Evoluzione di sistemi dinamici non lineari: il caso del campo geomagnetico

Riassunto

Questa monografia vuole essere un contributo alle ricerche finalizzate alla comprensione dell'origine e della natura del campo magnetico terrestre, con particolare risalto alle caratteristiche non lineari che possono ritrovarsi nel campo geomagnetico recente. Sappiamo che il contributo principale del campo geomagnetico (e per questo detto campo principale) ha origine all'interno della Terra, precisamente nella parte esterna (ad una profondità tra 2800 e 5200 km circa) del nucleo terrestre, che la sismologia ci mostra avere il comportamento di un fluido: per l'esattezza di un plasma. La scelta di studiare la variazione secolare è conseguenza del fatto che il campo principale deriva da moti, lenti (rispetto ad analoghi moti atmosferici) ma turbolenti (rispetto ai moti che awengono nel mantello), che awengono proprio all'intemo del nucleo fluido. La variazione del campo, su scale di tempo lunghe, sarebbe dunque strettamente legata agli spostamenti di queste enormi masse di plasma. D'altra parte è ormai assodato che alcuni moti turbolenti, come potrebbero essere quelli nel nucleo, abbiano un'intrinseca natura caotica. Fu E.N. Lorenz, professore di meteorologia nel Massachusetts Institute of Technology (1962), a dare inizio, studiando le turbolenze dell'atmosfera, ad un nuovo modo di affrontare lo studio di fenomeni detti di "caos deterministico", i quali, per quanto siano di natura caotica nella loro origine macroscopica (si pensi alla dinamica delle singole molecole dell'aria o delle singole particelle di un plasma), assumono aspetti decisamente deterministici se si considerano insiemi di enti microscopici alla scala mesoscopica e meglio ancora alla scala macroscopica (per es., i fenomeni dinamici di quegli insiemi di particelle atmosferiche che costituiscono ciò che alla scala macroscopica chiamiamo "nubi", "correnti", "vortici" e via dicendo). La ricerca che abbiamo svolto ha delle basi ben precise, è infatti oramai accettato che il meccanismo con cui ha origine il campo geomagnetico possa essere schematizzabile con quello di funzionamento della cosiddetta dinamo autoeccitata. Di...