S U L L ' O R I G I N E D E L C A M P O M A G N E T I C O T E R R E S T R E ENRICO M E D I L o s c o p o d e l l a p r e s e n t e n o t a è di e s p o r r e n e l l e l i n e e g e n e r a l i , u n ' i p o t e s i c h e p o t r e b b e f o r n i r e l a s p i e g a z i o n e d e l l a e s i s t e n z a d e l c a m - p o m a g n e t i c o d e l l a t e r r a . Q u e s t a p r i m a e s p o s i z i o n e si l i m i t a e s c l u s i - v a m e n t e a i p u n t i f o n d a m e n t a l i , s e n z a e n t r a r e n e l l a p a r t e c r i t i c a e n e - gli a s p e t t i p a r t i c o l a r i d e l l a t e o r i a , c h e s a r a n n o d e t t a g l i a t a m e n t e e s p o - sti in u l t e r i o r i n o t e . L ' i p o t e s i èi l a s e g u e n t e : u n a c o r o n a di e l e t t r o n i n e g a t i v i , a v e n t e g i a c i t u r a p r o s s i m a a q u e l l a d e l l ' e q u a t o r e , c i r c o n d a l a t e r r a ; il suo r a g g i o m e d i o sia R . G l i e l e t - t r o n i si m u o v o n o l u n g o la c i r c o n f e r e n z a di r a g g i o R . c o n v e l o c i t à v n e l - e n s o stesso d i r o t a z i o n e d e l l a t e r r a . E s s i c o s t i t u i s c o n o u n a c o r r e n - te e l e t t r i c a , c l i c p r o d u c e u n c a m p o m a g n e t i c o H d i r e t t o , n e l l ' i n t e r n o d e l l a c o r o n a , n e l s e n s o c l i c v a dal p o l o n o r d g e o g r a f i c o a l p o l o s u d . A t t r i b u e n d o al p i a n e t a u n a s u s c e t t i v i t à m a g n e t i c a m e d i a "/., l ' a - z i o n e di q u e s t o c a m p o p r i m a r i o I I dà l u o g o ad u n a i n t e n s i t à d i m a - g n e t i z z a z i o n e m e d i a I : n e r i s u l t a un m o m e n t o m a g n e t i c o c o m p l e s s i v o S U L L ' O R I G I N E D E L C A M I ' O M A G N E T I C O T E R R E S T R E 319 M . Il c a m p o da noi osservato sulla s u p e r f i c i e d e l l a t e r r a s a r e b b e do- v u t o . a p p u n t o , alla p r e s e n z a di q u e s t o m o m e n t o m a g n e t i c o t o t a l e . L e p a r t i c e l l e e l e t t r i c h e si m a n t e n g o n o in e q u i l i b r i o lungo l ' o r b i t a d e l l a c o r o n a , per l ' a z i o n e di tre f o r z e : 1) la forza di L o r e n t z F , . , c h e t e n d e a p i e g a r e la t r a i e t t o r i a de- gli e l e t t r o n i v e r - o la t e r r a . E s s a è p r o d o t t a d a l v e t t o r e i n d u z i o n e m a - g n e t i c a B . ( d o v u t o al m o m e n t o m a g l i , t e r r e s t r e M ) c h e a g i - c o sugli e l e t t r o n i in m o t o . Il v e t t o r e B è o r t o g o n a l e al v e t t o r e v e l o c i t à v . 2 ) L n a forza e l e t t r o s t a t i c a F e , d e r i v a n t e dal f a t t o c l i c la t e r r a ha sulla sua s u p e r f i c i e una c a r i c a n e g a t i v a . Questa l'orza F c , t e n d e ad a l l o n t a n a r e gli e l e t t r o n i d a l l a t e r r a . 3 ) U n a forza c e n t r i f u g a F , . Q u e s t ' u l t i m a , d a t o il suo v a l o r e m o l - to p i c c o l o , in r a p p o r t o a q u e l l o d e l l e due f o r z e p r e c e d e n t i , è trascu- r a l a liei c a l c o l i di p r i m a a p p r o s s i m a z i o n e , c h e s e g u o n o . D a l l a i m p o s t a z i o n e d e l l e i p o t e s i r i s u l t a c o m e la c o r o n a e l e t t r o n i c a sia causa della e s i s t e n z a d e l c a m p o m a g n e t i c o d e l l a t e r r a e q u e s t o , a sua v o l t a , c o n t r i b u i s c a al l a s t a b i l i t à d e l l a c o r o n a stessa. La s a t u r a z i o n e magnetica) dei m a t e r i a l i , c l i c c o s t i t u i s c o n o il p i a - n e t a . p o t r e b b e essere la causa l i m i t a n t e il v a l o r e d e l l e g r a n d e z z e in g i o c o , d a n d o ad esse d e l l e c o n d i z i o n i s t a z i o n a r i e . E " p o s s i b i l e c h e a l t r i p i a n e t i a b b i a n o p u r e un c a m p o e l e t t r i c o e un m o m e n t o m a g n e t i c o di a n a l o g a o r i g i n e . Così p e r il sole si p o t r e b b e f o r m u l a r e una s j n i i l e i p o t e s i , a m m e t t e n d o p e r ò d e i p r o c e s s i p a r l i c o - E N K I C O M E D I l a r i di i n d u z i o n e e l e t t r o m a g n e t i c a , c h e , n e l l ' a t t u a l e e s p o s i z i o n e , n o n è il c a s o di s v o l g e r e . P r i m a di e s p o r r e la p a r t e a n a l i t i c a d e l l a t r a t t a z i o n e , è o p p o r t u n o p e r r a g i o n e di c o m o d i t à , d a r e u n a t a b e l l a c o n t e n e n t e il s i g n i f i c a t o d e i s i m b o l i usati e i v a l o r i d e l l e g r a n d e z z e fi-ielle, f o r n i t i d a l l a e s p e r i e n - za. ( I l sistema u s a t o è il s i s t e m a a s s o l u t o c . g . s . ) . l> l'aggio d e l l a t e r r a = 6 , 3 7 . I O 8 E v a l o r e m e d i o d e l c a m p o e l e t t r i c o t e r r e s t r e = 3 , 3 3 . 1 0 " " Q c a r i c a t o t a l e della t e r r a = 1 , 5 . I O ' 5 B v a l o r e del c . i n . l . a l l ' e q u a t o r e = 3.IO"1 "/. s u s c e t t i v i t à m a g n e t i c a m e d i a = 10 / i n t e n s i t à i n e d i a d i m a g n e t i z z a z i o n e = 8 . ] 0 " 2 M m o m e n t o m a g n e t i c o d e l l a t e r r a = 8 , 1 . 1 0 2 j v v e l o c i t à d e l l e p a r t i c e l l e e c a r i c a d e l l ' e l e t t r o n e = 4 , 7 8 . I O " 1 0 m m a s s a d e l l ' e l e t t r o n e = 9.IO"2 8 n n u m e r o di p a r t i c e l l e p e r c e n t , c u b o d e l l a c o r o n a s sezione d e l l a c o r o n a R r a g g i o d e l l a c o r o n a c v e l o c i t à d e l l a luce = 3 . I O 1 0 I I c a m p o p r i m a r i o i n d o t t o d a l l a c o r r e n t e i o n i c a sul p i a n e t a li v e t t o r e i n d u z i o n e m a g n e t i c a , dovuto ad M . e a g e n t e s u l l e fi) R L a f o r z a di L o r e n t z Fi. è : c a r i c h e in m o t o v v e l o c i t à a n g o l a r e d e l l e p a r t i c e l l e . li e v = F, c «love : li = M •• r •• r ed M = — — S I Q " I . N e d e r i v a c l i c — j r - ^ i — 3 R"- c c L a forza e l e t t r o s t a t i c a r e p u l s i v a è Fe = —- (? = E0« Fe = E ^ - R" S U L L ' O R I G I N E D E L C A M I ' O M A G N E T I C O T E R R E S T R E 319 L ' e g u a g l i a n z a dei v a l o r i assoluti d e l l e d u e forze dà la c o n d i z i o n e di e q u i l i b r i o d i n a m i c o : 4 qs e v E q- e 3 " ti" c ~ H - da cui si o t t i e n e - £ = ± „ _ L J L [ I ] 1 3 R e E ' i n l e i e s s a n t e o s s e r v a r e c l i c , n e l l a e s p r e s s i o n e [ f ] . il c a m p o e l e t - t r i c o del p i a n e t a e l ' i n t e n s i t à di m a g n e t i z z a z i o n e m e d i a sono l e g a t i al r a g g i o d e l p i a n e t a stes>o e al l a v e l o c i t à a n g o l a r e di r o t a z i o n e dello p a r t i c e l l e da u n a f o r m u l a m o l t o s e m p l i c e e g e n e r a l e . P e r o t t e n e r e l ' i n t e n s i t à di m a g n e t i z z a z i o n e f , è n e c e s s a r i o c l i c la c o r o n a p r o d u c a un c a m p o p r i m a r i o la cui m e d i a , n e l l o s p a z i o occu- p a l o d a l l a t e r r a , sia tale c l i c I = ' / f L D a t e le g r a n d e z z e di Q e di R si p u ò s c r i v e r e con b u o n a a p p r o s - s i m a z i o n e 2TT i jl — , = n e s v cR e q u i n d i : I = 2jLusev ' c R D a q u e s t a si o t t i e n e p e r co l ' e s p r e s s i o n e : v l e =0,4: R 2xnsex d i e c o n f r o n t a t a con q u e l l a r i c a v a t a d a l l a [ 1 ] d à : 3 Ec _ l e I 4 j t Q 2 j t n . s e / da c u i si o t t i e n e il p r o d o t t o d e l l a c o n c e n t r a z i o n e p e r la s e z i o n e d e l l a c o r o n a , ns= 2I~Q = 1 , 7 1 . 1 0 " [ 3 ] 3 E e x S u p p o n e n d o la c o n c e n t r a z i o n e e g u a l e a 1 0 0 0 p a r t i c e l l e p e r c e n t , c u b o la s e z i o n e d i v e n t a e g u a l e a q u e l l a di un r e t t a n g o l o di a r e a 1 . 7 1 . 1 0 " t u r c i o è 1 7 . 0 0 0 k m 2 . P e r t r o v a r e il v a l o r e di R è n e c e s s a r i o s t a b i l i r e il v a l o r e di v, 3 4 8 E N R I C O M E D I in ogni m o d o R è c o m p r e s o f r a un v a l o r e m a s s i m o c o r r i s p o n d e n t e a r ~ c , e m i n i m o ( n o n p o s s i b i l e ) e g u a l e a C>. S e si dà a v il v a l o r e di un d e c i m o d e l l a v e l o c i t à d e l l a luce r i s u l t a , R = 6 , 3 8 . 1 0 ° L a c a r i c a totale d e l l a c o r o n a c l i c r i s u l t a è Qc = 2nnesR [ 4 ] Q u e s t a c a r i c a tende p e r r a g i o n i e l e t t r o s t a t i c h e a d i f f o n d e r s i n e l l o s p a z i o , p e r la r e p u l s i o n e f r a le c a r i c h e stesse c h e l a c o s t i t u i s c o n o . L ' a z i o n e di q u e s t a f o r z a s a r e b b e c o m p e n s a t a dal f a t t o c l i c u n a ca- l i c a p o s i t i v a sufficiente è d i s t r i b u i t a con s i m m e t r i a c i l i n d r i c a i n t o r n o al l a t e r r a , in un r a g g i o m i n o r e di R. T a l e c a r i c a p o s i t i v a n o n i n f l u i s c e sul c a m p o m a g n e t i c o , p e r c h é è t r a s c i n a t a con la v e l o c i t à a n g o l a r e stes- sa d e l l a t e r r a . C o n c l u d e n d o : se n e l l a f o r m u l a [ 4 ] si m e t t e il p r o d o t t o ns d a t o d a l l a [ 3 ] si h a 4 Za o C)c = — 7 t — — R = 5 , 1 2 . 1 0 s R [ 5 ] 3 E / Questa f o r m u l a ci dà la c a r i c a e l e t t r i c a t o t a l e causa del f e n o m e - no l a s c i a n d o a r b i t r a r i o ( e n t r o c e r t i l i m i t i ) il r a g g i o R, c l i c l ' e s p e r i e n - za ( p e r e s e m p i o la r i f l e s s i o n e di o n d e e l e t t r o m a g n e t i c h e ) p o t r e b b e fis- s a r e . D a l l a t e o r i a e o 4 s u c c i n t a m e n t e e s p o s t a si possono t r a r r e d e d u z i o - n i a l l e ad i l l u m i n a r e a l c u n i p a r t i c o l a r i p r o b l e m i del c . m . t . , d e i q u a l i p e r ò ora si dà solo un b r e v i s s i m o c e n n o . a) Il c a m p o si p r e s e n t a a l l ' o s s e r v a t o r e t e r r e s t r e c o m e i n m a s - s i m a p a r t e dovuto a c a u s e i n t e r n e a l l a t e r r a : i n f a t t i n o i m i s u r i a m o i l v e t t o r e i n d u z i o n e B c l i c d e r i v a d a l l a i n t e n s i t à di m a g n e t i z z a z i o n e in- t e r n a del p i a n e t a . Il c a m p o p r i m a r i o H ci a p p a r e c o m e o p p o s t o a B, al di f u o r i d e l l a s u p e r f i c i e d e l l a t e r r a e ne r a p p r e s e n t a u n a p i c c o l a p e r c e n t u a l e : c o m e a p p u n t o r i s u l t a d a l l a e s p e r i e n z a . b) I l f a t t o , c h e s e m b r a d e d u r s i d a l l o studio d e l l e v a r i a z i o n i se- c o l a r i . c h e c i o è il c a m p o a b b i a i n c e r t e e p o c h e m u t a l o s e n s o , si po- t r e b b e p e n s a r e c o m e p r o d o t t o o da un c a m b i a m e n t o d e l segno d e l l o c a r i c h e r u o t a n t i o da una i n v e r s i o n e del senso di r o t a z i o n e degli e l e t - troni n e g a t i v i . S U L L ' O R I G I N E D E L C A M I ' O M A G N E T I C O T E R R E S T R E 3 1 9 c ) le p r o f o n d e a n o m a l i e d e l l a d i s t r i b u z i o n e d e l c a m p o sulla su- p e r f i c i e d e l l a t e r r a si r i c o l l e g a n o al l a a s i m m e t r i a d e l l a d i s t r i b u z i o n e dei m a t e r i a l i i n t e r n i d e l l a t e r r a e s p e c i a l m e n t e di q u e l l i c o m p r e s i in u n o s t r a t o s u p e r l ì e i a l o di a l c u n e d i e c i n e di c h i l o m e t r i , c h e «ono q u e l l i d o t a t i della m a g g i o r e p e r m e a b i l i t à m a g n e t i c a . e/) l e t e m p e s t e m a g n e t i c h e d i p e n d e n t i d a l l a a t t i v i t à s o l a r e , si p o t r e b b e r o s p i e g a r e c o m e d e r i v a n t i da u n a v a r i a z i o n e del m o m e n t o m a g n e t i c o s o l a r e , c h e i n d u c e n e l l ' o r b i t a d e l l a c o r o n a u n a forza e l e t - t r o m o t r i c e , p e r la v a r i a z i o n e ili llu>-o c h e n e d e r i v a a t t r a v e r s o la sua -superficie. S i a m o forse ili p r e s e n z a eli gigantesco b e t a t r o n e c o s m i c o ? U n a s i m i l e c o n s i d e r a z i o n e a p p l i c a l a a l l e p a r t i c e l l e r u o t a n t i i n t o r - n o al s o l e , p o t r e b b e d a r e la s p i e g a z i o n e della genesi di p a r t i c e l l e e l e t - t r i z z a t e di g r a n d e e n e r g i a . e ) L e v a r i a z i o n i d i u r n e , l ' e f f e t t o l u n a r e e a l t r i a s p e t t i p a r t i c o - lari -i p o t r e b b e r o i n q u a d r a r e in u n a u n i c a v i s i o n e . I n ogni m o d o l ' a n a l i s i p a r t i c o l a r e di c i a s c u n o di e>si sarà oggetto
  • . donilo all'azione della forza di Tjorentz e di ima forza di natura elettrostatica.