Il movimento di rotazione terrestre “rivela” le forze che agiscono tra nucleo e mantello

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La rotazione terrestre non mantiene una velocità perfettamente uniforme: il giorno astronomico può allungarsi o accorciarsi rispetto alle 24 ore convenzionali, ma gli scarti descritti dalla nuova ricerca sono minuscoli. Uno studio pubblicato su Nature il 23 settembre 2026 analizza oscillazioni di alcuni millisecondi su scale di decenni e indica che una parte importante del fenomeno può essere spiegata da scambi di momento angolare tra l’interno del pianeta e il mantello. Non è un cambiamento percepibile nella vita quotidiana: è una variazione rilevabile con misure di precisione.

Una ricerca pubblicata su Nature attribuisce un ruolo centrale alla coppia gravitazionale tra nucleo interno e mantello nelle oscillazioni della durata del giorno osservate su scale di decenni. Immagine illustrativa generata con intelligenza artificiale.

Le 24 ore equivalgono a 86.400 secondi e sono una convenzione utile per la vita civile, non la durata invariabile di ogni singola rotazione terrestre. Gli scienziati misurano la lunghezza del giorno, spesso indicata con la sigla inglese LOD, confrontando la rotazione del pianeta con il tempo definito dagli orologi atomici. Anche scarti di millisecondi emergono da questo confronto molto preciso, mentre restano impercettibili per chi guarda l’orologio o organizza le proprie giornate. Il fenomeno, dunque, riguarda il monitoraggio geofisico e la definizione accurata del tempo, non un improvviso cambiamento del ciclo giorno-notte.

nist.gov

Le oscillazioni dipendono da processi diversi, che agiscono su tempi differenti. Venti e variazioni della pressione atmosferica, correnti oceaniche e redistribuzioni di massa possono modificare la rotazione su base giornaliera, stagionale o annuale; le interazioni tra nucleo e mantello diventano particolarmente importanti per le variazioni pluridecennali. Anche le maree prodotte dalla Luna frenano lentamente la rotazione su scale molto lunghe. Perciò non ogni differenza rispetto alle 24 ore ha la stessa causa, e il risultato del nuovo lavoro riguarda una componente specifica, osservata nell’andamento su più decenni.

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Gli autori hanno esaminato le variazioni pluridecennali della durata del giorno tra il 1964 e il 2019. Dopo aver separato contributi stagionali dell’atmosfera e degli oceani e tendenze di lungo periodo, tra cui quella associata all’attrazione mareale lunare, hanno confrontato l’andamento residuo con modelli delle forze che agiscono nel profondo. In quel periodo emergono fluttuazioni di diversi millisecondi, distribuite su intervalli che possono coprire decine di anni. Si tratta di una ricostruzione dei dati osservati, non della previsione che ogni giorno futuro avrà uno scarto dello stesso segno o della stessa ampiezza.

La Terra non è un corpo rigido che ruota come un blocco unico. Al centro si trova un nucleo interno solido, circondato da un nucleo esterno liquido metallico; più all’esterno si estende il mantello roccioso, che costituisce la parte principale della Terra solida osservabile in superficie. Questi strati possono scambiarsi momento angolare attraverso diverse interazioni: tra quelle considerate figurano forze elettromagnetiche e topografiche al confine nucleo-mantello, oltre all’azione gravitazionale associata alle irregolarità del nucleo interno. Quando cambia la rotazione relativa delle parti interne, può cambiare, in misura piccolissima, anche quella del mantello.

ualberta.ca

Il risultato centrale del lavoro è che la coppia gravitazionale legata al nucleo interno avrebbe guidato le variazioni multidecennali ricostruite, mentre le coppie elettromagnetiche e topografiche avrebbero agito in senso opposto, contrastandola. In termini semplici, una distribuzione non perfettamente uniforme della massa nel mantello e la forma non sferica del nucleo interno possono interagire gravitazionalmente; se il nucleo cambia la propria rotazione relativa, la forza trasmessa può influire sulla velocità del mantello. Gli autori precisano però che la ricostruzione dipende dall’accuratezza dei modelli della rotazione del nucleo interno e dei flussi nel nucleo fluido: non è una misura diretta di ogni movimento sotterraneo.

Le implicazioni vanno oltre la semplice durata del giorno. Il nucleo esterno, essendo liquido e metallico, contribuisce alla generazione del campo magnetico terrestre, mentre le sue correnti e il modo in cui interagiscono con il mantello non possono essere osservati direttamente come si osserva un fenomeno atmosferico in superficie. Le misure della rotazione costituiscono quindi un indizio indiretto: se un modello delle forze interne riproduce le variazioni osservate, può porre vincoli sulle proprietà dei materiali e sulla struttura delle regioni più profonde. In questo caso, gli autori collegano i risultati anche a caratteristiche ipotizzate del mantello più basso e delle zone vicine al confine con il nucleo.

Per dare la giusta scala al dato: un millisecondo è un millesimo di secondo. Una fluttuazione di alcuni millisecondi è dunque migliaia di volte più breve di un secondo e non accorcia o allunga in modo apprezzabile il giorno percepito dalle persone. La ricerca riguarda variazioni accumulate e misurate con strumenti di alta precisione su intervalli temporali lunghi, non differenze che cambino l’alba, il tramonto o le attività giornaliere in modo osservabile. È importante distinguere queste oscillazioni dalle tendenze secolari: la rotazione è influenzata anche da processi diversi, compreso il lento effetto delle maree lunari.

La rilevanza scientifica non sta quindi nell’idea che il tempo civile stia per cambiare, ma nel fatto che una grandezza misurabile dall’esterno possa custodire informazioni sui processi interni. La durata del giorno è il risultato complessivo della rotazione terrestre; separare i contributi di atmosfera, oceani e strati profondi richiede osservazioni, ricostruzioni e modelli. Lo studio rafforza una spiegazione possibile delle variazioni pluridecennali, ma non elimina l’incertezza sui dettagli dell’accoppiamento tra le diverse parti del pianeta. Il valore del dato sta proprio nel confronto tra l’andamento osservato e le previsioni di meccanismi fisici alternativi.

La lettura più significativa del risultato è che il nucleo interno non agirebbe come un semplice passeggero della rotazione terrestre. Secondo il modello presentato, la sua interazione gravitazionale con disomogeneità del mantello può esercitare una coppia capace di trasferire momento angolare e modulare la rotazione del mantello. Le forze elettromagnetiche e topografiche al confine tra nucleo esterno e mantello non scompaiono: nel quadro proposto contribuiscono a opporsi alla spinta gravitazionale. La durata del giorno diventa così una misura integrata dell’equilibrio tra processi profondi, piuttosto che un termometro semplice e univoco di un singolo strato terrestre.

Gli autori interpretano la storia delle coppie ricostruite come compatibile con alcune proprietà del mantello più basso: la presenza di grandi strutture termochimiche, una fase minerale post-perovskite relativamente poco viscosa e uno strato basale ricco di ferro e altamente conduttivo, spesso pochi chilometri. Sono interpretazioni che derivano dal modello e dai dati utilizzati, non immagini dirette del sottosuolo. Analogamente, il lavoro suggerisce un nucleo interno poco viscoso e deformabile nell’arco di pochi anni, oltre a porre un limite superiore alla stratificazione nella parte alta del nucleo fluido. L’interesse sta nel ricavare vincoli fisici coerenti da una variazione superficiale minuscola.

Questa interpretazione va letta con la cautela propria di una ricostruzione geofisica. Gli autori segnalano che i risultati dipendono dall’affidabilità delle stime della rotazione relativa del nucleo interno e dei flussi del nucleo ricavati dalle variazioni del campo magnetico. Nuovi dati sismici e geomagnetici, insieme a serie più lunghe della rotazione terrestre, potranno verificare se la stessa combinazione di forze continua a spiegare le oscillazioni osservate. Il punto da monitorare non è una conseguenza sul calendario quotidiano, ma la capacità del modello di restare compatibile con misure indipendenti e di distinguere il contributo gravitazionale da quello elettromagnetico e topografico.

Nel prossimo sviluppo della ricerca sarà decisivo ampliare e confrontare le ricostruzioni dei movimenti del nucleo interno, del campo magnetico e della durata del giorno. Se i dati futuri confermeranno la relazione proposta, le oscillazioni di pochi millisecondi potranno affinare la conoscenza delle proprietà meccaniche e della distribuzione di massa nelle regioni profonde. Se invece le serie osservative richiederanno spiegazioni diverse, il modello dovrà essere aggiornato: le interazioni in gioco sono complesse e più processi possono produrre effetti sovrapposti. In entrambi i casi, la scala resta geofisica e pluridecennale; non ci sono elementi per dedurne cambiamenti avvertibili nella vita di tutti i giorni.

La ricerca non annuncia giornate sensibilmente più corte o più lunghe, né permette di prevedere un cambiamento imminente del tempo civile. Descrive piuttosto una spiegazione fisica per una parte delle oscillazioni già misurate e offre un metodo per interrogare l’interno terrestre attraverso la rotazione globale. Per seguire gli sviluppi, gli elementi più utili saranno le verifiche con osservazioni sismiche e magnetiche e il miglioramento delle stime delle coppie tra nucleo e mantello. Finché tali confronti non saranno consolidati, la conclusione più solida resta circoscritta: alcuni scambi profondi possono contribuire a variazioni di millisecondi, impercettibili nella quotidianità ma preziose per la geofisica.