Il nostro pianeta è circondato da un campo geomagnetico che permette alle bussole di funzionare e ci protegge dal vento solare. I campi elettromagnetici sono ovunque – e se dovessimo credere agli imbroglioni che vediamo sui nostri social media, questo dovrebbe terrorizzarci. Ma dovrebbe davvero? Dopotutto, ce n’è uno gigantesco che circonda la Terra in questo momento, e senza di esso, probabilmente saremmo tutti morti – e questo deve essere un punto a loro favore, giusto? Ma aspetta – non è un campo geomagnetico? Beh, sì – ma se qualcuno ti ha detto che questo lo rende diverso dal campo elettromagnetico che esce dal tuo cellulare, allora abbiamo brutte notizie.
Cosa sono i campi elettromagnetici? In parte a causa del loro nome altisonante, e in parte perché ci sono più familiari attraverso i numerosi apparecchi moderni che li creano e li utilizzano, tendiamo a pensare ai campi elettromagnetici come a un fenomeno essenzialmente high-tech. Ma in realtà, sono stati intorno a noi per… beh, da sempre: “I campi elettromagnetici naturali si verificano principalmente come radiazione termica (infrarossa), luce visibile o radiazione ultravioletta dal sole,” ha sottolineato Akram Alomainy, Vice Preside per la Ricerca Post-Laurea nella Facoltà di Scienze e Ingegneria e Professore di Antenne ed Elettromagnetismo Applicato alla Queen Mary University di Londra. “Il fuoco e i fulmini sono anche fonti di campi elettromagnetici.”
Quindi, cos’è un campo elettromagnetico – questa cosa misteriosa che alimenta il nostro WiFi, è prodotta dal sole e fa impazzire tua zia su Facebook? “Un campo elettromagnetico (campo EM) è un campo fisico esistente,” ha detto Alomainy. “[Può] essere descritto come funzioni matematiche di posizione e tempo legate principalmente alla carica elettrica e a come quei campi possono alterare la carica.” Sembra incredibilmente complicato, giusto? Ma si basa su un fatto che i fisici conoscono da tempo e che il resto di noi non è generalmente consapevole: che elettricità e magnetismo sono in qualche modo la stessa cosa.
Andiamo al livello più basilare possibile: “Ogni sostanza è composta da minuscole unità chiamate atomi. Ogni atomo ha elettroni, particelle che portano cariche elettriche,” spiega National Geographic. “Girando come trottole, gli elettroni circondano il nucleo, o il core, di un atomo. Il loro movimento genera una corrente elettrica e fa sì che ogni elettrone agisca come un microscopico magnete.” Quindi, perché non tutto nel mondo è magnetico? Beh, in un certo senso, lo è – ma di solito, tutti quegli elettroni che girano in direzioni diverse finiscono per annullarsi a vicenda. È quando quell’equilibrio è sbilanciato che qualcosa diventa magnetico.
Ora, il movimento di una carica elettrica induce un campo magnetico – e quando considerati insieme, i due aspetti si combinano per creare un campo elettromagnetico. È fondamentalmente un modo per descrivere quanto forte è la forza elettrica e magnetica in un determinato punto nel tempo e nello spazio – solo, considerati tutti insieme.
Quali tipi di campi elettromagnetici esistono? Poiché sono generati dal movimento delle correnti elettriche, ci sono un sacco di fonti per i campi EM. “I campi elettromagnetici fanno parte dello spettro elettromagnetico,” spiega l’Ufficio Federale Tedesco per la Protezione dalle Radiazioni. “Su tutta la sua gamma, lo spettro si estende dai campi elettrici e magnetici statici alla radiazione ottica fino alla radiazione gamma molto energetica.” Ma “per la parte dello spettro tra i campi elettrici e magnetici statici e la radiazione infrarossa, il termine generico ’campi elettromagnetici’ è comune,” spiega.
È un divario piuttosto grande, a quanto pare. Copre campi da corpi giganteschi come il Sole e la Terra, così come quelli che emanano dal movimento delle correnti neurali nel tuo cervello. Include i segnali WiFi e del cellulare, e il risultato delle particelle cariche che si muovono nel plasma. “Le onde e i campi EM sono ovunque intorno a noi, poiché tutte le comunicazioni e le reti wireless si basano sul loro principio di funzionamento,” ha detto Alomainy. “Questo significa il WiFi che usiamo, il cellulare a cui siamo continuamente incollati, i segnali dai satelliti, TV, radio, dispositivi automatizzati a controllo remoto e così via.” “Vediamo anche campi EM nei dispositivi di diagnosi medica e di imaging,” ha aggiunto, “e i tag e i monitor che gli sportivi indossano per l’analisi delle prestazioni e l’allenamento. Sono letteralmente ovunque.”
Cosa sono i campi geomagnetici? Quindi, questi sono i campi elettromagnetici – ora, cosa sono i campi geomagnetici? Beh, in un certo senso, è come definire “frutta” e poi chiedere cos’è una banana: “‘geo’ – che può essere tradotto in ‘Terra’,” ha spiegato Neesha Schnepf, Ricercatore Geofisico presso il Programma di Geomagnetismo dell’USGS, “quindi è il campo elettromagnetico che circonda la Terra.”
Nonostante il nome, però, la Terra è tutt’altro che unica nel possedere questo tipo di campo di forza geomagnetico. ”Anche Mercurio ne ha uno,” ha detto Schnepf, così come tutti e quattro i giganti gassosi. Marte aveva un campo geomagnetico, ma si è affievolito fino a scomparire circa quattro miliardi di anni fa; Venere, nel frattempo, potrebbe non averne mai avuto uno – la giuria scientifica è ancora fuori. È una proprietà fondamentale che separa quei pianeti che hanno e non hanno un campo magnetico creato internamente – letteralmente: l’esistenza del campo è dovuta al “rimescolamento” del nucleo planetario, creando una dinamo auto-sostenibile, spiega Schnepf.
Almeno, questa è la spiegazione da manuale – la verità è più sfumata, simile a “quando senti qualcuno suonare il pianoforte,” ha detto Schnepf. “Puoi sentire la melodia generale, ma è composta da tutte queste note individuali – e se sai cosa stai facendo, puoi distinguerle.” Il campo magnetico della Terra, quindi, è prodotto principalmente dalla dinamica del suo nucleo – ma ci sono più di pochi altri ingredienti che aggiungono alcune note superiori. Gli oceani, essendo elettricamente conduttivi, inducono le proprie correnti e campi magnetici; i vulcani sono fondamentalmente una raccolta di vari modi per indurre effetti elettromagnetici. Nel frattempo, Marte ha “campi magnetici crostali piuttosto forti,” sottolinea Schnepf, e il plasma nell’atmosfera può anche creare campi magnetici più piccoli – anche se “principalmente sul lato diurno di un pianeta,” spiegano.
Con una gamma così diversificata di punti di origine, non c’è da meravigliarsi che gli scienziati abbiano trovato innumerevoli modi per sfruttare questi campi. Possono dirci del nostro mondo e di altri: innumerevoli animali usano il campo magnetico terrestre per la navigazione – umani inclusi se si considerano le bussole o le app di mappe del telefono – e su una scala più grande, forniscono prove del potenziale per la vita a centinaia di milioni di chilometri da casa. “La NASA e l’Agenzia Spaziale Europea stanno entrambe inviando sonde alla luna di Giove, Europa,” ha detto Schnepf. “I campi magnetici misurati da Galileo da quelle lune ghiacciate – l’unico modo in cui avevano senso era se ci fossero oceani di acqua salata sotto il ghiaccio.”
Ma l’altra famosa applicazione della magnetosfera terrestre – proteggerci dai venti solari e dalle devastanti espulsioni di massa coronale che vengono sparate dal Sole e che altrimenti spoglierebbero la nostra atmosfera – beh, è leggermente più complessa di quanto abbiamo tradizionalmente pensato, spiegano. Non è che la magnetosfera non defletta affatto il pericolo – ma solo al di fuori dei poli terrestri. Altrimenti, la ricerca più recente suggerisce, la nostra magnetosfera potrebbe effettivamente agire più come un imbuto, aumentando la quantità di energia solare che colpisce l’area.
È forse rassicurante, quindi, che una magnetosfera potrebbe non essere vitale per la vita. “Non c’è correlazione nel record fossile tra l’inversione dei poli e le estinzioni di massa,” ha detto Schnepf. ”Stiamo iniziando a pensare che la gravità di un pianeta sia più importante per proteggere la sua atmosfera.” Tuttavia, è sicuramente vitale per orientarsi in una nuova città. Quindi, per questo motivo, se non altro, dovremmo probabilmente essere grati per il campo geomagnetico del nostro pianeta.