Il campo magnetico terrestre

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Il campo magnetico terrestre

• Storicamente
• ago magnetico si orienta rispetto alla terra
• (punta verso il Polo Nord magnetico)
• proprietà utilizzata per la navigazione
• 4 secoli di misure accurate del campo magnetico
  terrestre.
• Attualmente
• Sole e pianeti sono sede di campi magnetici
  prodotti da correnti elettriche macroscopiche
  dovute al moto di liquidi conduttori in
  rotazione con il corpo.
• ? valgono le leggi dell induzione
  elettromagnetica
• non esiste una teoria (sistema complesso),
• ma solo modelli schematici

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Osservazioni sperimentali

• Terra
• magnete permanente
• campo magnetico di dipolo
• (in prima approssimazione)
• momento magnetico
• m 8.0 1022 A m2
• campo magnetico
• (debole e non uniforme)
• Bmax 0.00005 T 0.5 G
• Bmax è diminuito del 7 negli ultimi 200 anni
• polo nord geografico è inclinato di 11 rispetto
  al polo nord magnetico

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• campo magnetico terrestre
• si estende fino circa 60.000 km nello spazio
• è molto asimmetrico (a causa dellinterazione con
  campo magnetico solare e vento solare)
• intrappola le particelle cariche del vento solare
• (natura dipolare del campo magnetico terrestre).
• le particelle cariche si muovono di moto
  elicoidale,
• lungo una circonferenza il cui centro oscilla
  avanti ed indietro fra due punti di riflessione.
• fasce di Van Allen regioni dello spazio intorno
  alla Terra con densità di particelle cariche ?
  100.000 volte superiore alla densità normalmente
  presente attorno alla terra
• (sono responsabili delle aurore boreali)

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• Probabile origine del campo magnetico terrestre
• lento moto del nucleo esterno della terra
• (lega Nickel-Ferro)
• moto generato da moti convettivi, rotazione
  terrestre, forze mareali della luna e del sole

• lega Nickel-Ferro
• troppo calda per essere intrinsecamente
  magnetica
• è un perfetto conduttore
• la terra funzione come una
• dinamo autoeccitata
• trasforma energia meccanica in energia elettrica
• ?
• campo magnetico

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• Dinamo
• circuito in moto in un campo
  magnetico corrente nel circuito stesso
• campo magnetico
• piccolo campo magnetico iniziale
• genera un campo magnetico molto intenso
• (se il circuito gira abbastanza velocemente)
• nel caso della terra
• campo magnetico iniziale campo solare
• conduttore in moto nucleo esterno
• viscosità simile viscosità dellacqua
• conducibilità s? 106 Ohm/m (?1/100 sCu, molto
  alta)
• moto convettivo (indotto da gradiente di
  temperatura tra il nucleo interno e mantello)
• moto rotazionale indotto da forza di Coriolis

fluidodinamica liquido in rotazione tra due
termostati a diversa temperatura sviluppa moti
vorticosi. nel nucleo terrestre la simmetria
assiale induce moti vorticosi a colonna con asse
parallelo allasse di rotazione (conferma in
laboratorio).
meccanismo dinamo moto del fluido nelle colonne
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equazioni di Maxwell del sistema
?
2 cause di variazione nel tempo di B

• equazione di diffusione
• B diffonde con costante di tempo tgmoL2
• L ? dimensioni sistema
• tgmoL2
• 106 4p 10-7 (106) 2
• 1012 s 104 anni

? corrente iniettata nel nucleo della terra e
lasciata decadere spontaneamente per resistenza
ohmica sopravvive ?104 anni tempo breve
rispetto età campo B terrestre !!

• meccanismo che rigenera la corrente per induzione

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numero di Reynolds magnetico
perchè la dinamo terrestre funzioni

• meccanismo di generazione
• domina
• la perdita di B
• condizione raramente soddisfatta in laboratorio
• condizione realizzabile sulle enormi dimensioni
  della terra ( e dei corpi cosmici).