I fisici scoprono un nuovo modo per misurare il campo magnetico terrestre

Il campo magnetico terrestre è una fonte sorprendentemente ricca di informazioni sulla struttura del pianeta. Le misurazioni del campo sulla scala di pochi metri possono rivelare oggetti sepolti come mine o frammenti archeologici. Le mappe del campo magnetico su scala chilometrica possono aiutare a localizzare formazioni geologiche che indicano la presenza di petrolio o altri minerali. E su scala più ampia, il campo terrestre rivela dettagli sulla geodinamo che lo genera.

Ma esiste una scala intermedia su lunghezze da decine a centinaia di chilometri che è relativamente poco studiata. In teoria, questo dovrebbe rivelare importanti dettagli sul comportamento del mantello esterno, la dinamo silenziosa solare nella ionosfera e le correnti ioniche nell'acqua salata che potrebbero essere utilizzate per misurare la circolazione oceanica, un fattore importante nei modelli di cambiamento climatico.

L'unico modo per misurare il campo su questa scala è far volare l'apparato abbastanza sensibile da rilevarlo su un aereo o un satellite. Ma l'enorme spesa di tali missioni spiega in gran parte la scarsità dei dati.

Oggi, James Higbie della Bucknell University in Pennsylvania e alcuni amici delineano un modo completamente nuovo per misurare il campo magnetico terrestre. Questa nuova tecnica ha il potenziale per generare mappe del campo magnetico a una frazione del costo delle tecniche convenzionali.

La loro idea è di sfruttare lo strato naturale di atomi di sodio nella mesosfera, a circa 50-80 chilometri sopra la superficie terrestre. Il piano è quello di far allineare questi atomi con il campo magnetico terrestre mentre precedono, cosa che può essere fatta in modo relativamente semplice fulminandoli con un raggio laser polarizzato circolarmente.

Quando gli atomi e il campo sono esattamente allineati, si attiva un effetto di risonanza che modifica la fluorescenza dalle righe spettrali D1 e D2 del sodio. È qualcosa che può essere facilmente rilevato a terra con una fotocamera.

Questo dà una misura della forza del campo in quel punto. Quindi fare una mappa è solo una questione di misurare l'intensità del campo in molti punti.

Higbie e co stanno attualmente costruendo un laser da 20 Watt per testare l'idea. Una volta che la tecnica è stata perfezionata, dovrebbe essere un lavoro semplice effettuare misurazioni in tutto il pianeta.

Questo perché l'infrastruttura per svolgere il lavoro è in gran parte a posto. Molti telescopi con ottica adattiva utilizzano già i laser per rendere fluorescenti gli atomi di sodio nella mesosfera. Quindi usano questi atomi come stelle guida per calibrare l'ottica adattiva del loro telescopio.

I dati che questo produce dovrebbero fornire un nuovo modo di studiare la struttura della Terra su una scala che è stata ampiamente ignorata fino ad ora. Un buon momento per essere un geofisico.

Rif: arxiv.org/abs/0912.4310 : Magnetometria con sodio mesosferico

Nota: mi prenderò una pausa durante il periodo delle vacanze, il 4 gennaio. Nel frattempo, il blog mostrerà i punti salienti di quello che è stato un anno interessante per il blog di Fisica arXiv.
Ti auguro il meglio,
Kentucky

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