Il nucleo esterno liquido e fuso della Terra, composto principalmente da ferro e nichel, esercita un campo elettromagnetico che si estende dai poli nord e sud e protegge il pianeta dalle radiazioni dannose delle particelle solari.

I modelli del campo magnetico in uso differiscono in base alla posizione di raccolta dei dati, a seconda se vengono registrati sopra o vicino alla superficie terrestre, o nella bassa orbita terrestre.
Ricerche precedenti hanno attribuito tali le differenze ai livelli di attività meteorologica spaziale ma una recente analisi, basata su sei anni di rilevazioni, ha mostrato che le discrepanze sono frutto anche di errori di modellazione e non solo di fenomeni geofisici.

I risultati sono pubblicati sul Journal of Geophysical Research: Space Physics.

 

Lo studio

Il gruppo di ricerca dell’Università del Michigan ha valutato le differenze tra le osservazioni dei satelliti in orbita terrestre bassa della missione Swarm e un modello del campo magnetico terrestre, la tredicesima generazione dell'International Geomagnetic Reference Field (IGRF-13). Il team si è concentrato sulle differenze durante condizioni geomagnetiche da basse a moderate che coprono il 98,1% del tempo tra gli anni 2014 e 2020.

I modelli di campo magnetico interno come IGRF-13 vengono utilizzati per tracciare i cambiamenti dei poli magnetici della Terra, come lo spostamento del polo Nord di circa 45 chilometri verso nord-nordovest ogni anno ma stimano l'intensità del campo magnetico interno del nostro pianeta senza tenere conto dell’influenza delle tempeste solari.

Comprendere queste grandi differenze è importante per il funzionamento dei satelliti quando si utilizza IGRF-13 come riferimento e per la ricerca sulla fisica della magnetosfera, della ionosfera e della termosfera terrestre.

I ricercatori hanno notato che l’incertezza del modello era più alta nelle regioni polari nord e sud e un’analisi statistica ha rivelato che l’asimmetria tra i poli è un fattore importante alla base delle differenze nei modelli.
"Spesso assumiamo un campo magnetico quasi simmetrico tra le regioni polari settentrionali e meridionali ma in realtà sono molto diverse", ha affermato Yining Shi, assistente ricercatore presso l'Università del Michigan Climate and Space Science and Engineering e autore dello studio.

I due poli geografici corrispondono a coordinate geomagnetiche diverse.
Il Polo Nord corrisponde a circa 84° di Latitudine Magnetica (MLAT) e 169° di Longitudine Magnetica (MLON), mentre il Polo Sud corrisponde a circa −74° MLAT e 19° MLON.

La traccia dell'orbita polare dei satelliti Swarm crea una distorsione di campionamento con un'alta concentrazione di misurazioni attorno ai poli geografici, che rende ancora più evidenti le differenze del modello.
"Capire che ciò che è stato attribuito ai disturbi geofisici è in realtà dovuto all'asimmetria del campo magnetico terrestre ci aiuterà a creare meglio modelli di campo geomagnetico e ci aiuterà con la navigazione satellitare e aerea", ha affermato Mark Moldwin, professore di Arthur F Thurnau. Scienze e ingegneria climatica e spaziale presso la UM e autore dello studio.

Un altro problema che causa preoccupazione nella comunità dei navigatori è che il campo magnetico polare è cambiato rapidamente negli ultimi dieci anni circa.
"Ciò aggiunge ulteriore complessità alla creazione di modelli accurati del campo magnetico", ha affermato Moldwin.