asse uguale a quello di rotazione).

Comunque sia, la natura campo è molto complessa e di difficile interpretazione. Tuttavia, oggi, la teoria della dinamo auto eccitata è quella che dà la spiegazione migliore, poiché i campi elettrici che genera il nucleo esterno fluido, vanno a sommarsi e a rafforzare quello generato dalla sua interazione con quello interno, in un meccanismo auto-conservativo.
Qui c'è una buona spiegazione di come si genera.

Effettivamente, il fatto che dici tu che ad una certa temperatura, riferendoti a quella del nucleo esterno di circa 3000° immagino, gli elettroni facciano fatica a sopravvivere, fa venire un dubbio anche a me.
Devo approfondire di più sull'argomento per risponderti senza sparare cavolate!

Al momento mi viene quest'obiezione: se Giove, che ha una pressione interna vicino al nucleo ( per intenderci in quella zona analoga al nostro nucleo esterno, dove gli atomi di idrogeno sono talmente compressi da comportarsi come un metallo liquido) è di circa 4500 Gpa, e nonostante questo gli elettroni sono presenti per generare il suo campo magnetico possente, analogamente, credo che anche per il nucleo terrestre, dove la pressione è notevolmente inferiore rispetto a Giove (circa 3.5 - 4 milioni di atmosfere), possa valere questa regola.

E non dimentichiamoci di Venere, che pur avendo un mantello presumibilmente simile al nostro, quindi ricco di materiali ferromagnetici, non possiede un campo magnetico apprezzabile (probabilmente, dovuto al fatto che la rotazione è molto lenta), conferma questa ipotesi (quella della dinamo).

E' questo che non capisco o non accetto.

Tu mi parli di un fenomeno triboelettrico nel nucleo tra il nucleo interno ed esterno che produce corrente e di un fenomeno di induzione che instrada (mantello) il campo. La mia ignoranza mi dice che non ci sono le condizioni, nel nucleo, per la produzione di elettroni. Gli elettroni credo vengano asportati prima, come strato superficiale degli atomi, a profondità inferiori, in quanto più debolmente legati alla struttura atomica. I primi sintomi sono sempre quelli già elencati: la discontinuità dove cessano i terremoti ed i cambi di fase (che per me continuano ad essere la stessa cosa, cioè il cambio di fase modifica la geometria ed innesca il movimento) ed il punto di Curie, sintomo che oltre una certa condizione la parte superficiale dell'atomo inizia a lasciare la sua sede, divenendo instabile. Oltre a questo sarei portato anche a contestare la densità. A quelle profondità ed in quelle condizioni, credo esistano solo stati di aggregazione più stabili, o se vuoi più densi. Più coesi, insomma...
Una pur minima conferma mi viene da alcune letture innescate da questa discussione in cui scopro il campo magnetico solare descritto come struttura molto superficiale...

La mia domanda è: noi osserviamo il campo magnetico dall'esterno. Secondo la teoria ufficiale esso si estende anche all'interno? Per me no. Io lo definirei una specie di prodotto di raffinazione ad opera della temperatura e della pressione. Essendo il risultato di un processo che avviene in un materiale ordinato, la sua forma risulta anche essa ordinata e mi suggerisce i moti convettivi del mantello inferiore. Che in qualche modo coincidono con quelli superficiali. Il mantello si muove, la materia che lo compone cede negli strati superficiali che la compongono e viene espulsa per andare a creare il campo. Una visione forse troppo semplicistica ma che in qualche modo riesce a legarmi altre situazioni descritte sopra, che altrimenti non riuscirei a collegare. Per fare un esempio: non posso parlare di campo magnetico e non inserire la lineaq in cui cessano terremoti e cambi di fase. Il punto cioè dove il legame chimico muore. Oppure... non posso tener conto della temperatura e quindi condizioni del punto di Curie, mentre mi interesso al campo magnetico...