Sole & GeoMagnetismo

Monitoraggio continuo del campo geomagnetico

Osservatorio Astronomico “N. Copernico”
Località: S. Maria del Monte, Saludecio (RN) – Italia – 43.8978139 N, 12.6984448 E

 

Progetto & Ricerca a cura di

I grafici si aggiornano automaticamente ogni 5 minuti.

Il primo in alto, ottenuto dal nostro magnetometro fluxgate RALmag, mostra le variazioni della componente orizzontale Y del campo magnetico terrestre (direzione EST-OVEST) rispetto al suo valore medio (periodo di 1 ora). In basso, per confronto, sono riportati i dati ufficiali di riferimento ottenuti da ftp://ftp.swpc.noaa.gov/pub/warehouse/.

Questo progetto, nato dalla collaborazione fra RadioAstroLab e l’Osservatorio Astronomico “N. Copernico” di Saludecio (RN), misura continuamente le variazioni della componente orizzontale Y del campo magnetico terrestre correlandole con l’attività solare. Lo studio è un importante complemento per le osservazioni astronomiche e radioastronomiche della nostra stella.

Le misurazioni eseguite dai vari osservatori sparsi nel mondo e gli studi geologici confermano che il campo magnetico terrestre varia nel tempo. Queste variazioni possono svilupparsi su una scala di secondi fino a milioni di anni, essere periodiche o completamente casuali.

Si hanno due gruppi principali: variazioni a breve e a lungo termine.

Le variazioni a lungo termine, che si manifestano su una scala temporale maggiore di 5 anni (variazioni secolari), sono causate dalle dinamiche interne alla Terra, mentre le variazioni a breve termine, molto più intense, hanno origine esterna e si manifestano su una scala temporale di secondi o minuti, principalmente prodotte da correnti elettriche dovute a particelle cariche in moto nella magnetosfera e nella ionosfera. Queste variazioni comprendono anche quelle periodiche (chiamate variazioni regolari) dovute alla rotazione e ai movimenti orbitali della Terra, della Luna e del Sole.

A noi interessano le variazioni improvvise irregolari a breve termine dovute all’interazione del vento solare con la magnetosfera terrestre che si verificano quando una grande quantità di energia e di plasma, espulsi dal Sole in seguito a brillamenti (solar flares) o ad espulsione di massa coronale (coronal mass ejection, CME), sono trasferiti dal vento solare alla magnetosfera. Questi eventi, rilevabili a tutte le latitudini, sono chiamati tempeste geomagnetiche e causano perturbazioni del campo variabili da 1 nT fino a oltre 1000 nT, influenzando tutte le componenti, soprattutto quelle orizzontali. L’ampiezza di questi disturbi è dell’ordine delle centinaia di nT. Una tempesta geomagnetica si manifesta con un inizio improvviso, con una durata che può variare da poche ore fino a diversi giorni e una frequenza che dipende dall’attività solare. Se lo strumento di misura è installato in una località “tranquilla”, distante da interferenze di natura artificiale e antropica, le variazioni più importanti nelle componenti orizzontali del campo geomagnetico locale saranno dovute all’attività del Sole: l’analisi continua del campo magnetico terrestre è un ottimo strumento per osservare il Sole “disturbato invisibile”, correlando gli effetti della sua attività sulla magnetosfera con i segni visibili che osserviamo direttamente sul disco.

Per descrivere lo stato del campo magnetico si utilizza l’indice K che indica l’intensità locale dell’attività magnetica in un dato osservatorio, valutato ogni 3 ore analizzando le variazioni che si verificano nelle componenti orizzontali del campo. Come indicatore dei disturbi del campo magnetico terrestre a livello globale si utilizza l’indice planetario Kp, media dell’indice K misurato da 13 osservatori di riferimento distribuiti in tutto il mondo (vedi il grafico all’inizio di questa pagina). I valori degli indici variano da 0 a 9, dove valori maggiori o uguali a 5 segnalano una tempesta geomagnetica.

Il magnetometro, costruito da RadioAstroLab, utilizza un sensore fluxgate ed è sensibile solo alle variazioni transitorie del campo magnetico terrestre (quelle con durata dell’ordine dei secondi o delle decine di minuti), non alle derive termiche giornaliere o alle variazioni di lungo periodo. Queste rapide fluttuazioni caratterizzano la fase iniziale di una tempesta geomagnetica. Il sistema è controllabile a distanza tramite internet.

Nelle seguenti immagini si vede lo strumento e alcune fasi della sua installazione a cura del Gruppo Astrofili ”N. Copernico”.

Prototipo di magnetometro fluxgate RALMAG
Magnetometro utilizzato nel monitoraggio continuo delle variazioni del campo geomagnetico.

Il sensore è stato interrato per minimizzare gli effetti delle fluttuazioni termiche giornaliere sulla misura. Un cavo collega l’elemento sensibile all’unità centrale di acquisizione, quindi a un computer connesso alla rete internet. Un programma appositamente sviluppato elabora le misure rappresentando le variazioni giornaliere del campo geomagnetico che saranno confrontate con le misure eseguite dagli osservatori di riferimento.

Installazione del sensore fluxgate del magnetometro RALMAG
Installazione del sensore fluxgate all’interno di un pozzetto interrato presso l’Osservatorio Astronomico gestito dal Gruppo Astrofili ”N. Copernico” in località S. Maria del Monte a Saludecio (RN). Il sensore è stato orientato con l’asse di sensibilità in direzione EST-OVEST per misurare la componente orizzontale Y del campo magnetico terrestre.