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Jerk geomagnetici


Con il termine "jerk geomagnetico" si indica un rapido cambiamento nella pendenza della variazione secolare di una qualsiasi delle componenti del campo geomagnetico. Questa variazione si verifica su una scala di tempo dell’ordine di 1 anno ed è osservabile nell’andamento della variazione secolare di molti osservatori geomagnetici. Molti dei jerk verificatisi nel corso dell’ultimo secolo sono osservabili su scala globale, altri, invece su scala regionale.
Il primo jerk è stato individuato alla fine degli anni ’70. Da allora, utilizzando tecniche diverse ne sono stati individuati altri, rispettivamente negli anni: 1901, 1913, 1925, 1932, 1949, 1958, 1969, 1978, 1986, 1991 e 1999. La figura sotto riporta la variazione secolare della componente Y del campo geomagnetico in funzione del tempo per due diversi osservatori. L’andamento della variazione secolare, ovvero della derivata prima rispetto al tempo del campo magnetico, mostra chiaramente la presenza di rapidi cambiamenti di pendenza e quindi di jerk.

Variazione secolare della componente Y misurata presso gli osservatori di Chambon la Foret e Tucson. Le rette evidenziano periodi in cui la variazione secolare ha una pendenza costante, in corrispondenza delle intersezioni si verificano repentini cambiamenti di pendenza, ovvero i jerk geomagnetici.

Attualmente l’ipotesi più accreditata sull’origine dei jerk è quella secondo la quale questi fenomeni hanno origine all’interno della Terra essendo legati alla dinamica dei fluidi del nucleo esterno. In passato questa ipotesi è stata da alcuni messa in dubbio, attribuendo ai jerk un origine esterna, probabilmente legata agli effetti indotti dal ciclo solare.
Dunque, assumendo che i jerk siano fenomeni di origine interna, si capisce come il loro studio rivesta un ruolo di rilievo nel geomagnetismo per la comprensione dei meccanismi che generano il campo magnetico stesso ma anche per lo studio delle proprietà di conducibilità del mantello. Infatti, se tale segnale fosse realmente di origine interna, questo implicherebbe dei limiti ben precisi sui valori della conducibilità del mantello attraverso cui il campo si propaga.
Dallo studio dei jerk globali del 1969, 1978 e 1991 ci si è accorti che, di solito, questo fenomeno si osserva prima nei dati magnetici degli osservatori dell’emisfero Nord e successivamente, con un ritardo di 1-2 anni, in quelli dell’emisfero Sud.

 

 

Il jerk del 1969

Il jerk del 1969 è stato il primo ad essere rivelato. La sua scoperta risale alla fine degli anni ’70 quando un gruppo di ricercatori francesi si accorse che le registrazioni dei dati magnetici effettuate presso i loro osservatori mostravano,  intorno al 1969, un rapido cambiamento di pendenza nella curva della variazione secolare (cioè della derivata temporale prima del campo geomagnetico). Da allora hanno avuto inizio molteplici studi volti alla comprensione qualitativa e quantitativa del fenomeno.
Sotto è riportata una mappa che mostra una delle caratteristiche più interessanti dei jerk geomagnetici, ovvero quella di essere osservabili prima nell’emisfero settentrionale e poi in quello meridionale. Questo tipo di distribuzione è tipica anche di altri eventi.

 

Mappa della distribuzione spaziale dei tempi di ritardo con cui il jerk del 1969 è stato osservato presso diversi osservatori geomagnetici (stelle verdi). Nelle zone colorate in bianco il jerk è stato osservato nel 1970, in quelle rosse è stato osservato in anticipo rispetto al 1970 e in quelle blu in ritardo (De Michelis P. & R. Tozzi, A local intermittency measure (LIM) approach to the detection of geomagnetic jerks, Earth Planet. Sci. Lett., 235, 261-272, 2005).

 


 

Il jerk del 1978

Come nel caso dei jerk del 1969 e del 1991, per il jerk del 1978 si ottiene una distribuzione spaziale dei tempi di ritardo caratterizzata da un anticipo del jerk nell’emisfero Nord e un ritardo nell’emisfero Sud. 

Mappa della distribuzione spaziale dei tempi di ritardo con cui il jerk del 1978 è stato osservato presso diversi osservatori geomagnetici (stelle verdi). Nelle zone colorate in bianco il jerk è stato osservato nel 1979, in quelle rosse è stato osservato in anticipo rispetto al 1979 e in quelle blu in ritardo (De Michelis P. & R. Tozzi, A local intermittency measure (LIM) approach to the detection of geomagnetic jerks, Earth Planet. Sci. Lett., 235, 261-272, 2005).

  


 

Il jerk del 1991

L’analisi temporale delle variazioni del campo magnetico terrestre, misurate presso osservatori di tutto il mondo, ha evidenziato la possibile esistenza di un jerk nel 1991. Il carattere planetario e la distribuzione spazio-temporale di tale evento sono state studiate analizzando la variazione secolare delle tre componenti del campo geomagnetico (X, Y e Z) in 27 differenti osservatori geomagnetici. L’analisi dei risultati ottenuti mostra chiaramente la non simultaneità dell’evento su scala globale.

Mappa della distribuzione spaziale dei tempi di ritardo con cui il jerk del 1991 è stato osservato presso diversi osservatori geomagnetici (stelle verdi). Nelle zone colorate in bianco il jerk è stato osservato circa nel 1992, in quelle rosse è stato osservato in anticipo rispetto al 1992 e in quelle blu in ritardo (De Michelis P. & R. Tozzi, A local intermittency measure (LIM) approach to the detection of geomagnetic jerks, Earth Planet. Sci. Lett., 235, 261-272, 2005).

 


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