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La sua principale utilizzazione è in archeologia per datare i reperti costituiti da materia organica, quindi contenenti atomi di carbonio.

C avviene regolarmente in natura negli strati alti della troposfera e nella stratosfera, per la cattura di neutroni termici componenti secondari dei raggi cosmici da parte degli atomi di azoto presenti nell'atmosfera.

Il metodo del C permette di datare materiali di origine organica (ossa, legno, fibre tessili, semi, carboni di legno, ...).

Si tratta di una datazione assoluta, vale a dire in anni calendariali, ed è utilizzabile per materiali di età non più antica di 50.000 anni salvo casi particolari.

Di conseguenza finché un organismo è vivo, il rapporto tra la sua concentrazione di C e quella degli altri due isotopi di carbonio si mantiene costante e uguale a quella che si riscontra nell'atmosfera.

Le variazioni climatiche inducono inoltre cambiamenti nella biosfera, dato che i periodo più caldi portano ad una maggiore presenza di animali e piante.A partire dagli anni sessanta, sono state condotte ricerche al fine di determinare quale fosse l'esatto rapporto tra C all'interno della biosfera (effetto pool di riserva).Ulteriori complicazioni si sono aggiunte più recentemente, prima a causa dell'utilizzo dei combustibili fossili a partire dalla rivoluzione industriale dell'Ottocento, che ha introdotto nell'ambiente notevoli quantità di carbonio antico riducendo il livello di Fin dai primi anni di utilizzo della tecnica, si comprese che l'accuratezza del risultato dipendeva dall'assunto che il rapporto tra i vari isotopi del carbonio fosse rimasto costante nei millenni precedenti.Si osservano due differenti trend nelle serie di anelli degli alberi: una prima oscillazione a lungo termine, con un periodo di circa 9000 anni, che causa l'"invecchiamento" delle date rilevate negli ultimi duemila anni e il "ringiovanimento" delle date rilevate precedenti, dovuto alle fluttuazioni della forza del campo magnetico terrestre che provocano una minore o maggiore deflessione dei raggi cosmici; e una seconda oscillazione a breve termine, composta da due cicli, uno di circa 200 anni e uno di 11 anni, causata da variazioni nelle emissioni solari, che cambiano il campo magnetico del Sole e provocano corrispondenti variazioni del flusso dei raggi cosmici.Gli eventi geofisici che producono variazioni nella produzione di C sono di due tipi: inversione geomagnetica e spostamento del polo magnetico.

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