La Terra cambia ritmo: perché la durata del giorno varia

Ventiquattro ore sembrano una delle poche certezze assolute della nostra esperienza quotidiana, ma dal punto di vista fisico la durata del giorno terrestre non è perfettamente costante. La Terra accelera e rallenta impercettibilmente e, su intervalli di decenni, la durata della sua rotazione può cambiare di alcuni millisecondi. Una nuova ricerca pubblicata nel settembre 2026 offre una spiegazione più precisa per una parte di queste oscillazioni: una sorta di tiro alla fune gravitazionale che coinvolge il nucleo interno solido, il nucleo esterno liquido e il mantello.
Il cambiamento è minuscolo. Un millisecondo corrisponde a un millesimo di secondo e nessuno può percepire direttamente una variazione di questa grandezza nella vita quotidiana. Per i geofisici, però, quei pochi millisecondi costituiscono una finestra eccezionale sull'interno del pianeta. Il modo in cui la Terra ruota conserva infatti informazioni sui movimenti di masse che si trovano migliaia di chilometri sotto i nostri piedi e che non possono essere osservate direttamente.
Lo studio ha analizzato variazioni della Length of Day, indicata tecnicamente con LOD, e propone che le oscillazioni su scale di più decenni siano guidate soprattutto dalla coppia gravitazionale esercitata fra il nucleo interno e il mantello. Altri meccanismi, in particolare gli accoppiamenti elettromagnetici e topografici nella zona di confine fra nucleo e mantello, agirebbero invece prevalentemente come forze resistenti.

Un giorno non dura sempre esattamente 86.400 secondi

Nel linguaggio comune un giorno contiene esattamente 24 ore, equivalenti a 86.400 secondi. Questa è una definizione utilissima per orologi, calendari e organizzazione della vita sociale, ma la rotazione reale del pianeta è più irregolare. La velocità angolare terrestre viene continuamente modificata da fenomeni che avvengono nell'atmosfera, negli oceani, nella criosfera e negli strati profondi della Terra.
Alcune variazioni avvengono su scale molto brevi. I venti atmosferici e le correnti oceaniche possono redistribuire momento angolare e modificare leggermente la velocità di rotazione. Altre oscillazioni seguono cicli stagionali, mentre su periodi geologici lunghissimi interviene il progressivo effetto delle maree generate principalmente dalla Luna.
Lo studio del 2026 si concentra però su un'altra categoria: le variazioni di alcuni millisecondi osservate nell'arco di decenni. Queste oscillazioni erano già note e da oltre trent'anni i geofisici ritengono che siano associate soprattutto allo scambio di momento angolare tra il nucleo e il mantello. Ciò che restava più incerto era il meccanismo fisico dominante attraverso il quale questo scambio avviene.

Per capire il giorno bisogna entrare nel pianeta

La Terra può essere immaginata, semplificando molto, come una struttura a strati. All'esterno si trovano crosta e mantello; più in profondità inizia il nucleo, composto principalmente da ferro e altri elementi. Il nucleo esterno è liquido, mentre al centro del pianeta esiste un nucleo interno solido.
Il nucleo interno ha dimensioni dell'ordine di quelle di una piccola nazione continentale e si trova a oltre 5.000 chilometri sotto la superficie. Non è rigidamente saldato al mantello: è circondato dal nucleo esterno liquido e può quindi ruotare leggermente in modo differente rispetto alla parte solida esterna del pianeta.
Questa rotazione differenziale è stata studiata attraverso onde sismiche prodotte dai terremoti. Quando terremoti avvenuti in periodi differenti generano onde che attraversano regioni simili dell'interno terrestre, sottili cambiamenti nei tempi di propagazione possono essere utilizzati per ricostruire variazioni nel comportamento del nucleo interno.

Il nucleo esterno è un oceano di metallo in movimento

Fra il mantello e il nucleo interno si trova il nucleo esterno liquido, composto principalmente da ferro fuso. Le sue correnti sono fondamentali perché contribuiscono a generare il campo magnetico terrestre attraverso il processo noto come geodinamo.
I movimenti del fluido metallico non possono essere osservati direttamente, ma possono essere inferiti studiando le variazioni nel campo magnetico registrate nel corso del tempo. Queste ricostruzioni forniscono ai ricercatori un'indicazione dei flussi presenti vicino al confine fra nucleo e mantello.
Unendo informazioni provenienti dalla sismologia e dal geomagnetismo, gli autori dello studio hanno cercato di ricostruire come le differenti parti dell'interno terrestre si scambino momento angolare e, di conseguenza, influenzino la velocità di rotazione osservabile in superficie.

Il principio del momento angolare

Il meccanismo fondamentale può essere compreso attraverso la conservazione del momento angolare. Un esempio classico è quello della pattinatrice che ruota: quando avvicina le braccia al corpo aumenta la propria velocità di rotazione; quando le estende rallenta. Il sistema redistribuisce massa e velocità mantenendo l'equilibrio complessivo.
La Terra è enormemente più complessa, ma la logica di base è simile. Se una parte interna del pianeta acquista una piccola quantità di momento angolare, un'altra parte deve compensare. Il mantello, che costituisce la maggior parte della porzione solida della Terra, può quindi rallentare leggermente mentre il nucleo modifica il proprio movimento, oppure accelerare nel processo opposto.
Poiché noi misuriamo la rotazione attraverso la superficie collegata al mantello, questo scambio compare come una variazione nella durata del giorno. Non significa che il pianeta improvvisamente inizi a ruotare molto più velocemente o lentamente: si tratta di cambiamenti estremamente piccoli ma rilevabili dagli strumenti moderni.

Una domanda rimasta aperta per decenni

Da tempo gli scienziati sapevano che le oscillazioni decennali della rotazione richiedevano un'interazione fra nucleo e mantello. Erano stati proposti diversi meccanismi capaci di trasferire la forza necessaria attraverso il confine tra le due regioni.
Una possibilità è l'accoppiamento elettromagnetico. Poiché il nucleo esterno è elettricamente conduttivo e attraversato da un campo magnetico, le interazioni magnetiche possono esercitare forze sul materiale circostante. Una seconda ipotesi coinvolge l'accoppiamento topografico, dovuto alle irregolarità fisiche presenti lungo il confine fra nucleo e mantello.
Una terza possibilità riguarda invece la gravità. Il nucleo interno e il mantello non sono strutture perfettamente uniformi. Le differenze di densità creano un potenziale gravitazionale che tende a mantenere determinate configurazioni relative. Se il nucleo interno viene spostato rispetto a questo equilibrio, può emergere una coppia gravitazionale capace di agire sul mantello.

Il nuovo studio punta sulla coppia gravitazionale

La nuova ricostruzione indica che, sulle scale di diversi decenni, è soprattutto la coppia gravitazionale legata al nucleo interno a guidare le variazioni osservate nella durata del giorno. Gli altri meccanismi non scompaiono, ma nel modello svolgono principalmente una funzione di opposizione e smorzamento.
Gli autori hanno combinato una ricostruzione della rotazione differenziale del nucleo interno, ottenuta attraverso dati sismici, con modelli dei flussi del nucleo esterno ricavati dalle variazioni del campo magnetico. Hanno quindi calcolato le coppie necessarie per riprodurre le oscillazioni della rotazione terrestre effettivamente registrate.
Il risultato mostra una corrispondenza particolarmente interessante con una larga oscillazione di circa 70 anni nella rotazione del nucleo interno. Questa variazione sarebbe in grado di produrre la componente gravitazionale dominante necessaria a spiegare gran parte delle modifiche multidecennali del giorno.

Che cos'è una coppia gravitazionale

In fisica, una coppia o torque è una forza capace di modificare la rotazione di un corpo. La gravità viene normalmente immaginata come una forza che attira due masse l'una verso l'altra, ma quando le distribuzioni di massa non sono perfettamente simmetriche può produrre anche un effetto rotazionale.
Il mantello terrestre contiene regioni con densità differenti. Anche il confine del nucleo interno non è perfettamente uniforme. In condizioni di equilibrio, queste strutture tendono ad assumere un orientamento che minimizza l'energia gravitazionale.
I movimenti nel nucleo esterno possono però spingere elettromagneticamente il nucleo interno, facendolo ruotare leggermente rispetto alla configurazione preferita. La gravità tende allora a riportarlo verso l'allineamento e, nel farlo, esercita una coppia sul mantello. È questa interazione che lo studio identifica come motore principale delle variazioni multidecennali.

Elettromagnetismo e topografia non scompaiono

Definire dominante la componente gravitazionale non significa sostenere che le altre forze siano irrilevanti. Il campo magnetico terrestre attraversa il confine fra nucleo e mantello e può creare accoppiamenti elettromagnetici, soprattutto se esistono strati profondi del mantello dotati di una sufficiente conducibilità elettrica.
Anche la topografia del confine nucleo-mantello, cioè eventuali variazioni nella sua geometria, può trasferire momento attraverso pressioni esercitate dal fluido in movimento. I calcoli mostrano che un modello comprendente queste componenti riesce a riprodurre efficacemente i dati osservati.
La differenza riguarda il ruolo: nel quadro proposto, la gravità fornisce gran parte della spinta che genera l'oscillazione multidecennale, mentre gli accoppiamenti elettromagnetici e topografici tendono a contrastarla.

I dati analizzati coprono più di mezzo secolo

Per confrontare il modello con la realtà, i ricercatori hanno utilizzato variazioni della durata del giorno osservate tra il 1964 e il 2019, dopo aver rimosso contributi noti che avrebbero potuto confondere il segnale profondo.
Sono state sottratte, per esempio, le componenti stagionali legate ad atmosfera e oceani, oltre alle tendenze di lungo periodo associate alla frizione mareale lunare, al riequilibrio della crosta dopo le glaciazioni e ad altre redistribuzioni di massa.
Ciò che resta è un segnale di alcuni millisecondi che cambia nell'arco di decenni. È proprio questa componente più lenta che sembra avere una connessione diretta con l'interazione fra nucleo interno e mantello.

Perché la Luna rallenta la Terra

Le variazioni descritte dal nuovo studio non devono essere confuse con la tendenza geologica generale causata dalla Luna. Le maree dissipano energia e trasferiscono momento angolare fra Terra e satellite, producendo nel lunghissimo periodo un progressivo rallentamento della rotazione terrestre.
Questo significa che su scale di milioni di anni i giorni tendono mediamente a diventare più lunghi. In epoche molto remote della storia terrestre la durata del giorno era infatti inferiore alle attuali 24 ore.
Le oscillazioni decennali studiate nel 2026 sono invece sovrapposte a questa tendenza e possono muoversi in entrambe le direzioni. Per alcuni periodi il giorno può diventare di qualche millisecondo più lungo, in altri leggermente più corto.

Anche atmosfera e oceani possono cambiare la rotazione

Non tutto avviene migliaia di chilometri sotto la superficie. Anche l'atmosfera contiene masse enormi in movimento. Quando i grandi sistemi di vento cambiano velocità o distribuzione, modificano il proprio momento angolare e interagiscono con la Terra solida.
Lo stesso vale per gli oceani. Correnti e variazioni nella distribuzione dell'acqua producono piccoli cambiamenti misurabili. Perfino lo spostamento stagionale di masse d'aria e acqua tra differenti latitudini contribuisce alle oscillazioni della rotazione.
Per isolare il segnale proveniente dal nucleo terrestre, i geofisici devono quindi sottrarre tutte queste componenti. È uno dei motivi per cui ricostruire il comportamento dell'interno terrestre richiede la combinazione di numerosi modelli indipendenti.

Come possiamo sapere cosa accade a 5.000 chilometri di profondità

Nessuno strumento umano può raggiungere direttamente il nucleo terrestre. Il pozzo più profondo mai realizzato dall'uomo attraversa soltanto una frazione minima della crosta. Tutto ciò che sappiamo sulle regioni profonde deriva quindi da misure indirette.
La sismologia rappresenta uno degli strumenti principali. Le onde prodotte dai terremoti cambiano velocità e direzione a seconda dei materiali attraversati. Alcune possono propagarsi nei solidi e nei liquidi, altre soltanto nei solidi. Analizzando migliaia di registrazioni è stato possibile ricostruire la struttura generale del pianeta.
Per studiare la rotazione del nucleo interno vengono confrontate onde provenienti da terremoti ripetuti o da sorgenti con percorsi molto simili. Se il materiale attraversato cambia posizione rispetto alla superficie, i tempi e le forme dei segnali possono subire minuscole variazioni.

Il campo magnetico funziona come un secondo osservatorio

Un'altra finestra sull'interno terrestre è il campo magnetico. La sua configurazione non è immobile: cambia continuamente nel tempo a causa dei movimenti del ferro liquido nel nucleo esterno.
Satelliti e osservatori terrestri misurano con grande precisione queste variazioni. Attraverso modelli matematici è possibile inferire parte dei flussi del nucleo che le hanno generate, ottenendo informazioni su processi altrimenti completamente invisibili.
Lo studio combina proprio questi due mondi: onde sismiche e variazioni magnetiche. Il primo offre indicazioni sul moto del nucleo interno; il secondo aiuta a ricostruire il comportamento del fluido che lo circonda.

Il risultato dice qualcosa anche sul mantello più profondo

La ricerca non riguarda soltanto il numero di millisecondi di un giorno. Perché il modello funzioni, alcune proprietà del mantello inferiore devono rientrare entro determinati intervalli. Le variazioni di rotazione diventano quindi uno strumento per studiare la struttura delle regioni più profonde del pianeta.
I risultati sono compatibili con la presenza di grandi accumuli termochimici nella parte più bassa del mantello con una galleggiabilità prossima alla neutralità. Queste strutture sono associate a variazioni di temperatura e composizione e rappresentano uno dei grandi temi della geofisica dell'interno terrestre.
Il modello offre inoltre indicazioni sulla possibile presenza di una fase minerale chiamata post-perovskite, che nelle condizioni estreme prossime al nucleo potrebbe avere una viscosità relativamente bassa.

Uno strato ricco di ferro potrebbe aumentare la conducibilità

L'accoppiamento elettromagnetico dipende in parte dalla capacità della parte più profonda del mantello di condurre corrente elettrica. Il modello risulta compatibile con uno strato sottile, dell'ordine di alcuni chilometri, arricchito in ferro e particolarmente conduttivo alla base del mantello.
Una struttura del genere faciliterebbe l'interazione con il campo magnetico generato nel nucleo esterno. Non si tratta di un'osservazione diretta: è una proprietà dedotta dal modo in cui i modelli riescono a riprodurre le variazioni di rotazione.
Questo è un aspetto essenziale del metodo scientifico utilizzato. Lo studio non afferma di avere fotografato uno strato di ferro a migliaia di chilometri di profondità; mostra che determinate proprietà fisiche sono compatibili con i dati osservati.

Anche il nucleo interno potrebbe essere meno rigido del previsto

Un'altra implicazione riguarda la viscosità del nucleo interno. Sebbene sia solido, "solido" non significa necessariamente completamente indeformabile sulle scale temporali geologiche o geofisiche.
I risultati suggeriscono un nucleo interno capace di deformarsi su scale temporali relativamente brevi, anche di alcuni anni, rispetto a quanto si potrebbe immaginare pensando semplicemente a una sfera rigida di ferro.
Questa proprietà influenzerebbe il modo in cui il nucleo risponde alle forze gravitazionali ed elettromagnetiche, contribuendo al comportamento oscillatorio ricostruito.

Una possibile oscillazione di circa settant'anni

Il quadro dinamico emergente contiene una grande oscillazione con una scala caratteristica vicina ai 70 anni. Il nucleo interno non ruoterebbe sempre più velocemente o sempre più lentamente rispetto al mantello, ma mostrerebbe un movimento relativo che cambia direzione nel tempo.
Questa oscillazione produrrebbe una variazione periodica della coppia gravitazionale, trasferendo momento al mantello prima in un senso e poi nell'altro. Il risultato osservabile sarebbe una parte delle variazioni multidecennali della durata del giorno.
Parlare di ciclo non significa però possedere un orologio perfettamente regolare. Le ricostruzioni del nucleo interno contengono incertezze e l'intero sistema terrestre è influenzato contemporaneamente da numerosi processi.

Non significa che le nostre giornate cambieranno in modo percepibile

Una variazione di pochi millisecondi non modifica l'esperienza della vita quotidiana. Nessuno si sveglierà avendo a disposizione una quantità percepibile di tempo in più o in meno perché il nucleo ha cambiato leggermente la rotazione del mantello.
Per avere un confronto intuitivo, un battito di ciglia dura molto più di un millesimo di secondo. Le oscillazioni studiate diventano significative soltanto perché vengono misurate con strumenti estremamente precisi e accumulate nel corso di periodi lunghi.
Il valore della ricerca non sta dunque nella possibilità di prevedere giornate sensibilmente più corte o lunghe, ma nel modo in cui la rotazione terrestre può essere utilizzata come segnale dell'attività interna del pianeta.

Perché i millisecondi interessano comunque la misura del tempo

La società moderna utilizza sistemi di tempo atomico estremamente precisi, basati su transizioni fisiche negli atomi. La rotazione terrestre, invece, è irregolare. Le due scale non coincidono quindi perfettamente.
Per navigazione satellitare, astronomia, geodesia e osservazioni spaziali è importante conoscere con precisione l'orientamento della Terra. Organizzazioni internazionali misurano continuamente la rotazione attraverso radiotelescopi, satelliti e altre tecniche.
Il nuovo studio non modifica direttamente il funzionamento degli orologi civili, ma contribuisce alla comprensione fisica di una delle sorgenti delle variazioni di rotazione che devono essere monitorate.

Lo studio non elimina tutte le incertezze

Gli stessi risultati dipendono dalla precisione delle ricostruzioni della rotazione del nucleo interno e dei flussi nel nucleo esterno. Sono dati ottenuti indirettamente e inevitabilmente accompagnati da margini di incertezza.
Modelli differenti delle forze al confine fra nucleo e mantello possono produrre risultati in parte simili. Anche nello studio, la componente topografica può essere inserita in configurazioni capaci di adattarsi bene ai dati, pur lasciando alla gravità un ruolo leggermente dominante.
Il lavoro deve quindi essere interpretato come un importante rafforzamento di una specifica spiegazione, non come la chiusura definitiva di ogni domanda sul motore delle oscillazioni terrestri.

La Terra è un sistema molto più dinamico di quanto appaia

Dalla superficie il pianeta sembra solido e relativamente immutabile. In realtà il mantello scorre lentamente, le placche tettoniche si muovono, il nucleo esterno convette, il campo magnetico cambia e il nucleo interno può modificare la propria rotazione relativa.
La durata del giorno diventa una delle manifestazioni più sottili di questa dinamica planetaria. Ogni minuscolo cambiamento registra la redistribuzione di momento fra parti differenti di un sistema composto da masse enormi.
È sorprendente che movimenti completamente invisibili nelle profondità possano essere rilevati attraverso una variazione nell'ordine dei millesimi di secondo osservata sulla superficie.

Un ponte tra sismologia, magnetismo e astronomia

La ricerca dimostra anche il valore di combinare discipline che a prima vista potrebbero sembrare separate. La sismologia studia la propagazione delle onde attraverso il pianeta; il geomagnetismo analizza il campo magnetico; l'astronomia e la geodesia misurano la rotazione terrestre.
Quando questi dati vengono messi insieme, è possibile costruire un modello del nucleo profondo molto più ricco di quello ottenibile da una singola disciplina. È uno degli esempi più chiari di come la moderna scienza della Terra funzioni attraverso l'integrazione di grandi serie di osservazioni.
Anche le simulazioni numeriche della geodinamo offrono un confronto importante: modelli che tentano di riprodurre il comportamento di un nucleo simile a quello terrestre mostrano dinamiche coerenti con l'idea di un equilibrio fra coppia gravitazionale e altre forze resistenti.

Le oscillazioni possono aiutare a ricostruire ciò che non possiamo raggiungere

L'interno della Terra rimarrà probabilmente inaccessibile direttamente per molto tempo. Le pressioni e le temperature aumentano troppo rapidamente perché una perforazione possa avvicinarsi anche lontanamente al mantello profondo, figuriamoci al nucleo.
La strategia scientifica consiste quindi nel cercare impronte indirette: terremoti, gravità, campo magnetico, flusso di calore e rotazione. Ognuno di questi fenomeni fornisce una parte differente dello stesso puzzle.
La variazione della durata del giorno è particolarmente preziosa perché coinvolge l'intera dinamica rotazionale del pianeta. Una forza sufficientemente grande da cambiare anche di pochi millisecondi la rotazione del mantello deve riflettere processi profondi energeticamente importanti.

Perché questa scoperta conta oltre la curiosità sui 24 ore

Comprendere l'interno terrestre aiuta a studiare l'origine e l'evoluzione del campo magnetico, la convezione del mantello, la storia termica del pianeta e le interazioni fra le sue diverse regioni.
Il campo magnetico, in particolare, dipende dai movimenti del ferro liquido nel nucleo esterno. Capire come questi flussi interagiscano con nucleo interno e mantello contribuisce quindi a costruire modelli più realistici della geodinamo.
La ricerca sulla durata del giorno non è dunque un esercizio dedicato soltanto alla precisione degli orologi. È una strada indiretta verso la comprensione di una macchina planetaria che continua a funzionare sotto la superficie da miliardi di anni.

Una Terra che accelera, rallenta e continua a raccontarsi

La nuova ricostruzione offre un'immagine affascinante: il nucleo interno oscilla rispetto al mantello, il metallo liquido del nucleo esterno esercita forze elettromagnetiche e la gravità tende a ristabilire un allineamento. Da questa interazione nascono cambiamenti così piccoli da essere invisibili alla nostra esperienza, ma abbastanza grandi da essere misurati.
Il giorno terrestre resta per noi una sequenza di 24 ore, ma dietro quella semplicità convenzionale esiste un pianeta che non ruota mai in modo assolutamente identico. Atmosfera, oceani, Luna e profondità interne partecipano tutti alla definizione del suo ritmo.
Ed è proprio nei pochi millisecondi di differenza che i geofisici possono leggere informazioni altrimenti impossibili da ottenere. Se questo genere di scoperte vi incuriosisce, raccontate nei commenti quale aspetto dell'interno terrestre vorreste comprendere meglio: la rotazione del nucleo, il campo magnetico o il modo in cui possiamo studiare una regione che nessun essere umano potrà osservare direttamente.