Il nucleo esterno liquido e fuso della Terra, composto principalmente da ferro e nichel, esercita un campo elettromagnetico che si estende dai poli nord e sud che protegge il pianeta dalle radiazioni dannose delle particelle solari.
Le fluttuazioni nell'intensità del campo magnetico terrestre, causate dai cambiamenti quotidiani nella struttura del vento solare e dalle tempeste solari intermittenti, possono influire sull'uso dei modelli del campo geomagnetico che sono essenziali per la navigazione su satelliti, aerei, navi e automobili.
I modelli del campo magnetico differiscono in base alla posizione di raccolta dei dati:sopra o vicino alla superficie terrestre o ai satelliti in orbita terrestre bassa. Ricerche precedenti hanno attribuito le differenze dei modelli ai livelli di attività meteorologica spaziale, ma una recente analisi di sei anni di modelli del campo magnetico terrestre e satellitare ha rilevato che le discrepanze nei modelli sono guidate anche da errori di modellazione piuttosto che da soli fenomeni geofisici. I risultati sono pubblicati nel Journal of Geophysical Research:Space Physics .
Il gruppo di ricerca dell’Università del Michigan ha valutato le differenze tra le osservazioni dei satelliti in orbita terrestre bassa della missione Swarm e un modello del campo magnetico terrestre, la tredicesima generazione del campo di riferimento geomagnetico internazionale o IGRF-13. Si sono concentrati sulle differenze durante condizioni geomagnetiche da basse a moderate, che comprendono il 98,1% del tempo tra il 2014 e il 2020.
Le osservazioni satellitari raccolte in diverse località sopra la Terra sono sensibili alle fluttuazioni del campo magnetico, mentre i modelli del campo magnetico terrestre utilizzano le osservazioni per stimare il campo magnetico interno della Terra senza tenere conto dell’influenza delle tempeste solari. I modelli del campo magnetico interno come IGRF-13 vengono utilizzati per monitorare i cambiamenti nei poli magnetici della Terra, come lo spostamento del polo Nord di circa 45 km verso nord-nordovest ogni anno.
Comprendere queste grandi differenze è importante per il funzionamento dei satelliti quando si utilizza IGRF-13 come riferimento e per la ricerca sulla fisica della magnetosfera, della ionosfera e della termosfera terrestre.
L'incertezza del modello era maggiore nelle regioni polari nord e sud e un'analisi statistica ha rivelato che l'asimmetria tra le regioni polari nord e sud era un fattore importante alla base delle differenze nei modelli.
"Spesso assumiamo un campo magnetico quasi simmetrico tra le regioni polari settentrionali e meridionali, ma in realtà sono molto diverse", ha affermato Yining Shi, assistente ricercatore presso l'Università del Michigan Climate and Space Science and Engineering e autore corrispondente dello studio. .
I due poli geografici corrispondono a coordinate geomagnetiche diverse. Il Polo Nord corrisponde a circa 84° di Latitudine Magnetica (MLAT) e 169° di Longitudine Magnetica (MLON), mentre il Polo Sud corrisponde a circa −74° MLAT e 19° MLON.
La traccia dell'orbita polare dei satelliti Swarm crea una distorsione di campionamento con un'alta concentrazione di misurazioni attorno ai poli geografici, che esacerba le differenze del modello.
"Capire che ciò che è stato attribuito ai disturbi geofisici è in realtà dovuto all'asimmetria del campo magnetico terrestre ci aiuterà a creare meglio modelli di campo geomagnetico e ci aiuterà con la navigazione satellitare e aerea", ha affermato Mark Moldwin, professore di Arthur F Thurnau. Scienze e ingegneria climatica e spaziale presso la UM e autore dello studio.
Un altro problema che preoccupa la comunità dei navigatori è che il campo magnetico polare è cambiato rapidamente negli ultimi dieci anni circa.
"Ciò aggiunge ulteriore complessità alla creazione di modelli accurati del campo magnetico", ha affermato Moldwin.
