GEOFISICA

GEOFISICA (App. I, p. 647)

Negli ultimi anni la g. ha fortemente accentuato il suo carattere di scienza che studia i fenomeni terrestri e quelli dello spazio prossimo alla Terra con le tecniche e i metodi proprî della fisica, della quale essa tende ormai a diventare una branca specializzata. Sotto questo aspetto rientra nella g. lo studio di una vasta gamma di fenomeni (radiazione cosmica, radiazione corpuscolare solare, ecc.) in quanto soggetti all'influenza di fattori terrestri quali il campo magnetico, la composizione dell'atmosfera, ecc. Nettamente differenziata dalla geofisica pura è ormai la geofisica applicata la quale, proponendosi lo scopo di ottenere le in formazioni di carattere geofisico necessarie alla vita pratica, è piuttosto di pertinenza del tecnico e dell'ingegnere (v. prospezione).

Notevoli progressi ha conseguito la g. con l'acquisizione di gran numero di nuove conoscenze nei suoi numerosi campi di indagine, interessanti sia dal punto di vista della fenomenologia sia dal punto di vista della costruzione di uno schema interpretativo il più possibile coerente. A questo riguardo occorre sottolineare come la ricerca geofisica richieda un lavoro di sintesi tutto particolare, in quanto attuandosi essa su fenomeni che si manifestano e si evolvono necessariamente in un ambiente assai vasto, quale è la Terra, tra loro correlantisi e condizionantisi in modo assai complicato, risulta in molti casi difficile, in molti altri impossibile isolare un determinato fenomeno e analizzarne uno per uno gli elementi che lo determinano e lo condizionano. D'altra parte, quand'anche il fenomeno appaia concettualmente accessibile non sempre è possibile riprodurlo in laboratorio, come sarebbe esigenza insostituibile della sperimentazione fisica, per la pratica impossibilità non solo di realizzare certe condizioni fisiche (quali per es. la densità di materia o la pressione dell'atmosfera a 500 km da terra) ma anche di realizzare modelli convenientemente ridotti in scala di laboratorio di ciò che avviene in scala planetaria (per es. un modello di Terra riproducente nella scala richiesta dalla teoria dei modelli sia il campo elettrico sia il campo magnetico terrestri).

Da quanto si è detto appare evidente come lo studio di un qualunque fenomeno geofisico, sia per l'aspetto puramente scientifico sia per l'enorme importanza pratica che non di rado esso riveste per l'esistenza stessa dell'uomo, richieda molto spesso un grande concorso di persone e di mezzi. I dati (per es. le misure di campo magnetico, dei venti in alta quota, ecc.) raccolti in un Osservatorio acquistano un senso fisico compiuto solo quando vengano confrontati con quelli raccolti in altri Osservatorî, possibilmente con metodi e strumenti analoghi. Lo studio "globale" del fenomeno richiede allora la elaborazione di una grande massa di dati per la quale sono praticamente indispensabili i moderni metodi meccanografici ed elettronici di calcolo.

Appunto nell'intento di favorire al massimo le speciali esigenze della ricerca geofisica, in particolare la sintesi che l'interpretazione dei dati di osservazione richiede, hanno avuto importanza determinante in questi ultimissimi anni gli sforzi compiuti per coordinare e unificare, dove possibile, i metodi e le tecniche di osservazione, nonché la stessa presentazione dei dati: ne è esempio imponente l'organizzazione e lo svolgimento dell'Anno Geofisico Internazionale 1957-58.

Anno Geofisico Internazionale. - L'Anno Geofisico Internazionale (AGI; ingl. International Geophysical Year, sigla IGY) 1957-58 ha compreso il periodo di 18 mesi dal 1° luglio 1957 al 31 dicembre 1958, durante il quale sono state organizzate osservazioni e ricerche su scala mondiale nei varî campi della geofisica: 67 paesi, tra cui l'Italia, hanno preso parte alle operazioni coordinate secondo un programma internazionale, a cura di un Comitato speciale (CSAGI).

La prima idea di ricerche sistematiche e coordinate specialmente nelle zone polari fu strenuamente sostenuta da K. Weyprecht, ufficiale della marina austro-ungarica. La Commissione tedesca per la esplorazione dell'Artico ed il Comitato internazionale del secondo congresso meteorologico mondiale (Roma 1879) raccolsero e sostennero il programma del Weyprecht organizzando la Conferenza polare internazionale (Amburgo 1879) la quale compilò un programma di lavoro e bandì il primo Anno Polare Internazionale, che si svolse per 13 mesi dal 1° agosto 1882 al 1° settembre 1883. Durante questo periodo una dozzina di nazioni concentrarono i loro sforzi per eseguire osservazioni meteorologiche, glaciologiche, oceanografiche, magnetiche ed aurorali nelle regioni artiche.

I notevoli progressi conseguiti negli anni successivi in molti campi della geofisica (in particolare la scoperta della radiazione cosmica e della ionosfera) determinarono un favorevole accoglimento della proposta, fatta nel 1927 da J. Georgi della Deutsche Seewarte, per una ripetizione della prima intrapresa polare internazionale. Si arrivò così (1929) alla proclamazione di un secondo Anno Polare, cui parteciparono 44 nazioni, estendentesi all'intervallo di 13 mesi tra il 1° agosto 1932 ed il 31 agosto 1933, coincidente con un periodo di minima attività del ciclo undecennale solare.

Il programma scientifico che prevedeva osservazioni e ricerche di meteorologia, geomagnetismo, radiazione cosmica, fisica aurorale, ionosfera e radiopropagazione, non si limitò tuttavia alle regioni artiche ma concentrò particolare attenzione anche alle zone equatoriali. L'Italia in particolare curò la stazione geofisica di Mogadiscio, in prossimità dell'equatore geomagnetico, allo scopo di studiare il comportamento, di particolare interesse, delle variazioni magnetiche a quelle latitudini.

Gli ulteriori rapidi progressi degli ultimi decennî, l'avvento di scienze e tecniche nuove, quali la radioastronomia e la radiometeorologia, l'uso di razzi, ecc. rendevano maturi i tempi per indire un nuovo sforzo scientifico su base mondiale.

Fu l'americano L. V. Berkner a sostenere (1950) la opportunità della proclamazione di un terzo Anno Polare Internazionale nel 1957-58, in coincidenza di un massimo di attività del ciclo solare. Il primo schema di programma, presentato da L. V. Berkner e da S. Chapman, fu sottoposto (1950) allo studio di una Commissione mista sulla ionosfera (MCI) appositamente nominata dal Consiglio internazionale delle unioni scientifiche (ICSU) e composta dei rappresentanti di tre unioni interessate: l'Unione internazionale di geodesia e geofisica (IUGG), l'Unione radio-scientifica internazionale (URSI) e l'Unione internazionale di astronomia (IAU). La MCI approvò l'idea ed elaborò il programma per il terzo Anno Polare Internazionale; quest'ultima denominazione fu poi (1952) mutata in quella di Anno Geofisico Internazionale la cui durata fu stabilita dal 1° luglio 1957 al 31 dicembre 1958. In numerose assemblee preliminari si addivenne alla formulazione di un piano organico di osservazioni e ricerche nei seguenti 14 gruppi di lavoro: I) Giorni mondiali e comunicazioni rapide; II) Meteorologia; III) Geomagnetismo; IV) Aurore polari e cielo notturno; V) Ionosfera; VI) Attività solare; VII) Raggi cosmici; VIII) Latitudini e longitudini; IX) Glaciologia; X) Oceanografia; XI) Razzi e satelliti; XII) Sismologia, XIII) Gravimetria; XIV) Radiazione nucleare.

Il programma dell'AGI tendeva principalmente ad approfondire le indagini sulle correlazioni tra i fenomeni terrestri e solari o cosmici e ad affrontare sistematicamente lo studio di fenomeni geofisici che per la loro natura necessitano di ricerche ed osservazioni collegate e contemporanee eseguite su tutto il pianeta.

Il programma generale ha previsto 6 grandi zone geografiche in cui si sono concentrate le osservazioni: 3 sezioni meridiane da polo a polo, precisamente il 75° meridiano Ovest, il 10° meridiano Est, il 140° meridiano Ovest, la fascia equatoriale e le 2 regioni polari artica ed antartica.

Le catene di stazioni disseminate lungo i predetti meridiani si estendono rispettivamente la prima dall'Artico attraverso l'America Settentrionale, lungo la costa occidentale del Sud America, fino all'Antartico, la seconda dall'Europa Occidentale, la Tunisia, il Sahara, la costa occidentale africana fino all'Antartico e la terza attraverso la Siberia, le isole giapponesi, la Nuova Guinea e l'Australia; esse mirano non solo a risolvere uno dei temi fondamentali del programma dell'AGI riguardante lo studio della circolazione generale dell'atmosfera, ma anche ad effettuare congiuntamente altre ricerche riguardanti fenomeni interessanti l'intero pianeta.

L'esplorazione scientifica sistematica delle due regioni polari dove particolare attenzione è stata rivolta ai campi della meteorologia, dei fenomeni aurorali, del geomagnetismo e della ionosfera, durante l'AGI ha superato ogni precedente tentativo. L'interesse preminente è stato rivolto all'Antartide, data la sua enorme influenza sul tempo e sulla dinamica atmosferica ed oceanografica; 57 stazioni allestite da 12 paesi hanno ivi operato nei diversi campi.

Infine l'attenzione rivolta alla fascia equatoriale derivava, tra l'altro, dalla necessità di approfondire le conoscenze sui sistemi di correnti equatoriali dell'alta atmosfera strettamente legate alle variazioni magnetiche, sul comportamento della ionosfera e sulla radiazione cosmica in tale regione.

Una caratteristica eccezionale del programma dell'AGI è data dall'impiego di razzi e di satelliti artificiali per estendere all'alta atmosfera ed allo spazio circumterrestre le osservazioni geofisiche di varia natura che, almeno nelle osservazioni dirette, erano prima limitate alle quote di 30-35 km raggiungibili con palloni.

L'estesissima gamma di problemi di interesse scientifico, pratico e organizzativo affrontati nel corso dell'Anno Geofisico è stata dettagliatamente documentata negli Annals of the International Geophysical Year, i quali riportano tra l'altro le istruzioni atte ad assicurare la massima uniformità negli strumenti e nei metodi di studio al fine di ottenere una conveniente confrontabilità ed attendibilità dei dati di osservazione e dei risultati delle ricerche.

Il piano generale dell'AGI ha previsto una accentuata intensificazione delle osservazioni, secondo modalità specifiche dei singoli gruppi di lavoro, in giorni che si possono dividere in due gruppi: a) giorni prefissabili in anticipo, scelti in coincidenza di particolari situazioni astronomiche interessanti i fenomeni geofisici (fase lunare, eclissi, sciami di meteoriti, ecc.); b) giorni prevedibili solo a brevissima scadenza, dipendenti dalla attìvità del Sole. I primi sono stati fissati in un apposito calendario dell'AGI; per la proclamazione dei giorni di tipo b) è stata organizzata, invece, la più vasta rete di comunicazioni rapide di telecomunicazione con tutti i mezzi possibili mai sperimentata prima di tale circostanza. I giorni di tipo a) sono:1) i "Giorni Regolari Mondiali" (G.R.M.), costituiti da tre o quattro giorni per ogni mese, due scelti nella fase di Luna nuova ed uno o due giorni attorno al quarto di Luna o di maggiore attività meteoritica o di eclissi di Sole. Durante i G.R.M. la intensificazione delle osservazioni riguardava specialmente i gruppi della meteorologia, del geomagnetismo, della ionosfera, dei raggi cosmici e delle latitudini e longitudini. 2) Gli Intervalli Meteorologici Mondiali (I.M.M.), fissati dalla WMO (World Meteorological Organization), sono costituiti da un gruppo di 10 giorni attorno agli equinozî ed ai solstizî ed ai quali è interessato specialmente il gruppo della meteorologia.

I giorni di tipo b) sono quelli in cui era prevista la possibile occorrenza di perturbazioni magnetiche, ionosferiche, aurorali e della radiazione cosmica in conseguenza di fenomeni solari. Tali giorni, isolati o a gruppi, costituiscono i cosiddetti "Intervalli Mondiali Speciali" (I.M.S.). Una rete mondiale di comunicazioni rapide ha provveduto a diramare lo stato di allarme ogni volta che le condizioni del Sole, sottoposto a osservazione continua, facessero ritenere probabile l'occorrenza delle perturbazioni: a tale scopo gli Osservatorî geofisici e astrofisici erano collegati con i centri nazionali dei varî paesi partecipanti, con i centri regionali (Europa, Russia, Giappone) e con il Centro Mondiale di Previsione (IGY World Warning Agency) istituito presso il Central Radio Propagation Laboratory di Fort Belvoir (Washington), al quale ultimo spettava la responsabilità della emissione di messaggi quotidiani e della proclamazione dell'inizio e della fine di un IMS.

Per la raccolta dei dati di osservazione delle diverse discipline dell'AGI secondo modalità uniformi, previamente stabilite per la loro migliore utilizzazione nel futuro, furono istituiti tre centri mondiali. Il primo (centro A) si trova negli Stati Uniti di America, il secondo (centro B) nell'Unione Sovietica, il terzo (centro C) è suddiviso per discipline sotto la responsabilità ripartita tra varie nazioni: Australia, Belgio, Danimarca, Francia, Giappone, Inghilterra, Italia, Olanda, Repubblica Federale Tedesca, Svezia, Svizzera.

La V Assemblea internazionale dell'AGI, tenuta a Mosca nell'agosto 1959, constatata l'estrema efficacia degli studî coordinati e la opportunità di ottenere il massimo rendimento dalla ingente mole di mezzi strumentali impiegati e tenuti in funzione con grande sforzo finanziario da parte delle 67 nazioni partecipanti all'AGI, approvò la prosecuzione dei lavori anche dopo il periodo dell'AGI durante tutto l'anno 1959; la nuova organizzazione cui si diede vita prese il nome di Cooperazione Geofisica Internazionale 1959.

Prima della fine di tale periodo un comitato internazionale (Comité International de Géophysique) ha assunto la eredità del CSAGI al fine di condurre a termine le operazioni dell'AGI, compreso il compimento di un rilievo geomagnetico mondiale da compiersi tra il 1961 e il 1964, cioè nel sopravveniente periodo di minima attività solare. Il comitato ora detto curerà inoltre il coordinamento permanente degli studî e delle osservazioni tra le seguenti discipline il cui coordinamento è risultato indispensabile: attività solare, geomagnetismo, studî ionosferici, radiazione cosmica, giorni mondiali.

La partecipazione italiana ai lavori dell'AGI è stata realizzata con la collaborazione di oltre 90 stazioni ed osservatorî dipendenti da 29 enti ed istituzioni scientifiche e operanti in 12 delle 14 discipline dell'AGI. I dati delle osservazioni ed i risultati delle ricerche fatte in Italia sono affluiti all'Archivio nazionale dell'AGI istituito presso il Consiglio Nazionale delle Ricerche.

Bibl.: N. C. Gerson, From polar years to IGY, in Advances in geophysics, V, 1958, p. 1; V. Laursen, Bibliography for the second international polar year, Inst. Met. Org., Copenaghen 1951; National Science Foundation, A bibliography for the IGY, Publ. no. NSF 77-25, U. S. Govt. Printing Office, Washington 1957; M. Nicolet, IGY bibliography, Uccle 1959; Annals of the international years, I-X, Londra 1957; Commissione Italiana per l'A.G.I., Report on the Italian programme for the IGY 1957-58, Consiglio Nazionale delle Ricerche, Roma 1958; id., Notiziario dell'AGI, in Ricerca scientifica, Roma, annate 1957 e 1958.