Introduzione

I campi magnetici rivestono una grandissima importanza all’interno del cosmo, in quanto caratterizzano non solo i pianeti ma anche le stelle, le galassie e l’universo nella sua interezza. Il campo magnetico può essere visto come un vero e proprio agitatore cosmico: se esso non esistesse l’universo funzionerebbe esclusivamente grazie alle forze nucleari e gravitazionali essendo in tal modo soggetto ad una graduale, ma comunque irreversibile, degradazione termica costellata da occasionali eventi esplosivi. La sua presenza può invece dar vita ad affascinanti spettacoli cosmici quali le aurore nell’atmosfera terrestre, i brillamenti stellari, l’emissione di raggi X e tanto altro ancora.
Il nostro scopo è quello di riassumere i caratteri generali del magnetismo planetario spiegando i principi fisici secondo i quali esso funziona.

Caratteristiche generali

I campi magnetici planetari sono campi di dipolo. Ogni pianeta che lo possiede è caratterizzato da un polo nord e un polo sud magnetici attraversati da un asse, detto asse magnetico, che non coincide con quello di rotazione. Nella maggior parte dei casi l’inclinazione del primo rispetto al secondo è di pochi gradi ( e.g. 11.5 ^oper la Terra,10.8 ^o per Giove, 1^oper Saturno) mentre per Urano e Nettuno assume un valore abbastanza elevato rispettivamente di 58.6 ^o e di 47 ^o.
Il campo magnetico di un pianeta è la somma di due componenti distinte : un campo magnetico intrinseco, generato da processi fisici interni al pianeta stesso e del quale ci occuperemo, ed uno estrinseco, derivante dall’interazione fra le particelle che costituiscono il vento solare e gli strati più alti dell’atmosfera.
Al fine di capire quale sia la morfologia del campo magnetico planetario può essere utile considerare la figura seguente.

Allontanandosi dalla superficie di un pianeta si può notare che il campo magnetico assume una forma molto particolare: l’interazione con il vento solare dà origine alla magnetosfera, una regione molto ampia che circonda il pianeta e che ha la peculiarità di essere schiacciata dalla parte rivolta verso il Sole e di formare invece una lunga coda dalla parte opposta. Appena al di fuori della magnetosfera, là dove il campo magnetico riesce leggermente a contrastare il vento solare, si forma un’onda d’urto paragonabile a quella che precede la fusoliera di un aereo in volo, anche se, nel primo caso, il disturbo è di origine elettromagnetica e non di pressione. Generalmente il vento solare non riesce ad entrare all’interno della magnetosfera ma può solo scivolare lungo la sua superficie limite che prende il nome di magnetopausa.
Si è usato l’avverbio "generalmente" in quanto può accadere che alcune particelle energetiche provenienti dalla nostra stella riescano a penetrare la magnetosfera per rimanere poi intrappolate all’interno di fasce di radiazione che prendono il nome di fasce di Van Allen.
Quasi tutti i pianeti del sistema solare possiedono un campo magnetico intrinseco, ne sono sprovvisti, stando almeno alle ultime rilevazioni delle sonde planetarie, Marte e Venere.
Per la Terra il campo magnetico assume un valore in intensità oscillante tra 30mT vicino all’equatore e 60mT ai poli. Quello che viene chiamato polo nord magnetico, che si trova nelle regioni settentrionali del Canada, coincide in realtà con il polo sud del dipolo Terra, in quanto qui le linee di forza del campo sono entranti. Di conseguenza il polo sud magnetico coincide con quello nord del dipolo e si trova in Antartide (vedi la figura a lato).

Nella tabella seguente vengono riassunti i valori in intensità dei campi magnetici per i vari pianeti; è facile notare che il campo magnetico più intenso nel sistema solare lo possiede Giove, Saturno ne ha uno abbastanza simile a quello terrestre, Mercurio uno stranamente elevato per le sue dimensioni e caratteristiche cinematiche, mentre Marte e Venere praticamente non lo possiedono. I motivi di questi strani comportamenti verranno discussi nelle sezioni successive.