Polo Nord Magnetico

Il Polo Nord Magnetico è il punto errante sulla superficie dell'emisfero nord della Terra in corrispondenza del quale il campo magnetico del pianeta punta verticalmente verso il basso (in altre parole, se un ago della bussola magnetica può ruotare attorno ad un asse orizzontale, punta verso il basso). C'è solo una posizione in cui ciò accade, vicino (ma distinto) dal Polo Nord geografico e dal Polo Nord geomagnetico.

Il Polo Nord Magnetico si sposta nel tempo a causa di cambiamenti magnetici nel nucleo terrestre. Nel 2001, il Geological Survey del Canada ha stabilito che si trovava a ovest dell'isola di Ellesmere, nel nord del Canada, a 81 ° 18′N 110 ° 48′O / 81.3 ° N 110.8 ° O / 81.3; -110,8 (Polo Nord magnetico 2001). Era situato a 83 ° 06′N 117 ° 48′O / 83.1 ° N 117.8 ° O / 83.1; -117,8 (Magnetic North Pole 2005 est) nel 2005. Nel 2009, mentre era ancora situato nell'Artico canadese a 84 ° 54′N 131 ° 00′O / 84.9 ° N 131.0 ° O / 84.9; -131,0 (Polo Nord magnetico 2009), si stava spostando verso la Russia tra 55 e 60 chilometri (34 e 37 miglia) all'anno. A partire dal 2019, si prevede che il polo si sia spostato oltre l'Artico canadese a 86 ° 26′53 ″ N 175 ° 20′46 ″ E / 86.448 ° N 175.346 ° E / 86.448; 175.346 (Magnetic North Pole 2019 est).

La sua controparte dell'emisfero meridionale è il Polo magnetico sud. Poiché il campo magnetico terrestre non è esattamente simmetrico, i poli magnetici nord e sud non sono antipodali, il che significa che una linea retta tracciata dall'uno all'altro non passa attraverso il centro geometrico della terra.

I poli magnetici nord e sud della Terra sono anche noti come poli di immersione magnetici , con riferimento alla "caduta" verticale delle linee del campo magnetico in quei punti.

Polarità

Tutti i magneti hanno due poli, in cui le linee del flusso magnetico entrano ed emergono. Per analogia con il campo magnetico terrestre, questi sono chiamati poli "nord" e "sud" del magnete. La convenzione dei primi compassi era quella di chiamare la fine dell'ago che punta al Polo magnetico nord della Terra il "polo nord" (o "polo di ricerca del nord") e l'altra estremità il "polo sud" (i nomi sono spesso abbreviati in " N "e" S "). Poiché i poli opposti si attraggono, questa definizione significa che il Polo magnetico nord della Terra è in realtà un polo sud magnetico e il Polo magnetico sud della Terra è un polo nord magnetico.

La direzione delle linee del campo magnetico è definita in modo tale che le linee emergano dal polo nord del magnete ed entrino nel polo sud del magnete.

Storia

I primi navigatori, cartografi e scienziati europei credevano che gli aghi della bussola fossero attratti da un'ipotetica "isola magnetica" da qualche parte nell'estremo nord (vedi Rupes Nigra) o dalla stella polare. L'idea che la Terra stessa agisca essenzialmente come un magnete gigante fu proposta per la prima volta nel 1600 dal medico inglese e filosofo naturale William Gilbert. Fu anche il primo a definire il Polo magnetico nord come il punto in cui il campo magnetico terrestre punta verticalmente verso il basso. Questa è la definizione usata al giorno d'oggi, anche se sarebbero passate alcune centinaia di anni prima che la natura del campo magnetico terrestre fosse compresa con accuratezza e precisione moderne.

Spedizioni e misure

presto

La prima spedizione per raggiungere il Polo Nord Magnetico fu guidata da James Clark Ross, che lo trovò a Cape Adelaide nella penisola di Boothia il 1 ° giugno 1831. Roald Amundsen trovò il Polo Nord magnetico in una posizione leggermente diversa nel 1903. La terza osservazione era opera degli scienziati del governo canadese Paul Serson e Jack Clark, dell'Osservatorio Astrofisico di Dominion, che nel 1947 trovarono il polo ad Allen Lake sull'isola del Principe di Galles.

Progetto Polaris

All'inizio della Guerra Fredda, il Dipartimento della Guerra degli Stati Uniti ha riconosciuto la necessità di un'indagine completa sull'Artico nordamericano e ha chiesto all'esercito degli Stati Uniti di intraprendere il compito. Nel 1946 fu assegnato un incarico al comando aereo strategico del Corpo aereo dell'Esercito di recente formazione per esplorare l'intera area dell'Oceano Artico. L'esplorazione è stata condotta dal 46 ° (successivamente ribattezzato 72 °) Squadrone di ricognizione fotografica e riportato come missione segreta classificata denominata Progetto Nanook. Questo progetto a sua volta fu diviso in molti progetti separati, ma identicamente classificati, uno dei quali era il Progetto Polaris, che era un radar, fotografico (trimetrogon o telecamere a tre angoli) e studio visivo dell'intero arcipelago canadese. Un osservatore ufficiale canadese è stato assegnato per accompagnare ogni volo.

Dirigendo il progetto Polaris era il suo leader di navigazione, il primo tenente Frank O. Klein, un veterano di combattimento della seconda guerra mondiale. Incidentale del progetto e ripreso di sua iniziativa era uno studio del magnetismo terrestre settentrionale. Lo studio è stato provocato dalla sorpresa che la bussola Fluxgate non si è comportata in modo irregolare come previsto. Oscillò non più di 1 a 2 gradi su gran parte della regione. Con la collaborazione di molti dei suoi compagni di squadra di squadriglia nell'ottenere molte centinaia di letture statistiche, sono stati rivelati risultati sorprendenti:

Il centro del polo di immersione magnetico nord era sull'Isola del Principe di Galles circa 400 chilometri (250 miglia) a nord-ovest delle posizioni determinate da Amundsen e Ross, e il polo di immersione occupava un'area ellittica più ampia, con focolai di circa 400 km (250 miglia) a parte sulla penisola di Boothia e sull'isola di Bathurst.

Klein ha chiamato i due poli locali foci, per la loro importanza per la navigazione in caso di emergenza quando si utilizza una procedura di "homing". Circa 3 mesi dopo che le scoperte di Klein furono ufficialmente riportate, una spedizione canadese a terra fu inviata nell'Arcipelago per localizzare la posizione del polo magnetico. R. Glenn Madill, capo del magnetismo terrestre, dipartimento delle miniere e delle risorse, Canada, scrisse al tenente Klein il 21 luglio 1948:

... siamo d'accordo su un punto e questa è la presenza di quello che possiamo chiamare il principale polo magnetico sull'isola nord-occidentale del Principe di Galles. Ho accettato come valore puramente preliminare la posizione di latitudine 73 ° N e la longitudine 100 ° O. Il tuo valore di 73 ° 15 'N e 99 ° 45' O è in perfetto accordo e ti suggerisco di utilizzare il tuo valore in ogni modo.

(Le posizioni erano distanti meno di 30 km (20 mi).)

Moderno (post-1996)

Da allora il governo canadese ha effettuato diverse misurazioni, a dimostrazione del fatto che il Polo magnetico nord si sta muovendo continuamente verso nord-ovest. Nel 2001, una spedizione localizzò il polo a 81 ° 18′N 110 ° 48′O / 81.3 ° N 110.8 ° O / 81.3; -110,8 (posizione del Polo Nord magnetico 2001). Nel 2007, l'ultimo sondaggio ha rilevato il polo a 83 ° 57′N 120 ° 43′O / 83,95 ° N 120,72 ° O / 83,95; -120,72 (sede del Polo Nord magnetico 2007). Nel corso del XX secolo ha spostato 1100 km e dal 1970 il suo ritmo di movimento è aumentato da 9 km / anno a circa 52 km / anno (media 2001-2007; vedere anche deriva polare). I membri della spedizione del 2007 per localizzare il polo nord magnetico hanno scritto che tali spedizioni sono diventate logisticamente difficili, poiché il polo si allontana dalle località abitate. Si aspettano che in futuro la posizione del polo magnetico sarà ottenuta dai dati satellitari invece che dalle rilevazioni al suolo.

Questo movimento generale si aggiunge a una variazione giornaliera o diurna in cui il Polo magnetico nord descrive un'ellisse ruvida, con una deviazione massima di 80 km dalla sua posizione media. Questo effetto è dovuto ai disturbi del campo geomagnetico causati da particelle cariche del Sole.

A partire dall'inizio del 2019, il polo nord magnetico si sta spostando dal Canada verso la Siberia a una velocità di circa 55 km (34 miglia) all'anno.

La prima squadra di novizi che raggiunse il Polo Nord magnetico lo fece nel 1996, guidata da David Hempleman-Adams. Comprendeva la prima donna britannica Sue Stockdale e la prima donna svedese a raggiungere il Polo. Il team ha anche rintracciato con successo la posizione del Polo Nord magnetico per conto dell'Università di Ottawa e ha certificato la sua posizione mediante magnetometro e teodolite a 78 ° 35,7′N 104 ° 11,9′O / 78,5950 ° N 104,1983 ° O / 78,5950; -104.1983 (Polo Nord magnetico 1996).

La Biennale Polar Race si svolge tra Resolute Bay nel Canada settentrionale e la posizione certificata 1996 del Polo Magnetico Nord a 78 ° 35,7′N 104 ° 11,9′O / 78,5950 ° N 104,1983 ° O / 78,5950; -104.1983 (Polo Nord magnetico 1996). Il 25 luglio 2007, il Top Gear Polar Challenge Special è stato trasmesso dalla BBC Two nel Regno Unito, in cui Jeremy Clarkson e James May (e il loro team di supporto e fotocamera) sono diventati le prime persone nella storia a raggiungere questo luogo in auto.

Nord magnetico e declinazione magnetica

Storicamente, la bussola magnetica era uno strumento importante per la navigazione. Sebbene sia stato ampiamente sostituito da sistemi di posizionamento globali, molti aeroplani e navi li trasportano ancora, così come i navigatori occasionali e gli escursionisti.

La direzione in cui punta un ago della bussola è nota come nord magnetico. In generale, questa non è esattamente la direzione del Polo Nord Magnetico (o di qualsiasi altra posizione coerente). Invece, la bussola si allinea al campo geomagnetico locale, che varia in modo complesso sulla superficie terrestre, oltre che nel tempo. La differenza angolare locale tra nord magnetico e nord vero è chiamata declinazione magnetica. La maggior parte dei sistemi di coordinate della mappa si basano sul nord vero e la declinazione magnetica viene spesso mostrata sulle legende delle mappe in modo che la direzione del nord vero possa essere determinata da nord come indicato da una bussola.

In Nord America la linea di declinazione zero (la linea agonica ) corre dal Polo Nord magnetico verso il basso attraverso il Lago Superiore e verso sud nel Golfo del Messico (vedi figura). Lungo questa linea, il nord vero è lo stesso del nord magnetico. Ad ovest della linea agonica una bussola darà una lettura che si trova ad est del vero nord e per convenzione la declinazione magnetica è positiva. Viceversa, ad est della linea agonica una bussola punterà a ovest del vero nord e la declinazione è negativa.

Polo Geomagnetico Nord

Come approssimazione del primo ordine, il campo magnetico terrestre può essere modellato come un semplice dipolo (come un magnete a barra), inclinato di circa 10 ° rispetto all'asse di rotazione terrestre (che definisce il Polo Nord geografico e il Polo Sud geografico) e centrato al centro della Terra . I poli geomagnetici nord e sud sono i punti antipodi in cui l'asse di questo dipolo teorico interseca la superficie terrestre. Se il campo magnetico terrestre fosse un dipolo perfetto, le linee del campo sarebbero verticali ai poli geomagnetici e coinciderebbero con i poli magnetici. Tuttavia, l'approssimazione è imperfetta, quindi i poli magnetico e geomagnetico si trovano a una certa distanza.

Come il Polo Nord Magnetico, il Polo Geomagnetico Nord attira il polo nord di un magnete a barra e quindi è in senso fisico un polo sud magnetico. È il centro della regione della magnetosfera in cui si può vedere l'Aurora Boreale. A partire dal 2015 era situato a circa 80 ° 22′N 72 ° 37′O / 80.37 ° N 72.62 ° O / 80.37; -72,62 (Geomagnetic North Pole 2005 est), sopra Ellesmere Island, in Canada, ma ora si sta allontanando dal Nord America e verso la Siberia.

Inversione geomagnetica

Durante la vita della Terra, l'orientamento del campo magnetico terrestre si è invertito molte volte, con il nord magnetico che diventa magnetico sud e viceversa - un evento noto come inversione geomagnetica. Prove di inversioni geomagnetiche possono essere osservate su creste oceaniche in cui le placche tettoniche si allontanano e il fondale marino è pieno di magma. Quando il magma fuoriesce dal mantello, si raffredda e si solidifica in una roccia ignea, viene impresso un registro della direzione del campo magnetico nel momento in cui il magma si raffredda.