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La terra tutto di tutto

 

Collegamenti utili gratuiti

 

La terra

 

• Scienze della Natura.

  IL RETICOLATO GEOGRAFICO.

  Il reticolato geografico è il sistema di riferimento rispetto al quale viene individuata, qualsiasi essa sia, la posizione di un oggetto sulla superficie del nostro pianeta. Esso è una specie di “maglia” immaginaria che avvolge l’intera superficie terrestre; le linee che formano il reticolato geografico si chiamano paralleli e meridiani.

  I meridiani sono piani che passano per l’asse di rotazione, e perciò perpendicolari al piano dell’equatore, essi sono circoli passanti per i poli; i meridiani non sono delle vere e proprie circonferenze, infatti per meridiano geografico si intende solo una semicirconferenza compresa tra i due poli, l’altra semicirconferenza, che si trova sullo stesso piano, prende il nome di antimeridiano.  I piani contenenti l’asse terrestre, con i quali possiamo immaginare di tagliare la terra sono infiniti, ma si usa prendere in considerazione soltanto 180 piani alla distanza angolare di un grado (1°) l’uno dall’altro: per cui le semicirconferenze sono quindi 360 (180 meridiani e 180 antimeridiani). La longitudine varia, perciò, da 0° a 180° Est e da 0° a 180° Ovest rispetto al meridiano passante per Greenwich (ossia il meridiano di riferimento, che per definizione ha longitudine 0°). Pertanto si hanno 360 meridiani di grado (il 180esimo meridiano Est coincide con il 180esimo meridiano Ovest). La longitudine è l’arco di circonferenza tra il punto da posizionare e il meridiano di Greenwich misurato sul parallelo passante per il punto; essa si misura in gradi e frazioni di grado Est o West a seconda della posizione del punto rispetto al meridiano fondamentale.

  I paralleli sono circonferenze su piani perpendicolari all’asse di rotazione terrestre; tali circonferenze sono parallele all’equatore; a seconda della distanza del piano di intersezione dal centro della terra, la circonferenza individuata sarà più o meno grande e tutte le circonferenze saranno tra loro parallele. Quando il piano di intersezione passa per il centro della terra, sulla superficie terrestre si ottiene la circonferenza più lunga: l’Equatore. Come i piani che individuano i meridiani, anche i piani perpendicolari all’asse terrestre sono infiniti e, di conseguenza anche il numero di paralleli è infinito. Tuttavia si prendono in considerazione solo 180 circonferenze, la cui distanza l’una dall’altra è sempre di 1°. Perciò si dice che i paralleli sono 90 a Nord dell’Equatore e 90 a Sud. Due paralleli di grande importanza sono il Topico del Cancro (che si trova 23°27’ a Nord dell’Equatore) e il Tropico del Capricorno (che si trova a 23°27’ a Sud dell’Equatore). Perché angolo complementare all’angolo d’inclinazione dell’asse terrestre sul piano dell’eclittica (63° 33’). La latitudine varia da 0° a 90° Nord e da 0° a 90° Sud, includendo l’Equatore si hanno 180 paralleli di grado; inoltre si deve tenere presente che i due paralleli che situati al 90° a Nord e a Sud dell’Equatore non sono due circonferenze, bensì punti, e rappresentano rispettivamente il Polo Nord e il Polo Sud. La latitudine è l’arco di circonferenza compreso fra il punto che si deve posizionare e l’equatore misurato sul meridiano passante per il punto, misurato in gradi e frazione di grado Nord o Sud.

  

  Per calcolare la latitudine e la longitudine di una città bisogna eseguire una proporzione, ossia devo “tracciare” il parallelo e il meridiano che passa per la città; bisogna tenere presente che la carta geografiche è una proiezione del globo su una superficie piana, perciò devo sapere quanto vale tale misura in arco di circonferenza. Prendiamo per esempio la città di Savona, che si trova tra il 44° e il 45° parallelo:

  A     Savona              45°N                         44° S                              B          ASavona: AB = X’: 60’        Latitudine: 44°19’N ASavona: la distanza effettiva, misurata con la riga, che c’è, sull’atlante in uso, tra il punto A e Savona; AB: la distanza effettiva, misurata con la riga, che c’è tra i due paralleli sull’atlante; 60’ è la differenza che c’è  tra i due paralleli di riferimento, espressa in primi. (ovviamente tale distanza dipende dall’atlante in uso)

  8°W  A                               9°E     Savona              45°N                    C                                                  D            44° S                              B          CSavona: CD = X’: 60’        Longitudine: 8°20’ E CSavona: la distanza effettiva, misurata con la riga, che c’è, sull’atlante in uso, tra il punto C e Savona; CD: la distanza effettiva, misurata con la riga, che c’è tra i due mediani sull’atlante; 60’ è la differenza che c’è  tra i due meridiani di riferimento, espressa in primi. (ovviamente tale distanza dipende dall’atlante in uso)

   

  I MOTI DELLA TERRA.

  La terra compie diversi movimenti che fanno variare la sua posizione nello spazio rispetto agli altri corpi celesti. Uno dei movimenti principali è il moto di rotazione: il nostro pianeta gira su se stesso , più precisamente, ruota attorno a un asse passante per i poli, chiamato asse terrestre.

  La rotazione avviene da Ovest a Est, cioè in senso inverso al movimento apparente che il Sole sembra compiere nel cielo dall’alba al tramonto. La Terra impiega 23 ore, 56 minuti e 4 secondi, cioè un giorno sidereo, a compiere una rotazione completa, mentre il giorno solare è di 24 ore perché si tiene conto dello spostamento della Terra nella sua orbita.

  Il giorno sidereo rappresenta la durata effettiva della rotazione terrestre rispetto ad una stella che, data l’enorme distanza, ci invia un fascio di raggi paralleli tra loro. L’intervallo di tempo fra due culminazioni successive di una stella S su un meridiano M, esso corrisponde a una rotazione  di 360 ° e vale 23h 56’4’’    In un giorno solare, che dura 24h, la Terra deve ruotare di 360° più un angolo a corrispondente a due culminazioni successive del Sole sul meridiano M. L’angoloa equivale a circa 4’.

  
  

   

  
  

  La rotazione terrestre ha diverse conseguenze importanti:

  • in ogni luogo della Terra si alternano un periodo di illuminazione, il dì, e un periodo di oscurità, la notte; l’insieme del dì e della notte costituisce il giorno, cioè il tempo dell’intera rotazione;
  • ai Poli la Terra è più schiacciata che all’Equatore; questa particolarità della forma della Terra è dovuta alla diversa azione, ai poli e all’Equatore, della forza centrifuga dovuta alla rotazione ed esercitata nel corso di miliardi di anni (Geoide);
  • un oggetto che si muova liberamente sulla superficie terrestre viene deviato dalla forza di deviazioni di Coriolis, in questo modo la direzione iniziale varia verso destra o verso sinistra, a seconda che si trovi rispettivamente nell’emisfero settentrionale, detto boreale, o in quello meridionale, detto australe. (leggi di Coriolis e Ferrel).

   

  
  

                                        

  Per questo motivo bisogna fare distinzione tra velocità lineare (ossia lo spostamento di un corpo nello spazio da un punto A ad un punto B)e velocità angolare (ossia la distanza della Terra dal punto di rotazione). 

  La velocità angolare, ossia l’angolo descritto da un corpo nell’unità di tempo, è costante in tutti i punti della terra, infatti:

  Va =      angolo          Tempo(24 h)            360 °                 =  15°              24 h

  Va: velocità angolare Angolo: angolo descritto da un corpo Velocità angolare, ossia la distanza tra un fuso orario e un altro

   

   

  La velocità lineare cambia a seconda dei punti della terra, tant’è vero che ai Poli un corpo non “percorre” spazio, ma rimane “fermo” sullo stesso punto:

  Vl =     spazio (2P r)          Tempo(24 h)          6,28. 6.378    = 1.668 Km/h              24 h

  Vl: velocità lineare Spazio: circonferenza della terra all’Equatore Velocità lineare all’equatore

  Dalla formula si può notare che la velocità lineare è maggiore man mano che ci si avvicina all’equatore, mentre diminuisce via via che si giunge ai Poli infatti:

  Vl =     spazio (2P r)          Tempo(24 h)                  0             =      0 Km/h              24 h

  Vl: velocità lineare Spazio: circonferenza della terra ai Poli Velocità lineare ai Poli

  Si prenda la latitudine di Pavia, la velocità lineare sarà:

  Vl  Pavia =     spazio (2P r)                    Tempo(24 h)        6,28. 3189            = 834 Km/h             24 h

  Vl: velocità lineare sul 45° parallelo Spazio: circonferenza della terra al 45° parallelo N Velocità lineare a  Pavia

  La legge di Coriolis, dunque agisce solo sui corpi dotati di moto non proprio come acque di un fiume, venti e correnti marine. Un caso particolare di applicazione della forza di Coriolis è quello che riguarda i moti che si svolgono parallelamente alla superficie terrestre; la direzione in cui agisce in questo caso la forza di Coriolis è stabilita dalla legge di Ferrel, secondo cui un corpo non è dotato di movimento proprio, ma subisce una deviazione verso destra nell’emisfero boreale e verso sinistra nell’emisfero australe (come dimostrano le correnti marine del Golfo del Messico).

   

      

   

  LA TERRA GIRA INTORNO AL SOLE

  Il moto della Terra attorno al Sole è detto Rivoluzione; la durata di tale moto definisce la lunghezza dell’anno. La Terra dunque si muove su un’orbita ellittica, di cui il Sole occupa uno dei due fuochi; il punto dell’orbita più vicino al Sole si chiama perielio, quello più lontano afelio.

  Una conseguenza importante di rivoluzione terrestre è: la diversa durata del dì e della notte a seconda della latitudine e del periodo dell’anno. Ad esempio nel nostro emisfero in inverno “viene buio presto” e il Sole sorge più tardi che in estate, mentre nell’emisfero australe avviene il contrario. Ci sono però due giorni dell’anno durante i quali il dì e la notte hanno la stessa durata: sono il 21 marzo (equinozio di primavera) ed il 23 settembre (equinozio d’autunno). La durata massima del dì nell’emisfero boreale si ha il 21 giugno (solstizio d’estate); la durata minima del dì si verifica il 22 dicembre (solstizio d’inverno). Ovviamente per l’emisfero australe avviene il contrario: al solstizio d’estate corrisponde il dì più breve dell’anno e al a solstizio d’inverno quello più lungo.

  Dunque agli equinozi il circolo di illuminazione passa esattamente per i poli; il dì e la notte hanno la stessa durata in tutti i luoghi della terra. Nonostante ciò, l’intensità del riscaldamento diminuisce man mano che ci si sposta verso il poli, per la forma sferica della terra: i raggi solari giungono sempre più inclinati all’aumentare della latitudine.

  Quando la Terra si trova nell’orbita che corrisponde al solstizio d’estate il polo Nord è rivolto verso il Sole. L’illuminazione e il riscaldamento sono maggiori nei luoghi che si trovano nell’emisfero boreale, dove il dì è più lungo della notte. Nei luoghi posti a Sud dell’equatore la notte dura di più del dì. A Nord del circolo polare artico il giorno dura 24 h; al contrario al polo Sud  e nella calotta antartica è sempre notte. Durante il solstizio d’estate il mezzodì si trova allo zenit del Tropico del Cancro (cioè i suoi raggi sono perpendicolari ai luoghi che trovano sul tropico).

  Quando la Terra si trova nell’orbita che corrisponde al solstizio di inverno è il polo Sud ad essere rivolto verso il Sole. L’illuminazione e il riscaldamento sono maggiori in tutti i luoghi dell’emisfero australe, mentre nell’emisfero boreale la notte è più lunga del dì; nelle regioni antartiche il girno dura 24 h, al contrario nella calotta antartica è sempre notte. Il  Sole a mezzodì è allo zenit del Tropico del Capricorno.

  Tutto ciò è dovuto al fatto che l’asse terrestre è inclinato di 66°33’ rispetto al piano dell’orbita, ossia di 23°27’ rispetto alla perpendicolare a tale piano.

  

  

   

  Ovviamente, si può dedurre, che la quantità di calore ricevuta da ciascun punto sulla superficie terrestre varia in funzione della durata del dì. Dato che questa durata è variabile durante il moto di rivoluzione della Terra, nel corso dell’anno variano  in modo corrispondente anche i periodi più caldi e i periodi più freddi, cioè si alternano le stagioni.

  I due tropici e i due circoli polari hanno un’importanza particolare per le condizioni di illuminazione  e di inclinazione dei raggi solari nel corso dell’anno: essi dividono la superficie terrestre in 5 parti (zone astronomiche), caratterizzate da condizioni diverse di riscaldamento:

  • calotta polare artica
  • zona temperata boreale
  • zona intertropicale
  • zona temperata australe
  • calotta polare antartica

   Nelle calotte polari i raggi solari giungono sempre molto obliqui; in un  periodo dell’anno eesi non colpiscono affatto la superficie terrestre per tutte le 24h  e addirittura per più giorni consecutivi (circa 6 mesi ai poli).

   Nelle zone temperate i raggi del sole arrivano sempre più o meno obliqui. Le durate del dì e della notte possono essere molto differenti.

  Nelle zone intertropicali i raggi solari sono perpendicolari alla superficie terrestre due volte l’anno. La differenza tra il dì e la notte ( sempre nulla all’equatore) non è mai molto forte.

  

   

  I FUSI ORARI

  A causa del moto di rotazione che la terra compie da Ovest verso Est e per evitare inconvenienti legati all’uso dell’ora vera (ossia l’ora di ogni località, posta sullo stesso meridiano, riferita all’apparente moto giornaliero del Sole), la superficie terrestre è stata suddivisa in 24 spicchi, detti fusi orari, ognuno dei quali copre 15° di longitudine. Tra un fuso e quello adiacente c’è la differenza di un’ora.

  Il primo fuso rispetto al quale si calcolano le ore di tutti gli altri, è quello che ha al centro il meridiano che passa per la località di Greenwich; al suo opposto si trova il tredicesimo fuso, che è diviso a metà dalla linea di cambiamento di data; per cui le due parti del tredicesimo fuso hanno la stessa ora, ma di un giorno diverso: a Est, cioè verso le Americhe, è il giorno precedente a quello in cui ci trova ad Ovest, cioè verso l’Asia.

   

  

  LE CARTE GEOGRAFICHE

  La carta geografica è una rappresentazione approssimata, ridotta e simbolica di un determinato territorio; approssimata perché non è uguale alla realtà, in quanto la superficie sferica della terra non può essere sviluppata in piano senza subire delle deformazioni; ridotta perché è prodotta in scala; simbolica perché è ricca di segni convenzionali  utili per leggere la carta.

  Per rappresentare in piano il reticolato geografico, e dunque la superficie terrestre, si usano vari sistemi, detti proiezioni geografiche. Essi si distinguono in proiezioni pure, modificate, convenzionali.

  Dato che non è possibile rappresentare la Terra con le sue vere dimensioni, le  carte geografiche utilizzano delle scale di riduzione, cioè il rapporto tra le lunghezze misurate sulla carta e quelle corrispondenti sul terreno. Ad esempio, se un tratto lungo 1 km nella realtà sulla carta con un segmento lungo 1 cm, il rapporto tra le due grandezze è 1cm/1km, cioè 1 cm/100.000 cm. Cioè 1/100.000. Le lunghezze reali sono state ridotte di 100.000 volte sulla carta: si dice che la scala è “uno a centomila” e si scrive 1:100.000.

  Le carte geografiche possono essere classifica in base alla loro scala o la loro contenuto.

  In base alla scala di riduzione, le carte si classificano:

  • piante o mappe: con scala maggiore di 1:10.000
  • carte topografiche: con scala compresa tra 1:10.000 e 1: 150.000
  • carte corografiche: con scala compresa tra 1: 150.000 e 1:1.000.000
  • carte geografiche: propriamente dette con scala minore di 1:1.000.000

  In base al contenuto, le carte si classificano:

  • carte generali: (carte fisiche, politiche e fisico-politiche)
  • carte speciali: (sono le carte costruite per un particolare scopo, come quelle nautiche o aeronautiche)
  • carte tematiche: ( sono le carte  che mettono in risalto un particolare tema, come le carte climatiche, quelle della vegetazione, quelle economiche).

   

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La terra tutto di tutto

 

 

SCIENZE NATURALI

 

OBIETTIVI FORMATIVI GENERALI

 

Lo studio delle scienze naturali, nel percorso liceale, mira a conseguire conoscenze disciplinari e metodologie tipiche delle scienze della Natura, in particolare delle scienze della Terra, della chimica e della Biologia. Queste aree disciplinari, seppur diverse tra loro, sono strettamente accomunate da una stessa dimensione                     di “ osservazione e sperimentazione”.
L’acquisizione di questo metodo, secondo le particolari declinazioni che esso ha nei vari ambiti, unitamente al possesso dei contenuti disciplinari fondamentali, costituisce l’aspetto formativo e orientativo dell’apprendimento/ insegnamento delle scienze. Questo è il contributo specifico che il sapere scientifico può dare all’acquisizione di ”strumenti culturali e metodologici per una comprensione approfondita della realtà”.  

 

OBIETTIVI  SPECIFICI BIENNIO

 

• Organizzare in modo sistematico le conoscenze spesso frammentarie acquisite nel corso della scuola media
• Acquisire una metodica di lavoro razionale nello studio dei fenomeni naturali
• Ricercare un filo conduttore comune capace di far cogliere l’unitarietà del sapere scientifico
• Esporre con chiarezza e proprietà di linguaggio quanto appreso

 

OBIETTIVI SPECIFICI TRIENNIO

• Imparare ad “orientarsi” nella lettura di un testo scientifico e di riviste specializzate
• Collegare il sapere scientifico con il vivere quotidiano
• Stabilire particolari collegamenti con le altre discipline quali la matematica e la fisica senza trascurare tuttavia le discipline letterarie in grado di potenziare le capacità espressive
• Saper approfondire in modo autonomo alcuni temi di attualità scientifica legati  a contenuti disciplinari svolti anche negli anni precedenti.

 

 

METODOLOGIA

Sarà privilegiato l’approccio tematico anziché sistematico mettendo in risalto i concetti fondamentali e facendo anche continui riferimenti all’esperienza di vita quotidiana degli alunni.
Le lezioni saranno tenute in maniera semplice ma rigorosa, cercando di stimolare il coinvolgimento degli alunni favorendo un’attiva partecipazione al lavoro scolastico.

STRUMENTI

 

Lo studio sarà realizzato usando innanzitutto i  manuali in adozione. L’utilizzo del laboratorio sarà finalizzato all’apprendimento di semplici tecniche sperimentali e costituirà un valido supporto per l’insegnamento delle varie discipline. Come integrazione del programma saranno proposte alcune visite guidate su temi inerenti gli argomenti trattati.

 

 

CONTENUTI DISCIPLINARI E LORO SCANSIONE

Si conviene di fissare un complesso di argomenti fondamentali considerati irrinunciabili di cui i discenti dovranno avere una conoscenza sufficiente:

 

CLASSE I SCIENTIFICO

 

• La Terra nello spazio: l’ambiente celeste, il sistema solare.
• La rappresentazione  della superficie terrestre.
• La Terra come sistema: atmosfera e idrosfera.
• La  Terra solida: composizione e dinamica.

 

CLASSE II SCIENTIFICO

• basi chimiche della cellula: acqua, molecole organiche - la cellula - scambi cellulari
• metabolismo: respirazione, fotosintesi - riproduzione sessuata e asessuata - mitosi - meiosi
• Mendel: leggi di Mendel - Determinazione del sesso

 

CLASSE III SCIENTIFICO

• D.N.A. - Codice genetico - Sintesi proteica
• Darwin
• anatomia e fisiologia umana
• anatomia e fisiologia vegetale
• ecologia
• cenni di sistematica

 

CLASSE IV SCIENTIFICO

• le trasformazioni della materia
• leggi dei gas
• nomenclatura - peso atomico - numero atomico – mole
• esercizi stechiometrici – atomo – tavola periodica – legami chimici – formule di struttura
• reazioni chimiche: ossidoriduzione, acido-base
• cinetica – equilibrio chimico – idrolisi – soluzioni
• elettrochimica – cenni di radiochimica
• chimica organica: i principali gruppi funzionali – la nomenclatura organica

CLASSE V SCIENTIFICO

I contenuti disciplinari si articolano in due moduli:uno di Astronomia e l’altro di Geologia ed qualche argomento scelto  tra  i moduli  di Idrosfera, Atmosfera, Geomorfologia,

Terra e uomo
Astronomia

• sfera celeste – coordinate celesti
• misure delle distanze stellari – stelle – spettri stellari
• galassie – universo in espansione
• sistema solare – cenni sui pianeti
• luna: moti – eclissi
• terra: rotazione – rivoluzione

Geologia

• minerali – rocce – cicli delle rocce
• vulcani – terremoti – tettonica a placche
• orogenesi – storia della vita sulla terra

Idrosfera

• mare – le maree – le correnti
• fiumi – ghiacciai – laghi
• le acque sotterranee – falde freatiche

Atmosfera

• composizione e struttura dell’atmosfera – ozono
• i venti – circolazione generale nella bassa e nell’alta troposfera
• nebbia – nuvole – le precipitazioni
• effetto serra – clima

Geomorfologia

• la degradazione delle rocce – erosione
• il suolo
• il paesaggio fluviale e lacustre
• il paesaggio glaciale
• i deserti
• la costa

La terra e l’uomo

• modificazioni del paesaggio
• rischio vulcanico – terremoti – alluvioni
• le risorse del pianeta terra
• inquinamento e dissesto ambientale
• il problema demografico
• equilibrio sostenibile

 

VERIFICHE E VALUTAZIONI

Per quanto riguarda le verifiche orali si concorda di effettuarne di norma almeno due, abbastanza impegnative, tali da consentire una sufficiente comprensione del grado di conoscenza acquisita. In caso di valutazioni non adeguate tale numero potrà essere ulteriormente aumentato in modo da permettere un eventuale recupero dell’alunno. Inoltre, tenuto conto che nel nuovo esame di stato sono previste prove scritte  per tutte le discipline (3ª prova), si ritiene di effettuare e valutare qualche esercitazione in tal senso per quadrimestre con quesiti implicanti brevi risposte.
Fermo restando l’utilizzo per le valutazioni della griglia di istituto allegata al presente POF, si concorda di attribuire un giudizio di netta insufficienza nel caso di conoscenze molto lacunose, frammentarie e di una incostante e passiva partecipazione alle lezioni, incrementando la positività della valutazione in relazione alla maggiore padronanza lessicale, di contenuti, di sintesi e di capacità di collegamento logico. Degli esiti di tali verifiche si dovrà, al termine delle stesse, dare una informazione chiara, precisa e se possibile, adeguatamente motivata.
Nel valutare, pertanto si terranno in debito conto i seguenti requisiti:

• partecipazione regolare alle lezioni
• progressiva acquisizione di un linguaggio scientifico corretto ed adeguato
• capacità di relazionare in maniera sintetica quanto studiato, ricorrendo, se necessario, all’utilizzazione di questionari e test
• privilegiare i dati concettuali su quelli nozionistici
• si valuterà inoltre in maniera sostanziale la sistematicità e la serietà dell’applicazione nel corso del ciclo di studi, tenendo conto parimenti, quando ciò sarà possibile, delle situazioni socio-ambientali capaci di incidere in maniera più o meno positiva sul rendimento dello studente.

 

 

ATTIVITÀ’ DIDATTICHE INTEGRATIVE

 

Le attività integrative saranno definite in itinere in relazione alle risorse attivabili .

 

 

 

Progetto di conservazione EXSITO

Il progetto prevede la partecipazione e la gestione di un ruolo all’interno di un workin’group di conservazione exsito, di alcune specie di piccoli pesci d’acqua dolce ESTINTI in Natura.
I W.G. sono delle associazioni formate da istituzioni pubbliche e private che focalizzano il proprio interesse su una, o poche specie strettamente correlate, in grave pericolo d’estinzione o già estinte in Natura.
 Il W. G. è strutturato gerarchicamente e presenta dei responsabili a vari livelli;  nazionale, internazionale e continentale. I responsabili si occupano della “gestione” dei pool presenti ai vari livelli, al fine di ottimizzare il mantenimento, la conservazione e la diffusione dei pool delle specie in questione.
Finalità generali:
la finalità fondamentale del singolo W.G. è la conservazione  del pool genetico, intendendo con questa accezione, la conservazione sia della tipicità che della variabilità  genetica della specie interessata. Ovviamente, tale sforzo di conservazione, è anche volto ad un possibile ed auspicabile reinserimento in Natura.
Nel caso specifico l’attenzione è concentrata su alcune piccole specie di pesci d’acqua dolce, vivipari, originari di caratteristici laghi carsici del Messico (xenote). Questi piccoli laghi formano degli ecosistemi antichi e isolati, dove nel tempo si sono create delle specie e degli ecosistemi unici che però, proprio per la loro unicità, sono particolarmente esposti a molteplici azioni di disturbo antropico, che in molti casi ha causato l’estinzione di queste specie in natura. Rendendo necessario lo sviluppo di progetti di conservazione exsito.
Finalità specifiche:
Nel tentativo di costruire una consapevolezza scientifica diffusa e multidisciplinare, la partecipazione a un W.G.  degli studenti  contribuisce ad un approccio sperimentale – laboratoriale  a problematiche importanti  come la conservazione delle specie e della biodiversità, alla conservazione di particolari ecosistemi, concetti di cui spesso si parla senza purtroppo comprenderli realmente. Nella finalità di fornire un esempio visibile e manipolabile della costituzione degli ecosistemi e delle loro caratteristiche fondamentali, rendendo ognuno di questi singoli aspetti condiviso o condivisibile con l’intera comunità del W.G. sia a livello Nazionale che Internazionale.

Classi coinvolte :
Proprio per la sua multidisciplinarità il progetto può coinvolgere tutte le classi ponendo in ogni classe una particolare attenzione ad aspetti diversi del carico di lavoro previsto.

Analisi degli aspetti teorici :
I concetti di biodiversità, variabilità e pool genico. Le modalità di formazione delle specie. I ruoli delle istituzioni pubbliche e private al moderno concetto di conservazione (classi II,III)
 Le particolarità geologiche delle zone di provenienza (classi I e V).

Gestione della parte laboratoriale-sperimentale:
L’osservare direttamente e sperimentare personalmente la gestione di un MICROCOSMO complesso come un acquario, comporta necessariamente l’osservazione , l’interpretazione e la manipolazione degli innumerevoli componenti ; Fisici, Chimici e Biologici che costituiscono questo piccolo ecosistema artificiale (classi II, III e IV).

Gestione dei rapporti con i membri del W.G.:
Gestire e rendere visibile la partecipazione ad un w.g. di una Scuola Pubblica, costruire e mantenere rapporti via e-mail ai vari partecipanti al W.G. sia a livello Nazionale che superiore (in Inglese), partecipare ai blog specifici (tutte le classi).

 

Fonte: www.liceovarchi.it/

 

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La terra tutto di tutto

 

 

Le Scienze della Terra.

 Lo studio del nostro pianeta implica:

• la continua ricerca di luoghi in cui abitare;
• la necessità di ricavare dall’ambiente circostante risorse necessarie o utili per vivere;
• il desiderio di sapere e di esplorare, la curiosità innata nell’uomo;

 

 Scoprire la natura, la struttura profonda, i “meccanismi” che fanno muovere il pianeta
Ricostruire la storia di un passato che si perde in ere lontanissime
Interessamento prima occasionale, poi sistematico e scientifico:
intuizioni geniali di alcuni studiosi come Pitagora, Plinio, Leonardo da Vinci
 

Grazie all’invenzione di strumenti e mezzi di osservazione e studio, nel ‘700 - ‘800
nasce la GEOLOGIA = “discorso sulla Terra” =
la scienza che studia l’evoluzione della Terra e
i processi naturali che avvengono al suo interno e sulla sua superficie.

Dal ramo della Geologia, ormai fiorita nel ‘900, si sviluppano altre discipline “di frontiera”, nate al confine con altre scienze, come la GEOFISICA, la GEOCHIMICA o la PALEONTOLOGIA, che insieme alla geologia stessa costituiscono la Geonomìa, che mostra competenze puramente conoscitive, ma anche di interesse applicativo.

Le Scienza della Terra vengono definite in questo modo per almeno tre motivi:

1. come ogni scienza affianca l’aspetto descrittivo all’aspetto sperimentale per l’analisi dei processi chimici,  fisici e biologici. La conoscenza scientifica inizia dall’osservazione di fenomeni reali e dei loro intrecci, quando l’uomo si pone delle domande circa la natura circostante; seguono poi ipotesi, leggi e infine teorie scientifiche universalmente valide (metodo scientifico).
2. tiene in considerazione l’aspetto geologico del rapporto uomo-Terra, cercando di analizzare la concezione umana e la realtà fisica (fonti di energia e materie prime) per una gestione razionale delle risorse.
3. analisi dei problemi ambientali più o meno imprevisti e calamitosi, dei rischi irreversibili geologici e delle conseguenze dell’attività umana sull’ambiente naturale.

Esse appartengono, comunque, all’insieme delle Scienze naturali, definite così perché hanno come oggetto di studio il mondo materiale, organico e inorganico, diversamente dalle Scienze umane che hanno come oggetto specifico l’attività dell’uomo.

La Terra come sistema integrato.
La moderna Geologia ha come scopo la ricostruzione dell’intera evoluzione della Terra. La Terra, costituita da una grande varietà di materiali, non è un semplice aggregato ma è un sistema integrato = un insieme di componenti, ciascuno con una propria individualità, che interagiscono, però, strettamente tra loro attraverso una complessa serie di processi fisici, chimici e biologici.
Nel caso del sistema  Terra tali componenti si possono considerare come involucri a stretto contatto tra loro:
1.      la TERRA SOLIDA (litosfera): massa costituente la maggior parte del pianeta, formata essenzialmente da minerali e rocce. Si estende dalla superficie delle terre emerse sino al fondo degli oceani, ancora in profondità per decine di km.
2.      l’IDROSFERA: coltre di acque che ricopre il 71% della superficie del pianeta con oceani, mari, acque dolci dei fiumi, dei laghi e del sottosuolo.
All’idrosfera appartiene anche la CRIOSFERA, cioè l’insieme delle acque allo stato solido delle grandi calotte glaciali.
3.      l’ATMOSFERA: involucro gassoso che avvolge e protegge la terra e che si manifesta in modo vistoso nei grandi ammassi e vortici di nubi.
4.      la BIOSFERA: insieme degli organismi viventi presenti in terraferma, mare e atmosfera.

Questi involucri sono andati via via formandosi nel corso della lunga storia della Terra e sono legati indissolubilmente da una serie di complesse interazioni in equilibrio dinamico, un equilibrio che viene rinnovato continuamente.

 

I metodi e gli strumenti di studio.
Le numerose discipline in cui si articolano le Scienze della Terra richiedono strumenti sempre più precisi e in grado di approfondire l’oggetto di analisi. Ecco alcuni esempi:

• rilevamento geologico: raccolta di dati, misure, osservazioni “sul terreno”.
• Analisi in laboratorio (microscopio ottico ed elettronico).
• Aerofotografie e immagini via satellite (telerilevamento) per rilevare le caratteristiche più o meno superficiali della litosfera, dell’idrosfera e dell’atmosfera.
• Ultrasuoni per penetrare nelle profondità dell’idrosfera.
• Navi oceanografiche per prelevare addirittura campioni di rocce dai fondali oceanici e per studiarne l’evoluzione.
• Indagini geofisiche (in particolar modo sismiche) per studiare l’interno del nostro pianeta la cui struttura e dinamica influenza i fenomeni geologici superficiali.

Aspetti geologici dei rapporti tra l’uomo e la terra.
Le comunità umane trovano nel pianeta le risorse per la loro sopravvivenza e per le attività in continua crescita. Talvolta, però, si crea una situazione di competizione tra l’uomo e l’ambiente fisico in cui esso vive: in queste circostanze si parla di problemi ambientali.
Questi ultimi sono generalmente riferiti a

• Fonti di energia non rinnovabili
• Fonti di energia rinnovabili
• Materie prime

Le fonti di energia non rinnovabili.
Le fonti di energia più sfruttate dall’uomo sono rappresentate da alcuni materiali che si sono accumulati attraverso processi geologici della durata di alcune decine di milioni di anni. Tali processi sono tuttora in atto, ma seguendo una rapidità nettamente inferiore alla rapidità con cui  i materiali stessi vengono consumati dall’uomo. Dal momento che tali sostanze sono in via di esaurimento, si dicono non rinnovabili. Le principali fonti non rinnovabili sono:

• I combustibili fossili (carbone, petrolio, gas naturale) che per mezzo della combustione producono energia;
• I combustibili nucleari (uranio e torio) che, attraverso il processo fisico del decadimento radioattivo (fissione), si trasformano lentamente in altri elementi e liberano, così, energia.

Le fonti di energia rinnovabili.
Il problema sempre più sentito delle fonti di energia in via di esaurimento ha indotto alla ricerca di fonti di energia rinnovabili, cioè non esauribili.
·         L’energia geotermica: associata al flusso di calore che continuamente risale dall’interno della Terra. Tale energia non è propriamente rinnovabile, ma è certo che il calore interno del  pianeta continuerà ad esistere molto a lungo.
·         L’energia solare: tiene in continua vita e attività l’atmosfera, l’idrosfera e la biosfera. L’applicazione è tuttora abbastanza costosa a livello privato e industriale ma in fase di espansione.
·         L’energia idraulica: si ottiene facendo compiere un salto forzato all’acqua raccolta sul fondo di valli chiuse da sbarramenti artificiali (dighe) .
·         L’energia delle maree.
·         L’energia eolica: utilizza direttamente la forza dei venti.
·         L’energia delle biomasse: materia organica (vegetale e animale) presente nella biosfera, utilizzata come combustibile da ardere.

Materie prime dalla litosfera.
Oltre alle fonti di energia l’uomo trova in natura anche fonti di materie prime, cioè di quei materiali che, usati direttamente, così come si presentano, oppure dopo opportune trasformazioni, sono alla base di molteplici attività. Come le risorse di energia, anche quelle di materie prime sono un prodotto dell’incessante attività del pianeta (RISORSA: quantità di un certo materiale disponibile sulla Terra. RISERVA: quantità di risorsa che può essere sfruttata con mezzi disponibili).
Ad esempio, i giacimenti  minerari sono concentrazioni locali, in superficie o all’interno della crosta terrestre, di materiali economicamente sfruttabili:

• Accumuli di idrocarburi e di carboni fossili, benché siano considerati risorse energetiche.
• Rocce sedimentarie di materiali diversi, accumulati per il movimento di sostanze dovuto a venti, maree, corsi d’acqua…(à le risorse sono legate alla propria litogenesi).
• Rocce magmatiche, formate per il raffreddamento del magma che risale dall’interno alla superficie della Terra durante un’eruzione vulcanica (es.granito).
• Giacimenti di grande interesse industriale (ferro, piombo, zinco, rame e oro).
• Giacimenti di pietre preziose (diamanti, smeraldi, topazi, rubini).

Le nuove frontiere sono attualmente i fondi oceanici, sui quali sono stati rilevati noduli polimetallici, ricchi  di manganese, ferro, cobalto, nichel…. Anche se lo sfruttamento di tali risorse è tuttora assai difficile, le risorse sono immense.

Lo studio dei problemi ambientali.
Nel campo di indagine delle Scienze geologiche rientrano i problemi ambientali. Tra questi ricordiamo

• i rischi geologici, come quello sismico o quello vulcanico
• i rischi legati ai fenomeni franosi e all’erosione costiera, due gruppi di processi naturali che però sono spesso innescati da interventi antropici sul territorio effettuati ignorando ogni conoscenza geologica e che inducono alla perdita totale del suolo.
• la desertificazione.
• l’inquinamento dell’atmosfera e dell’idrosfera, che sta assumendo dimensioni planetarie. L’immissione non regolata e razionale, nell’aria e nelle acque, di sostanze in quantità e concentrazioni tali da modificare notevolmente la biosfera, produce conseguenze assai dannose e irreversibili.

Conoscere la Terra per viverci meglio.
Il rapporto uomo-natura sta assumendo spesso aspetti di conflitto: ciò accade quando le attività dell’uomo ignorano i processi naturali che regolano gli equilibri nel sistema Terra. Nel caso dello sfruttamento delle risorse, per esempio, la mancanza di una pianificazione globale ci sta ponendo di fronte a due aspetti drammatici: il graduale esaurimento delle risorse (per quelle non rinnovabili o rinnovabili in tempi molto lunghi) e l’impatto ambientale legato al recupero e alla lavorazione delle materie prime.
Un corretto rapporto uomo-pianeta si deve basare sulla conoscenza e sul rispetto dei processi che guidano l’evoluzione naturale del pianeta, di cui siamo parte integrante, soggetti ma anche oggetti.

 

 

IL PIANETA TERRA

• GEODESIA: scienza che studia la forma della Terra, le sue dimensioni e i metodi per determinare la posizione dei punti sulla sua superficie
• GEOGRAFIA
• GEOGRAFIA ASTRONOMICA
• SCIENZE DELLA TERRA

 

 

 
dipendono dalla forma,                                                                              influenzano i fenomeni
dalle dimensioni e dai                                                                                 fisici e biologici operanti
movimenti del nostro pianeta                                                                     sulla superficie terrestre
nello spazio

 

La forma della Terra.

La forma della Terra non può essere determinata matematicamente, ne è perfettamente identificabile con quella di un solido geometrico: è una forma del tutto propria e particolare.

I popoli delle civiltà più antiche, nell’impossibilità di abbracciare con lo sguardo diretto l’intera forma della Terra, ebbero l’idea che essa fosse piana e poco estesa, simile a un grande disco circondato dall’oceano e limitato superiormente dalla cupola del firmamento.
L’area che riusciamo ad abbracciare con lo sguardo è sempre limitata da una linea grossolanamente circolare, cha chiamiamo orizzonte sensibile, lungo la quale sembra che la volta celeste si congiunga con il suolo o con il mare.

Nel V sec. a.C. Pitagora, su presupposti teorici, giunse al riconoscimento della sfericità della Terra.

Il Medioevo rivide l’idea della Terra piatta farsi strada, ma nell’Umanesimo, con la riscoperta degli studi di Aristotele  e Tolomeo, si confermò la forma sferica.
  Lo sviluppo delle conoscenze seguì il presente iter:

• Curvatura della superficie terrestre
• Sfericità d’insieme del pianeta
• Forma ellissoidale della Terra
• Definizione di un solido speciale, detto geoide.

Ecco le prove di valore storico che documentano la sfericità della Terra:

1. l’orizzonte va aumentando di diametro con il crescere dell’altitudine del punto di osservazione. L’orizzonte sensibile limita la porzione di superficie terrestre che riusciamo ad abbracciare con lo sguardo, in ogni direzione intorno a noi. Poiché la Terra ha una forma curva e convessa, questo limite è dato dalla linea lungo la quale le visuali dell’osservatore sono tangenti alla superficie terrestre; quindi, l’orizzonte sensibile si presenta come un circolo che aumenta di estensione con l’aumentare dell’altezza del punto di osservazione.

2. i raggi di una stessa stella incidono in angoli diversi sui vari luoghi della Terra. L’altezza della Stella Polare, ossia l’angolo che i suoi raggi formano con il piano dell’orizzonte, varia col variare della posizione dell’osservatore sulla superficie terrestre. L’altezza aumenta se ci si sposta verso Nord e diminuisce, fino a che la stella scompare del tutto, se si procede verso sud. Se la Terra non fosse pressoché sferica, l’altezza della Stella Polare sarebbe sempre la stessa in ogni punto della superficie terrestre.

3. la gravità agisce approssimativamente secondo i raggi di una sfera. Diversi valori della forza di gravità stanno a testimoniare che vari punti della superficie terrestre si trovano a diversa distanza dal centro (à osservazioni gravimetriche).
4. l’analogia con gli altri pianeti.
5. durante le eclissi di Luna, la Terra si interpone tra il Sole e la Luna e proietta su quest’ultima un’ombra dal contorno pressoché circolare.

Naturalmente, quando si parla della sfericità della Terra, non si tiene conto delle irregolarità della superficie, che alterano la forma geometrica in modo impercettibile rispetto alla superficie, al volume e alla massa totali: il monte Everest (8 872 m) corrisponde a 1/700 del raggio terrestre.

Se la Terra fosse omogenea e immobile, la sua forma sarebbe una sfera perfetta: in realtà, essa non è omogenea ed è caratterizzata da un moto di rotazione attorno al proprio asse. La forza centrifuga che si genera determina una progressiva deformazione del pianeta, deprimendolo ai poli e rigonfiandola lungo il piano equatoriale, ossia in corrispondenza del piano perpendicolare all’asse e passante per il suo centro.

La forma che ne risulta è poco dissimile da quella di un ellissoide di rotazione (o sferoide), un solido che si ottiene facendo ruotare idealmente un’ellisse attorno al suo asse minore.
L’asse minore dell’ellissoide terrestre è identificabile con la distanza fra i due poli (asse polare), mentre asse maggiore dovrebbe corrispondere al diametro dell’Equatore terrestre, ossia al diametro della circonferenza determinata dall’intersezione di un piano perpendicolare all’asse, e passante per il centro, con la superficie della Terra. Recenti studi hanno dimostrato che l’equatore non è perfettamente circolare, pertanto si potrebbe parlare di ellissoide a tre assi, nel quale i due assi equatoriali differiscono per poche centinaia di metri.
In base agli studi geodetici si è deciso di identificare la forma del nostro pianeta con quella di un solido la cui superficie è perpendicolare in ogni suo punto alla direzione del filo a piombo; al corpo delimitato da tale superficie è stato dato il nome di geoide.
La superficie del geoide è equipotenziale, poiché in ogni punto è uguale il lavoro compiuto per allontanare a distanza infinita un determinato oggetto.
Teoricamente il geoide può essere immaginato come la figura che la Terra assumerebbe se si considerasse come parametro il livello medio del mare, colmando le eventuali depressioni e cancellando tutti i rilievi.
Rispetto all’ellissoide, il geoide si presenta un po’ rigonfio in corrispondenza dei continenti e leggermente depresso in corrispondenza degli oceani (la differenza è di circa 120 m). Per utilizzare il termine “ellissoide” bisognerebbe parlare di un poliedro terrestre, cioè di un ellissoide sormontato da rilievi che hanno posizioni ed altitudini conosciute.
Le alterazioni della superficie conferiscono alla Terra un aspetto piriforme.
  
Le dimensioni della Terra.
Non appena fu risolto il problema della forma della Terra, lo studio si concentrò sulle dimensioni del pianeta: Eudosso di Cnido e Dicearco da Messina realizzarono formule e calcoli appositamente per determinare le dimensioni della Terra, Eratostene di Cirene, invece, determinò la lunghezza della circonferenza meridiana terrestre, tenendo conto dell’ampiezza degli angoli che i raggi del sole formano con la superficie terrestre.
Nel 1671 l’astronomo Picard misurò l’arco di meridiano (circolo massimo passante per i poli) congiungente Amiens con Mahoisine (Parigi).
Oggi non ci si limita a formule geometriche o trigonometriche, ma si utilizzano anche strumenti ottici ad alta precisione e le osservazioni geodetiche.

Dalla misura della Terra alla misura degli oggetti.
Lo schiacciamento polare della Terra era già stato messo in evidenza verso la fine del XVII secolo, mediante osservazioni sul moto oscillatorio  del pendolo compiute dall’astronomo francese Richer: dopo aver regolato un pendolo a Parigi, lo trasferì nella Guaiana francese e si accorse che presentava oscillazioni più lente.
Poiché il periodo T di oscillazione di un pendolo è inversamente proporzionale al valore dell’accelerazione gravitazionale (T = 2п √l/g), il fenomeno fu attribuito alla diminuzione della forza gravitazionale nella zona equatoriale.
  Le più recenti misure astrogeodetiche hanno permesso di determinare i dati riportati nella tabella, cioè le dimensioni approvate dall’Unione Geodetica Internazionale, che ha deciso di assumere come forma della terra il cosiddetto ellissoide internazionale (ottenuto mediando i rigonfiamenti e le depressioni della superficie terrestre e utilizzando come riferimento il geoide).
 Le dimensioni della Terra costituiscono la base del Sistema Metrico Decimale, fissato nel 1793 dall’Accademia delle Scienze di Parigi: è stato così stabilita l’unita del metro, definito come la 40milionesima parte del meridiano terrestre. Il campione, in iridio e platino, è indeformabile, non attaccabile dagli agenti atmosferici, conservato alla T di 20 °C , nell’Archivio Nazionale di Pesi e Misure di Parigi.
 Bisogna tener presente, però, del fatto che

1. i meridiani non sono perfettamente uguali tra loro.
2. a causa dei cambiamenti morfologici della Terra, la lunghezza di un meridiano non si mantiene costante nel tempo.

 Quindi, è stato stabilito dagli scienziati metrologi, come nuovo metro più rigoroso, la distanza percorsa nel vuoto dalla luce di un laser a elio-neon nell’intervallo di tempo di 1/299 792 458 di secondo.          

secondo l’ellissoide internazionale
Raggio max equatoriale (a)	m	6 378 388
Raggio min polare (b)	m	6 356 912
Schiacciamento polare (a-b)/a		1/297
Superficie tot. della Terra	Km2	510 000 000
Superficie delle terre emerse	Km2	149 400 000
Superficie degli oceani	Km2	360 700 000
Massa della Terra	g	5,976 . 1027
Massa volumica della Terra (densità)	g/cm3	5,52
Accelerazione di gravità sulla superficie terrestre	m/sec2	9,81 (valore normale)

              Le coordinate geografiche e le coordinate celesti.
Per poter localizzare un punto sulla superficie terrestre, si è assunto un sistema di riferimento preciso: su una sfera, detta sfera terrestre, figura dalla quale la Terra discosta di poco, si è tracciato un reticolato geografico, costituito da una rete di linee immaginarie.
Ecco le linee che sono state identificate:

• asse terrestre: luogo geometrico dei punti per cui è nulla la forza centrifuga.
• equatore: circonferenza massima equidistante dai poli, ottenuta sezionando la Terra con un piano perpendicolare all’asse terrestre, passante per il centro del pianeta. L’equatore divide la Terra in due emisferi: quello settentrionale o boreale, dalla parte del Polo Nord e quello meridionale o australe, dalla parte del Polo Sud
• meridiano: semicirconferenza definita sezionando la superficie terrestre con un piano perpendicolare all’equatore e contenente l’asse terrestre. Ciascun meridiano presenta il suo corrispondente antimeridiano.
• parallelo: circolo individuato sezionando la superficie terrestre con piani paralleli all’Equatore.

Naturalmente, essendo delle linee immaginarie, i paralleli e i meridiani sono in numero infinito; tuttavia si prendono in considerazione i meridiani di grado e i paralleli di grado, cioè quelli tracciati a distanza di un grado l’uno dall’altro: pertanto, i meridiani di grado sono 360 e i paralleli di grado sono 180, 90 dei quali a Nord e 90 a Sud dell’Equatore, comprendendo i due Poli, che non sono circoli veri e propri, bensì punti.

Il reticolato geografico permette di individuare la posizione assoluta di un punto sulla superficie terrestre, non quella relativa alla posizione dell’osservatore.
Così sono state definite le coordinate geografiche:

1. latitudine: (corrispondente all’ordinata) = distanza angolare di un punto dall’Equatore. Essa può essere Nord o Sud.

Corrisponde all’ampiezza dell’angolo al centro della Terra, che sottende l’arco di meridiano congiungente il punto considerato con l’Equatore.
È 0° all’Equatore; è 90° al valore massimo ai poli.

2. longitudine: (corrispondente all’ascissa) = distanza angolare di un punto da un meridiano, misurata sull’arco di parallelo che passa per quel punto. Essa può essere Est o Ovest. Come meridiano di riferimento si considera quello passante per Greenwich (Londra) oppure quello di Monte Mario (Italia), distante dal precedente di 12° 27’ Est.

Corrisponde all’ampiezza dell’angolo al centro della Terra, che sottende l’arco di parallelo congiungente il punto considerato con il meridiano di riferimento.
È 0° al meridiano di riferimento; è 180° al valore massimo sull’antimeridiano corrispondente.

A causa dello schiacciamento polare, la lunghezza dell’arco di un grado di latitudine (o di meridiano) va crescendo dall’Equatore ai poli e si è calcolato che in media è 111,121 km. La sua sessantesima parte, cioè 1852 m, rappresenta la lunghezza dell’arco di meridiano di 1’ e corrisponde al miglio marino e geografico (miglio terrestre=1609m).
La lunghezza di un grado di longitudine è estremamente variabile perché i paralleli non sono uguali fra loro: tale lunghezza di un parallelo varia da 111,324 km all’Equatore e si riduce a 0 ai poli.

Le coordinate celesti servono per stabilire la posizione assoluta degli astri sulla Sfera celeste, come la latitudine e la longitudine per i punti della superficie terrestre.
Basta immaginare la Terra come puntiforme e pensare che sulla Sfera celeste siano tracciati meridiani e paralleli, in modo tale da definire le coordinate celesti corrispondenti alla latitudine e alla longitudine:

• declinazione celeste: distanza angolare fra l’astro considerato e il piano dell’Equatore.
• ascensione retta: distanza angolare dell’astro dal meridiano celeste che passa per il cosiddetto  “punto g ”* (o punto di Ariete), scelto come meridiano iniziale o fondamentale sulla Sfera celeste.

 Sarebbe necessario stabilire la distanza lineare dal nostro pianeta, per avere una terza coordinata che relazioni l’astro considerato alla Terra.

• Punto g : punto sulla Sfera celeste in cui si trova il Sole nell’equinozio di primavera (21 marzo). Il punto diametralmente opposto, dove si trova il Sole nell’equinozio d’autunno (21 settembre) è detto punto w (punto omega).

 I movimenti della Terra.

La Terra si muove nello Spazio con moti simultanei, ma differenti per velocità e durata.

 

I diversi tipi  di moto terrestre.	Durata	Effetti geografici	Effetti geologici
	Relativamente breve	Sì, molto importanti.	No.
	Tempi lunghi	Sì (non rilevabili nel corso di una vita umana).
	Insieme al Sole e alla Galassia	Non si conoscono effetti di un certo rilievo.

 

 IL MOTO DI ROTAZIONE.

Moto che la Terra compie intorno al proprio asse, da Occidente verso Oriente, cioè in senso inverso rispetto all’apparente moto diurno della Sfera celeste e del Sole. Anche se non si tratta di un moto perfettamente uniforme (orologi atomici assai precisi testimoniano che non lo sia), il moto di rotazione si considera uniforme e della durata di 23h 56 m 4s, cioè un giorno sidereo.
Comunemente per giorno si intende il periodo che la Terra impiega per compiere una rotazione attorno al proprio asse; a seconda che tale rotazione venga analizzata facendo riferimento alle stelle o al Sole, si deve fare la distinzione tra
-    giorno sidereo, considerato il vero periodo della rotazione terrestre:  tempo occorrente per avere due passaggi consecutivi di una stella sullo stesso meridiano = 23h 56 m 4s ;
-    giorno solare, tempo che intercorre tra due culminazioni successive del Sole su uno stesso meridiano = 24h. Il giorno solare non presenta la stessa durata in tutti i periodi dell’anno: in
prossimità del perielio (durante il ns.inverno) la velocità è massima e il giorno solare supera 24h ; in prossimità dell’afelio (durante la ns.estate) la velocità orbitale si riduce e il giorno solare ha una durata inferiore a 24h.
Il motivo della differenza di circa 4 minuti risiede nel fatto che mentre la Terra compie una rotazione, si muove anche di un certo tratto lungo la sua orbita; perciò nel rivedere il Sole nella stessa direzione, dopo che la Terra ha fatto un giro completo attorno al proprio asse, occorre che essa compia un supplemento di rotazione corrispondente all’arco percorso sull’orbita (360°/365 g = 1°/g).
Comunemente parliamo del giorno solare, perché, in fondo, è il Sole che regola le nostre attività quotidiane: ci riferiamo, comunque, al giorno solare medio, che risulta dalla media delle durate di tutti i giorni dell’anno e corrisponde a 24 ore esatte.
Su questo arco di tempo è regolato, inoltre, il secondo, cioè la 86400° parte del giorno solare medio (il S.I. ha anche adottato un secondo campione per il secondo, cioè la durata di 9 192 631 770 oscillazioni della radiazione emessa dall’atomo di cesio 133, in certe condizioni).

Nei moti terrestri si identificano
a.                  la velocità lineare di rotazione: la distanza percorsa da un punto nell’unità di tempo. Essa è massima all’Equatore (1668 km/h) e nulla ai poli: pertanto, essa varia al variare della latitudine. Al diminuire della velocità lineare diminuisce anche la forza centrifuga, mentre parallelamente va aumentando la forza di gravità.
b.                 la velocità angolare:è il rapporto tra l’angolo descritto in un intervallo di tempo, ossia la rapidità con cui il raggio vettore descrive l’angolo. Poiché ogni punto della Terra descrive un angolo di 360° in un giorno, qualunque sia la latitudine e la lunghezza del parallelo descritto, la velocità angolare non varia (360°/24h = 15°/h = 1°/4 min).

Secondo le osservazioni astronomiche moderne, la durata del moto di rotazione si allungherebbe di 2 millesimi di secondo per secolo.  Questo rallentamento si spiegherebbe con l’attrito delle maree, ossia delle protuberanze che la Luna provoca sulle masse oceaniche terrestri, con conseguente allontanamento della Luna dalla Terra (circa 4 cm/anno).

v      IL MOTO DI RIVOLUZIONE.
Moto che la Terra compie, come gli altri pianeti del Sistema Solare (Mercurio, Venere, Terra, Marte, Giove, Saturno, Urano, Nettuno, Plutone) descrivendo un’orbita ellittica intorno al Sole, in senso antiorario, immaginando di osservare il movimento dal Polo nord celeste.

Il moto di rotazione è regolato dalle leggi di Keplero:
1.      i pianeti descrivono orbite ellittiche, quasi complanari, aventi tutte un fuoco in comune, in cui si trova il Sole.
La distanza tra la Terra e il Sole varia: essa viene a trovarsi in perielio ai primi di gennaio con una distanza di 147 milioni di km e in afelio ai primi di luglio, con una distanza di 152 milioni di km (dist.media=149 600 000 km).
L’orbita descritta dalla Terra è un’ellisse poco schiacciata, tanto che il rapporto tra i due semiassi è di 0,017 (per una circonferenza vale 0). L’intero percorso orbitale vale 940 milioni di km.

2.      il raggio vettore che unisce il centro del Sole al centro di un pianeta descrive superfici con aree uguali in intervalli di tempo uguali.
La velocità con cui la Terra compie l’intero percorso orbitale varia: 29,3 km/h all’afelio e 30,3 km/h al perielio. Il tempo che la Terra impiega per compiere un’orbita completa, cioè l’effettiva durata della rivoluzione terrestre, è di 365d 6h 9m 10 S, e viene definito anno sidereo, in opposizione all’anno solare/tropico, più breve di circa 20 minuti a causa della precessione equinoziale.

3.      i quadrati dei tempi che i pianeti impiegano a percorrere le loro orbite (periodi di rivoluzione) sono proporzionali ai cubi delle loro distanze medie dal Sole, misurate in U.A., (= dist.media Terra-Sole= 149 600 000km).

Il sistema Terra-Sole in realtà si muove attorno ad un baricentro comune, punto determinato dall’intersezione della congiungente i due corpi, che risulta così divisa in parti inversamente proporzionali alle masse della Terra e del Sole. Poiché la massa del Sole è notevolmente maggiore rispetto a quella della Terra, il baricentro sarà tanto prossimo al Sole, da potersi ritenere coincidente con esso.

v            I MOTI MILLENARI
Moti considerati perturbazioni del moto di rotazione e rivoluzione, che avvengono in periodi assai lunghi, nell’ordine dei millenni. Essi sono dovuti alla differente azione gravitazionale che i diversi corpi del Sistema Solare esercitano sulla Terra, in spazi e tempi diversi.

v            IL MOTO DI TRASLAZIONE
Il Sole e, conseguentemente, l’intero Sistema solare si dirige verso un punto della Sfera celeste, detto apice, che si trova in prossimità della Costellazione di Ercole, alla velocità di 19,4 km/h.

v            IL MOTO DI RECESSIONE DELLA GALASSIA
Moto dovuto alla probabile espansione dell’Universo.

Prove della rotazione terrestre.
1.                  apparente spostamento diurno dei corpi celesti da Est verso Ovest.
A prima vista questo spostamento potrebbe essere visto come:
a.      movimento di rotazione degli astri attorno alla Terra
b.      rotazione in senso contrario (WàE) della Terra su se stessa
Dato  che i corpi celesti non sono fissati su una sfera, ma si trovano a distanze diverse da noi, bisognerebbe ammettere che siano dotati di una velocità lineare esattamente proporzionale alle distanze dall’asse terrestre, in modo da muoversi tutti insieme solidalmente. Perciò è molto più semplice ammettere che sia la Terra a ruotare attorno al proprio asse.

2.                  analogia con altri pianeti, che mostrano un evidente moto rotatorio.

3.                  caduta libera dei corpi = esperienza di Guglielmini.
Un grave che viene lasciato cadere da un punto elevato sulla superficie terrestre devia dalla verticale del punto di partenza e giunge sul suolo spostato verso Est: questo accade perché il corpo partecipa al moto rotatorio terrestre e durante la caduta mantiene per inerzia la velocità lineare di rotazione che aveva nel punto di partenza, maggiore di quella con cui ruota il punto di arrivo, che è più vicino all’asse di rotazione della Terra.
Guglielmini lasciò cadere un grave dalla Torre degli Asinelli di Bologna e rilevò uno spostamento di 17 mm per un’altezza di caduta di ca. 100 m: ovviamente la deviazione risulta direttamente proporzionale all’altezza da cui si lascia cadere il corpo.

4.                  esperienza di Foucault.
Foucault sospese alla cupola del Pantheon un pendolo costituito da un filo lungo 68 m a cui era sospesa una sfera pesante 30 kg, affinché le oscillazioni del pendolo potessero continuare per alcune ore. Alla sfera applicò un’asticina che sfiorava una grande disco posto sul pavimento, cosparso di sabbia. Dai segni che l’asticina lasciava si poté osservare che il piano delle oscillazioni pendolari girava a poco a poco in senso orario. Se il pendolo fosse collocato al polo, isolandolo dal sistema inerziale della Terra, esso compirebbe un giro di 360° in un giorno, mentre all’equatore non si muoverebbe affatto, poiché la Terra non compie alcuna rotazione attorno all’asse equatoriale. A Parigi, ad una latitudine intermedia, il pendolo impiega 32 ore ca. per compiere un giro completo.
5.                  variazione della accelerazione di gravità con la latitudine.
Oltre ad essere un effetto dello schiacciamento polare della Terra, è una conseguenza della forza centrifuga dovuta alla rotazione.
La forza centrifuga, alla quale sono sottoposti tutti i corpi che si trovano sulla superficie terrestre, è perpendicolare all’asse di rotazione della Terra ed è diretta verso l’esterno.
Fc = m x w2 x R

(m = massa del corpo, w = vel. angolare, R = distanza dall’asse di rotazione)
La forza peso è, invece, il prodotto della massa del corpo per l’accelerazione di gravità:
 P = m x g
6.                  schiacciamento polare
Non avrebbe potuto prodursi in una Terra immobile.

Conseguenze della rotazione terrestre.
1.                  spostamento della direzione dei corpi in moto sulla sup. terrestre = legge di Ferriel.
“A causa della rotazione terrestre, un corpo qualsiasi che si muova liberamente sulla Terra viene deviato dalla sua direzione iniziale verso destra se si trova nell’emisfero boreale, verso sinistra se si trova nell’emisfero australe” dal punto di vista dell’osservatore che guardi nella stessa direzione e nello stesso senso del movimento del corpo.
Un corpo in moto tende per inerzia a conservare la velocità lineare di rotazione che aveva nel punto di partenza: spostandosi verso i poli, andrà verso punti di rotazione che hanno velocità di rotazione inferiore e sarà in anticipo su di essi. Sembrerà che il corpo abbia subito una deviazione progressiva per effetto della forza deviante di Coriolis: tale forza è definita apparente poiché ciò che realmente si sposta al di sotto del corpo è la stessa Terra, che ruota con velocità minore o maggiore a seconda della latitudine. La forza di Coriolis è presa in considerazione per esprimere e spiegare quantitativamente un fenomeno, ma non è la causa reale del moto che sembra produrre.
Fd = 2m x V x w x senj
(m = massa del corpo, w = velocità angolare, j = latitudine).
A tale deviazione sono sottoposti tutti i corpi che si muovono sulla superficie terrestre, le correnti marine e i venti.
 2.                  il ciclo quotidiano/l’alternarsi del dì e della notte.
A causa della forma pressoché sferica della Terra,  i raggi solari, che cadono paralleli alla superficie del pianeta, illuminano in ogni istante solo la parte di superficie terrestre che è rivolta verso il Sole, lasciando all’oscurità tutti i punti della parte opposta.
Distinguiamo, quindi, in un giorno (= tempo dell’intera rotazione della Terra, più breve rispetto al tempo della rivoluzione attorno al Sole):
a.      dì: periodo di illuminazione della superficie terrestre.
b.      notte: periodo di oscurità della superficie terrestre.
L’emisfero illuminato è diviso dall’altro da un circolo d’illuminazione, che presenta una fascia di una certa ampiezza: per questo motivo il passaggio dal dì alla notte non è brusco, ma graduale. L’atmosfera, penetrabile da parte dei raggi solari, permette alla luce di giungere sulla superficie terrestre prima che il Sole appaia sul piano dell’orizzonte: si assiste, così, a fenomeni come la riflessione, la rifrazione e la diffusione, che danno origine alle aurore e ai crepuscoli, la cui durata aumenta nelle regioni polari e nei periodi invernali.

 

Prove e conseguenze della rivoluzione terrestre

 

Ipotesi per il moto di rivoluzione:
v      Reale movimento annuo del  Sole attorno alla Terra
v      Reale movimento annuo della Terra attorno al Sole.

In realtà, dalla superficie terrestre, noi vediamo che il Sole percorre un circolo massimo chiamato Eclittica, che attraversa in successione le dodici costellazioni dello Zodiaco (da gennaio a dicembre: Capricorno, Acquario, Pesci, Ariete, Toro, Gemelli, Cancro, Leone, Vergine, Bilancia, Scorpione, Sagittario).

Prove che dimostrano l’effettiva esistenza di un moto di rivoluzione della Terra attorno al Sole:

1. analogia con altri pianeti del sistema solare
2. periodicità annua di alcuni gruppi di stelle cadenti
3. aberrazione della luce proveniente dagli astri: spostamento apparente (rilevabile nell'osservazione astronomica) della posizione di una stella o di un altro oggetto celeste, dovuto alla composizione delle velocità della luce e della Terra. Se la Terra non fosse in movimento, la direzione di puntamento di un telescopio indicherebbe la direzione reale in cui si trova una data stella. Poiché però la Terra si muove, nel sia pur brevissimo intervallo di tempo in cui la luce percorre la distanza fra l'obiettivo e il piano focale, il telescopio si sposta e l'immagine della stella non cade più al centro. Per ripristinare l'allineamento con la stella, il telescopio va inclinato di un certo angolo (circa 20’’) α di aberrazione (compreso tra la direzione reale e quella apparente), puntandolo in una direzione che non è esattamente quella in cui si trova la stella.

La Terra è soggetta a un moto orbitale attorno al Sole, che causa una aberrazione annua, e a un moto di rotazione attorno al proprio asse, che causa una aberrazione diurna, di entità assai minore della prima poiché il moto di rotazione è molto più lento di quello di rivoluzione.
      4.   Teniamo presente che
v      l’asse terrestre è inclinato di 66° 33’ rispetto al piano dell’orbita
v      se si considerano tempi non troppo lunghi esso si mantiene costantemente parallelo a se stesso durante l’intero tragitto che la Terra compie intorno al Sole.

Se l’asse terrestre fosse perpendicolare al piano dell’orbita, il circolo dell’illuminazione passerebbe per i poli e la durata del dì e della notte sarebbe costante (12 h ) per ogni punto della superficie terrestre, in ogni periodo dell’anno à non si verificherebbe più l’alternarsi delle stagioni.
Si avrebbe solo una certa variazione nel passaggio del Sole dalla posizione di afelio alla posizione di perielio, ma la differenza è comunque irrilevante.

5. diversa durata del dì e della notte e altezza del sole nel corso dell’anno.

Il ritmo delle stagioni e le zone di differente riscaldamento.
 Gli equinozi e i solstizi possono essere indicati sull’orbita terrestre con le relative posizioni in cui viene a trovarsi la Terra:
v     Linea degli equinozi: linea che passando per il centro del Sole unisce i due punti dell’orbita in cui i raggi solari sono allo Zenit sull’Equatore.
v     Linea dei solstizi: linea perpendicolare alla linea degli equinozi, unisce i due punti in cui il Sole è alla max elevazione rispetto al piano equatoriale.
v     Linea degli apsidi: linea congiungente l’afelio con il perielio, divergente dalla linea precedente di soli 12°.
Il diverso riscaldamento dei vari luoghi della Terra dipende dall’inclinazione dei raggi del Sole: la quantità di calore ricevuta da ciascun punto della superficie terrestre è in funzione del moto di rivoluzione terrestre, poiché nel volgere di un anno si susseguono periodi più caldi e più freddi, si ha cioè l’alternarsi delle stagioni.
 Le stagioni astronomiche, che risultano naturalmente invertite nei due emisferi, sono i periodi di tempo compresi tra un equinozio e il solstizio successivo o tra un solstizio e l’equinozio successivo. Esse sono così delimitate:

 

Emisfero boreale	Emisfero australe	dal/al	durata
Primavera	Autunno	21 marzo / 21 giugno	92d 21h
Estate	Inverno	21 giugno / 23 sett.	93d 9h
Autunno	Primavera	23 sett./ 22 dic.	90d circa
Inverno	Estate	22 dic./ 21 marzo	89d circa

Pertanto, nel nostro emisfero, il semestre primavera-estate è più lungo di circa una settimana rispetto al semestre autunno-inverno in quanto in tale periodo la Terra, trovandosi in afelio, rallenta in base alla II legge di Keplero.
Le stagioni astronomiche non coincidono del tutto con le stagioni meteorologiche, cioè con il reale andamento del tempo meteorologico e del clima, che noi percepiamo: questo fenomeno accade perché l’atmosfera, la litosfera e l’idrosfera terrestri immagazzinano e cedono il calore in variabili intervalli di tempo, impedendo così di percepire immediatamente la variazione dell’inclinazione dei raggi solari.
Convenzionalmente si è stabilito che le stagioni meteorologiche iniziano il primo giorno del mese in cui cade l’equinozio o il solstizio di quelle astronomiche corrispondenti.
 Ad avere un’importanza particolare per le condizioni di illuminazione e inclinazione dei raggi solari nel corso dell’anno sono i due tropici e i due circoli polari: essi dividono idealmente la superficie terrestre in 5 zone astronomiche, caratterizzate da diverse condizioni di riscaldamento:

 

Nome della zona astronomica	Limitata a nord da	Limitata a sud da
torrida o intertropicale:	tropico del cancro	tropico del capricorno
temperata boreale:	circolo polare artico	tropico del cancro
temperata australe:	tropico del capricorno	circolo polare antartico
calotta polare artica:	polo nord	circolo polare artico
calotta polare antartica:	circolo polare antartico	polo sud

 

 

ELEMENTI DI SPETTROSCOPIA

 

La spettroscopia riveste un’importanza fondamentale nella ricerca astronomica e scientifica, in generale. Con la sola esclusione dei raggi cosmici, infatti, gli unici testimoni che possiamo interrogare per conoscere come sono fatte le stelle e le galassie, come evolvono, come si muovono, sono proprio le onde elettromagnetiche che questi corpi irradiano nello spazio e dopo milioni o miliardi di anni giungono fino a noi. Occorre però analizzare accuratamente la strut­tura di tale radiazione, in particolare occorre scomporla,separando le diverse lunghezze d’onda che vi sono sovrapposte e misurando le intensità relative ad ogni lunghezza d’onda. Questo compito,che è quello di interpretare i messaggi che le stelle ci inviano e di capire il linguaggio che parlano, è assolto dalla spettroscopia.
Innanzitutto per introdurre lo studio spettroscopico è bene ricordare che gli atomi presentano un’importante proprietà che è quella di emettere e assor­bire energia sotto forma di luce. Dall’analisi della luce emessa e assor­bita dagli atomi di un corpo (questa è la spettroscopia),gli scienziati possono apprendere molto circa la composizione,la temperatura,la densità di quel corpo. I. Newton fu il primo a mostrare che la luce bianca è in realtà il risultato della sovrapposizione di tutti i colori dell’iride. Egli fece attraversare un prisma di vetro da un fascio di luce collimato da una fenditura:il fascio ne usciva più aperto e scomposto in una sequenza di colori varianti con continuità dal rosso (circa 0,8 micrometr9i - meno deviato)al blu (circa 0,4 micrometri) con tutte le sfumature intermedie (spettro continuo). Newton  concluse che tutti questi colori erano presentì nel fascio di luce iniziale;il prisma non faceva altro che rivelarli,separandoli. Egli notò inoltre che nessun colore dello spettro poteva essere ulteriormente suddiviso in componenti. Se p.es. si pone un prisma sul cammino di un fascio di luce monocromatica (di un solo colore - es.verde),ciò che ne esce è ancora e solamente luce monocromatica(verde).Ma se al contrario si usa un fascio di luce porpora (un colore che si ottiene mischiando rosso e blu),il prisma separa queste due componenti distinte .Più in generale,Newton dedusse che un prisma poteva essere usato per rivelare quali colori fossero presenti in un fascio di luce. L’esperienza mostra che ogni corpo solido,portato all’incandescenza (ogni gas denso,caldo e supercompresso)emette uno spettro continuo di luce (p.es. una normale lampadina ad incandescenza).
Per definizione,quindi,si indica come spettro quell’immagine ottenuta scomponendo una qualsiasi radiazione elettromagnetica complessa,escluse cioé le radioonde,nella singola radiazione a diversa lunghezza d’onda che la compongono. Vi sono vari tipi di spettri:spettri di emissione,di assorbimento,continui o discontinui.
Si dice spettro di emissione quello ottenuto per eccitazione(salti energetici degli elettroni ad alta temperatura) di una qualsiasi sostanza in ma­niera che emetta radiazione che verrà poi scomposta;un tale tipo di spettro può essere continuo o discontinuo. Se è continuo esso presenta una fascia luminosa colorata continua (a bande), altrimenti se è discontinuo (a righe) esso presenterà solamente delle righe luminose variamente colorate e distanziate a seconda della sostanza emettitrice. Generalmente i solidi e i liquidi hanno spettri continui, mentre i gas presentano spettri discontinui.
E’ di fondamentale importanza l’avere scoperto che in quest’ultimo tipo di spettri il numero, la posizione ed il colore delle varie righe è caratteristico di una ed una sola sostanza, ovvero non esistono due sostanze diverse aventi spettri di emissione uguali. Pertanto, lo spettro di emissione di una sostanza è un po’ come l’impronta digitale per un individuo (o il codice a barre di un prodotto commerciale), consentendoci così di rivelare la presenza di quella sostanza sia nelle sorgenti di luce in laboratorio, sia in quelle che si trovano in ogni angolo del cosmo. Per es. il neon presenta le sue righe più luminose nella banda del rosso, il che spiega il tipico colore rosso delle insegne al neon; per lo stesso motivo, le lampade al sodio sono di colore giallo ecc. Ovviamente ogni colore, e quindi ogni posizione nello spettro a righe, corrisponde ad una ben determinata lunghezza d’onda.
Gli spettri di assorbimento sono spettri continui in cui una o più zone risultano oscure (righe di assorbimento); ciò si può ottenere interponendo fra una sorgente a spettro continuo ed il sistema di osservazione la sostanza da esaminare(es. gas freddi che circondano le stelle – spettro del sole).Dallo spettro continuo sono perciò eliminate quelle radiazioni che la sostanza emetterebbe se fosse portata all’incandescenza.
Tutti gli elementi ed i composti chimici variano il proprio spettro caratteristico quando sono ionizzati e quando partecipano ad una reazione chimica; generalmente in questi                                                                               casi le righe sono spostate verso lunghezze d’onda inferiori.

La varietà dei tipi spettrali stellari (O,B,A,F,G,K,M), con natura sostanzialmente omogenea, dipende non solo dagli elementi chimici costitutivi ma anche dalla temperatura;vale a dire che a differenti temperature si hanno spettri diversi. In definitiva il tipo spettrale di una stella dipende dalla composizione chimica e dalla temperatura del corpo emittente. Gli spettri continui,per la loro intima caratteristica, ci forniscono informazioni solo sulla temperatura e non sulla composizione della sostanza emettitrice; infatti quanto maggiore è la temperatura,tanto maggiore è l’intensità dello spettro nella zona del blu.

L’effetto Doppler è quel fenomeno per cui una radiazione proveniente da una sorgente in movimento,relativamente all’osservatore,muta la propria lunghezza d’onda caratteristica;in particolare se la sorgente si allontana la lunghezza d’onda aumenta e viceversa( es.il fischio del treno in movimento). Ogni variazione di lunghezza d’onda è proporzionale alla velocità di spostamento relativo della sorgente. Tale fenomeno è di particolare importanza in astronomia per lo studio delle velocità radiali,rispetto alla Terra,dei corpi celesti. La velocità viene rilevata confrontando lo spettro in esame con uno spettro campione dello stesso tipo di emissione,fermo,però,rispetto all’osservatore. Tutti i corpi celesti extragalattici di cui è stato osser­vato lo spettro presentano uno spostamento verso il rosso,cioè verso radia­zioni a lunghezze d’onda maggiori,più o meno accentuato;ciò dimostra che l’universo è in espansione. In astronomia tale spostamento verso il rosso è detto”red shift”ed è direttamente proporzionale alla velocità di allon­tanamento del corpo (V = hd – legge di Hubble).
Gli strumenti usati in tale campo di indagine sono gli spettroscopi e gli spettrografi( con registrazione fotografica),apparecchi che, attraverso la separazione di una radiazione policromatica in una serie di radiazioni mo­nocromatiche,consentono l’analisi chimica a distanza dei corpi celesti. Poiché ogni sostanza assorbe od emette radiazioni dl lunghezza d’onda ben determinata, 1’analisi dello spettro permette quindi di individuare la na­tura della sostanza (ana1isi qua1itativa).Queste radiazioni caratteristiche della sostanza saranno emesse o assorbite con un’intensità tanto più for­te quanto maggiore è la quantità della sostanza esaminata;l’esame dell’in­tensità delle righe spettrali di emissione o di assorbimento permette quin­di di risalire alla quantità o concentrazione della sostanza,e cioè dl com­piere un’analisi quantitativa.

 

                                                                                                                               Prof. Antonio Colonna

 

 

prof. Antonio Colonna

fonte: www.itisavoia.ch.it/colonna/scienzterra/

 

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La terra tutto di tutto

 

 

Le ere geologiche

Età della Terra: 4,6 miliardi di anni
Eone criptozoico:
unica era, Precambiano o Archeozoico [ 80% della storia della Terra]

• formazione crosta solida
• formazione dell’atmosfera riducente
• formazione mari
• mancanza di testimonianze fossili
• rocce solo metamorfiche e magmatiche

il Precambiano si divide in :

1. Archeano (oceani, crosta solida, atmosfera..)
2. Proterozoico (diffusione e differenziazione degli organismi)

Le catene montuose nate in questo periodo sono ormai state smantellate dall’erosione. [Sardegna, Sila, Aspromonte, Silicia].
Cellule procariotiche. I primi esseri sono piccoli e mancano di scheletro.
Le prime tracce di attività biologica sono le stomatoliti (2,7 miliardi di anni fa). Anaerobiche ed eterotrofe.
Organismi fotosintetici: produzione di ossigeno che favorì la comparsa degli organismi aerobi.
1 miliardo di anni fa :prime cellule eucariotiche
700 milioni di anni fa: organismi pluricellulari.

Eone Fanerozoico:

improvvisa comparsa di fossili perché :

• si evolvono organismi dotati di scheletro e gusci
• la vita si differenzia e compaiono specie diverse (maggiore probabilità).

Si divide in 4 ere:

• era paleozoica (primaria) [ 570 – 245]
• era mesozoica (secondaria) [254- 180]
• era cenozoica (terziaria) [65- 2]
• era neozoica (quaternaria). [2- oggi]

ERA PALEOZOICA

Vita ancora confinata nell’acqua.
Orogenesi caledoniana (nel siluriano): scontro tra continente americano ed europeo
Orogenesi ercinica (tra Carbonifero e Permiano): formazione Pangea. Catena degli Urali.

• cambiano (alghe e invertebrati. Fossile guida: trilobita)
• ordoviciano (gigantostraci, primi vertebrati, ostracodermi. Fossile guida: graptoliti)
• siluriano (colonizzazione terre emerse)
• devoniano (pesci più evoluti, placodermi, pesci cartilaginei e ossei, primi anfibi. Fossile che dimostra il passaggio da pesci ad anfibi:Ichthyostega)
• carbonifero (clima umido, evoluzione anfibi, piante ad alto fusto, primi rettili)
• permiano (clima secco e arido nella zona boreale e glaciazioni nell’emisfero australe;fossile guida: Fusulina,protozoi. 1° crisi biologica: 80% delle specie viventi scompare)

 

 

 

 

 

ERA MESOZOICA
Frammentazione della Pangea.

•  triassico
• giurassico
• cretaceo

fonte: www.afurly.net/doc/

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La terra tutto di tutto

 

Prevenzione sismica
Anno scolastico 2000/2001
LEZIONI TENUTE DAL GEOLOGO S. CAMPISI A CORSISTI LAVORATORI, ISCRITTI AL CENTRO E. D. A
del 1° Istituto Comprensivo AVOLA
Gli appunti sono stati rielaborati per storicizzare l'attività svolta e divulgarne i risultati.
L'impaginazione e la stampa dell'opuscolo, a cura del prof. Coco Roberto, sono state effettuate nell'aula di informatica dell'Istituto.
DOCENTI
Cretto Patrizia;
Grande Anna Maria;
Montoneri Maria Luisa;
Morale Sebastiana;
Nastasi Corrado;
Terminello Salvatore;
Tiralongo Francesca
PRESENTAZIONE
Funzione della Scuola, oggi, è rendere capaci gli studenti di integrare la conoscenza di base con altre esperienze e favorire il formarsi di nuove competenze.

Tale obiettivo s'inserisce nell'impegno di migliorare la qualità della vita, e far nascere nello studente (in questo caso studente - lavoratore) desiderio e motivazione sia ad allargare gli orizzonti culturali, sia a saperli integrare e trasformare in comportamenti corretti nella vita pratica.

Previsione e prevenzione sismica, dunque, per imparare a difendersi, per educare
alla sicurezza, per abituare al rispetto delle regole di comportamento.
Il Dirigente Scolastico
Sebastiano Rossitto
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LE FORZE ENDOGENE (1)

I fenomeni geologici legati all'attività endogena:

TERREMOTI ED ERUZIONI VULCANICHE
La scienza che studia com'è fatta la crosta terrestre (cioè il guscio solido che occupa la parte più superficiale del nostro pianeta) è la geologia.

La parte più superficiale della Terra, ossia la crosta terrestre, è formata da rocce fredde. Man mano che si scende in profondità, a causa delle elevate temperature, le rocce sono rese incandescenti dal calore ed esercitano una forte pressione sugli strati soprastanti.

In alcuni punti, le forti pressioni producono esplosioni e spaccature attraverso le quali le rocce incandescenti fuoriescono dalla superficie terrestre.

Questi fenomeni danno origine ai vulcani e nel loro insieme assumono la denominazione di vulcanismo o vulcanesimo.
In altri punti, le continue potenti pressioni producono il lento accavallarsi delle rocce e quindi si ha la formazione delle montagne.

Questi fenomeni assumono la denominazione di orogenesi (2).
In altri ancora, le pressioni producono improvvise e violente fratture delle rocce, a seguito delle quali si liberano da esse ondate di energie.

Questi fenomeni assumono la denominazione di sismi o terremoti.
Infine, in altri punti, sempre per i sommovimenti interni della Terra, si ha il fenomeno dell'innalzamento e dell'abbassamento alternati della superficie terrestre.

Quest'ultimo tipo di fenomeno prende la denominazione di bradisismo (3).

In Italia, uno degli esempi di questi fenomeni è visibile nei resti dell'antico tempio di Giove presso Pozzuoli (Napoli), di cui si è osservato che, in tempi diversi, le colonne prima si sono abbassate e poi si sono alzate.
(1) Forze naturali che agiscono dall'interno della Terra
(2) Termine greco(unione di due parole) che significa "nascita dei mondi"
(3) Termine greco(unione di due parole) che significa "lento nel movimento"

SCHEMA DELLA STRUTTURA INTERNA DELLA TERRA

I TERREMOTI
Il terremoto è un'attività endogena della Terra, dovuto a movimenti che si verificano nella crosta terrestre. Il punto di origine del terremoto si chiama ipocentro (in profondità).

Più dannosi sono i terremoti i cui ipocentri si trovano entro 60 chilometri dalla superficie, in quanto le onde si propagano con maggior violenza.

Il punto della superficie terrestre posto sulla verticale dell'ipocentro, quindi più vicino al focolare sismico, si chiama epicentro; esso è, pertanto, il luogo in cui le scosse sono più violente.

Quando l'epicentro è situato sul fondo del mare si ha un maremoto.

Nel nostro Paese i terremoti sono un fenomeno purtroppo assai frequente. Si dice infatti che l'Italia è un Paese ad alto rischio sismico. Essa è, dopo la Grecia, la regione a maggior rischio sismico d'Europa.

Nel trentennio a partire dal 1891 fino al 1920 ad esempio, si sono avute circa 13.000 scosse di ogni grado. Alcune furono deboli, ma altre disastrose come il terremoto di Messina del 1908. Esso distrusse le città di Messina e Reggio Calabria e causò la morte di oltre 100.000 persone in soli 30 secondi.

Negli ultimi dieci anni i terremoti hanno causato più di 40.000 vittime e danni per molte decine di migliaia di miliardi.

Il territorio nazionale è coperto da sismografi, moderni strumenti in grado di avvertire anche le più piccole onde sismiche, che in genere accompagnano l'arrivo di un terremoto.

Mediante i sismografi si può misurare la direzione, l'intensità, la durata e l'ora del fenomeno sismico. In genere tali apparecchi sono forniti di un pendolo che, oscillando in seguito alle scosse, lascia le impronte delle sue oscillazioni su di una carta con cui è ravvolto un tamburo che gira con moto regolare e costante e recano un cronometro che segna la durata del movimento. Sulla carta a carbone, quindi, resta un tracciato detto sismogramma, attraverso il quale si può dedurre l'andamento sismico.

La capacità di prevedere l'arrivo di un terremoto sarebbe di grande importanza per poter predisporre l'evacuazione delle zone interessate. Comunque bisogna concentrare gli sforzi economici nel senso di costruire edifici antisismici, in grado di reggere alle forze messe in atto dal terremoto.

I sismologi, che sono gli scienziati che studiano i terremoti, non sono ancora in grado di prevedere con esattezza matematica il giorno e l'ora in cui avverrà un terremoto. Essi sono solo in grado di indicare le località ampie in cui un terremoto potrà verificarsi con una certa probabilità
Questa possibilità di previsione si basa sul fatto che i terremoti in Italia seguono di qualche anno i terremoti che avvengono nella penisola balcanica.

A questa conclusione gli scienziati sono giunti analizzando in dettaglio gli eventi sismici dei secoli scorsi. Essi hanno visto che quasi ogni terremoto nei Balcani è stato seguito, dopo qualche anno da un terremoto in Italia.

Le onde sismiche possono essere considerate come onde sferiche che si propagano dall'ipocentro verso la superficie terrestre, dove si avvertono come scosse sussultorie e ondulatorie.

INTENSITÀ DEI TERREMOTI
La classificazione dei terremoti è fatta secondo la loro intensità, ossia secondo l'intensità dei danni provocati (effetti).

Giuseppe Mercalli (1850 - 1914) ideò una scala che in origine comprendeva 10 gradi, d'intensità crescente, che andava da una scossa leggerissima, registrata solo dagli strumenti sismici e detta appunto strumentale (1° grado), alla scossa disastrosa, che causa danni e un certo numero di vittime (10° grado). Dopo il terremoto di Messina del 1908 lo stesso Mercalli aggiunse altri due gradi, considerando le scosse catastrofiche con rovine di intere città e con diverse migliaia di vittime.La scala Mercalli, dunque, è adatta per registrare gli effetti dei terremoti. Quando però è necessario conoscere la quantità di energia emessa da un terremoto, si parla di una scala diversa, quella della magnitudo, i cui valori massimi sono compresi tra 8 e 9 (maggiore energia = maggiore oscillazione) scala Richter.


LE ONDE SISMICHE
Esistono vari tipi di onde sismiche: le onde P o primarie (onde di compressione); le onde S o secondarie; le onde L o superficiali.

Le prime due si propagano all'interno della Terra e, quando giungono in superficie, si registrano come onde sussultorie, caratterizzate cioè da movimenti verticali; le ultime si propagano solo in superficie e sono responsabili delle scosse ondulatorie, prevalentemente orizzontali, che sono spesso la causa principale delle maggiori distruzioni.cercando di tener lontane le colture e gli insediamenti umani dalle aree più prossime ai crateri dei vulcani.

Dai terremoti ci si può difendere costruendo le case con particolari criteri antisismici che permettano di resistere alle scosse meno violente.

CHE COS'È IL RISCHIO AMBIENTALE

Il rischio ambientale è dovuto a particolari condizioni geologiche che caratterizzano lo spazio geografico.

Il pericolo si collega ai fenomeni del vulcanesimo, cioè alla presenza di alcuni vulcani attivi, e della sismicità, cioè all'incombente rischio di terremoti.

VULCANESIMO E SISMICITÀ

Il vulcanesimo e la sismicità si collegano alla complessità della struttura interna della terra e alle energie che su essa si manifestano.

Le terre italiane, formatesi in epoche molto più recenti di altre in Europa, rivelano anche in superficie i segni di una inquietudine geologica ancora in atto.

Le testimonianze di ciò sono le forme tormentate dei rilievi alpini e i vulcani, alcuni dei quali spenti da millenni, ma altri ancora attivi.

A tutto ciò si aggiungano le scosse sismiche che tengono in apprensione le popolazioni del Friuli, dell'Appennino centrale e del Mezzogiorno d'Italia.

AMBIENTI A RISCHIO

Le eruzioni vulcaniche e le scosse sismiche costituiscono un serio pericolo per le popolazioni coinvolte, ma da questi rischi è possibile difendersi.

Dalle conseguenze delle eruzioni vulcaniche ci si può proteggere con misure di pianificazione del territorio, e cioè cercando di tener lontane le colture e gli insediamenti umani dalle aree più prossime ai crateri dei vulcani.

Dai terremoti ci si può difendere costruendo le case con particolari criteri antisismici che permettano di resistere alle scosse meno violente.

ORIGINE DEI TERREMOTI

Secondo la teoria della tettonica a zolle la crosta terrestre sarebbe formata da blocchi di roccia che come zattere galleggiano su materiali incandescenti detti magma e sottoposti a enormi pressioni.

Spinto da quelle pressioni, in alcune zone il magma viene espulso a volte attraverso i crateri, aperture della crosta terrestre. Il condotto costituisce il camino di un vulcano attivo.Le zolle nel loro continuo movimento sul magma slittano le une contro le altre, talora si sormontano, si allontanano oppure si urtano dando origine a pressioni di potenza inimmaginabile. Le montagne e i terremoti sarebbero originati dal moto delle zolle.

Rappresentazione schematica della struttura di un vulcano
Il vulcano è in genere alimentato da una camera magmatica, situata in profondità nella crosta terrestre. La camera comunica con la superficie attraverso un camino vulcanico che sbocca in un'apertura circolare detta cratere, da cui esce la lava.
Distribuzione degli epicentri dei terremoti sulla superficie terrestre

Distribuzione geografica delle principali zone che costituiscono la litosfera

Dallo scontro tra due masse continentali nasce una catena di montagne

LA DERIVA DEI CONTINENTI


La somiglianza tra i profili delle coste di certi continenti, in particolare dell'Africa e dell'America meridionale, ha suggerito per prima l'idea che i continenti siano stati inizialmente uniti e, poi, si sono separati tra di loro

PREVISIONE E PREVENZIONE

Poiché non è possibile impedire che si verifichi un terremoto, è molto importante effettuare una previsione e una prevenzione.
Prevedere un terremoto significa sapere in anticipo che in una certa zona, un certo giorno, a una certa ora e con una certa intensità si verificherà un terremoto; in questo modo la popolazione potrebbe essere allertata e trasferita in luoghi più sicuri.

La previsione degli eventi sismici viene effettuata in modo probabilistico: un certo territorio viene studiato dal punto di vista della frequenza e dell'intensità dei terremoti che si sono verificati, per definire la pericolosità sismica dell'area in esame, cercando di valutare l'intensità con cui un terremoto si potrebbe manifestare.

Si studiano inoltre i fenomeni che precedono l'evento in tempi diversi. Alcuni di essi sono di tipo fisico, come microsismi; altri sono di tipo chimico, come la variazione della concentrazione dei gas radioattivi nell'acqua delle falde superficiali e le variazioni di temperatura; altri ancora di tipo biologico, come il comportamento anomalo di animali.

Raccogliendo ed elaborando i dati, si può in tal modo stabilire il grado di sismicità di un territorio e valutare il rischio sismico di quel territorio.

Tra il 1980 e il 1984 è stata disegnata la mappa di classificazione sismica del territorio.

L'Istituto Nazionale di Geofisica gestisce e coordina una rete di rilevamento composta da quasi 70 stazioni. I dati sono rilevati "in continuo" e trasmessi in tempo reale al centro elettronico dell'istituto, che poi li elabora e li pubblica. Misure di prevenzione e difesa consistono nel costruire edifici antisismici, cioè progettati e costruiti con particolari accorgimenti e procedere a un intervento sistematico di consolidamento del patrimonio edilizio di tutte le aree a elevato rischio sismico.La realizzazione di ciò può essere effettuata in un lungo arco di tempo e attraverso una concreta e precisa pianificazione degli interventi di risanamento.

DISTRIBUZIONE DELL'ATTIVITA' SISMICA IN ITALIA
REGOLE DI COMPORTAMENTO
SE LA ZONA È SISMICA

* Accertarsi del buono stato della propria abitazione

* Conoscere il piano di Evacuazione Comunale in caso di terremoto: quali sono le aree di raccolta più vicine all'abitazione e sicure

* Saper chiudere gli interruttori centrali di gas, acqua e luce nella propria abitazione

* Fissare bene alle pareti scaffali, mobili pesanti

* Conoscere quali sono i punti della casa più sicuri per spessore dei muri, archi portanti

IN CASO DI TERREMOTO: (SE SI È A CASA)

* Mantenere la calma

* Ripararsi sotto i muri maestri, architravi, nei vani delle porte, sotto i tavoli, negli angoli in genere

* Cercare di uscire se si è molto vicini a una porta di uscita che immette in un luogo ampio e aperto

* Tenersi lontani da tutto ciò che può cadere (oggetti appesi, vetri, impianti elettrici volanti)

* Non sostare sui balconi o sulle scale

* Non prendere l'ascensore

* Usare il telefono solo in caso di grave difficoltà

* Recuperare qualcosa, se possibile: un maglione, una coperta, del cibo, acqua

* Appena possibile recarsi nei punti di raccolta

* Stare lontani dalle spiagge per il pericolo di maremoti

SE SI È A SCUOLA

* Conoscere il percorso più vicino per evacuare l'edificio

* Mantenere la calma e non urlare

* Mettere in pratica le istruzioni di sicurezza

* Dirigersi verso il punto di raccolta in caso di evacuazione

* Prendersi cura della propria e altrui sicurezza

* Astenersi dal compiere operazioni e manovre che non siano di competenza

I contenutidi questo opuscolo, le immagini, i grafici e le norme di sicurezza inerenti all'argomento trattato sono stati ricavati essenzialmente da testi scolastici di cui per completezza si riportano titoli e autori:
sistemi - "La nuova geografia per la scuola media" di Marco Vanni e Lucia Zanacchi vol.1
"Geografia" di G. Paladini - G. Valenti " Educare alla sicurezza" di Rosa Maria Spagnolo. R. Finzi - T. Isemburg - G. Sofri - S. Tutino - I Continenti Extraeuropei - Vol. 3 Zanichelli 1988  F. Cassone - D. Volpi - M Ramponi - F. Dobrowolny - L'Argonauta - Vol. 3 -Lattes 1996

www.elbasun.com - il sito del SOLE
fonte:  www.circolodidatticorenzi.it

 

 

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  La terra tutto di tutto

   

   

  Geodinamica
  
  Come per l’evoluzione degli animali, anche l’evoluzione della superficie terrestre fu spiegata mediante teorie fissiste, che ammettevano solo lo spostamento verticale dei continenti.
  La teoria più accettata sosteneva che la contrazione terrestre dovuta al raffreddamento fosse all’origine delle catene montuose (effetto della “mela nel forno”).
  Wegener, meteorologo tedesco, riprese varie teorie innovative e formulò la teoria della deriva dei continenti, che sostiene che 300 milioni di anni fa esistesse un unico grande continente (Pangea) circondato da un unico oceano (Panthalassa), che successivamente si divise in Laurasia a Nord e Gondwana a Sud, separati da un ampio golfo chiamato Tetide, per poi arrivare all’odierna disposizione dei continenti.

  Deriva dei continenti
  Prove portate da Wegener a favore della sua teoria:

  • bordi dei continenti americani e di Europa e Africa apparentemente complementari
  • prove geologiche: continuità di catene montuose composte da rocce dello stesso tipo tra continenti americani ed Europa
  • prove paleontologiche: ritrovamento di fossili legati ad ambienti ristretti in continenti diversi (Mesosaurus, animale di acqua dolce, ritrovato in Sud Africa e Sud America)
  • prove paleoclimatiche: ritrovamento di rocce sedimentarie caratteristiche di condizioni climatiche particolari in zone diverse del mondo (ritrovamento di tilliti, depositi di origine glaciale, in Sud Africa, Argentina, India e Australia)
  • prove geofisiche: in accordo con la teoria isostatica, la crosta terrestre è in grado di muoversi anche orizzontalmente

  Un ulteriore prova dello spostamento dei continenti la da’ il paleomagnetismo, che studia il magnetismo termorimanente (rocce intrusive e metamorfiche) e detritorimanente (rocce sedimentarie): studiando delle carote si può notare che i cristalli dei minerali ferromagnetici si dirigono verso direzioni diverse a seconda del periodo in cui si sono cristallizzati. La spiegazione più plausibile a questo fenomeno non è la migrazione dei poli magnetici, bensì lo spostamento del continente in cui si sono formati, che cambiando la sua angolazione verso il Nord magnetico provoca questo fenomeno nelle rocce.

  Hess ipotizzò che la deriva dei continenti fosse dovuta all’espansione dei fondali oceanici, dovuta alle correnti convettive del mantello.
  Questa teoria fu confermata dallo studio delle dorsali oceaniche: le navi oceanografiche non trovavano mai valori di campo magnetico pari a quelli aspettati (0,5 G), bensì anomalie magnetiche positive e negative in successione simmetrica rispetto alla dorsale.
  Questo perché  i minerali ferromagnetici contenuti nel magma che risale dalla dorsale oceanica assumono la magnetizzazione indotta dal campo magnetico terrestre, che dalla formazione della Terra si è invertito più volte di polarità; quando l’anomalia è positiva significa che quel tratto di crosta oceanica si è formato quando il campo era orientato come quello attuale e viceversa.
  Tutto ciò prova che le dorsali oceaniche sono zone di formazione di nuova crosta oceanica.
  A prova di tutto ciò si aggiunse anche la scoperta che le rocce più antiche (strato sedimenti più spesso) erano disposte lontane dalle dorsali, mentre le più recenti (strato sedimenti più sottile) in prossimità di esse.

  Tettonica a placche
  Sostituisce la teoria della deriva dei continenti, incompleta.
  Si suppone che la crosta terrestre sia una sorta di involucro rigido suddiviso in placche, i cui bordi sono chiamati margini di placca e possono essere:

  • divergenti (dorsali) se separano due placche in allontanamento, in quelle zone si ha formazione di nuova crosta
  • convergenti (fosse) in cui una placca scivola sotto un’altra (subduzione) lungo un piano inclinato (piano di Benioff), si ha distruzione di crosta
  • conservativi (faglie trasformi), dove si ha il movimento relativo orizzontale tra placche adiacenti in corrispondenza di faglie estese, non si ha né formazione né distruzione di crosta

  Le placche possono essere composte da crosta continentale e/o oceanica.

   

  I continenti sono delimitati da margini continentali, che possono essere:

  • passivi se si trovano all’interno di una placca, seguono il limite tra crosta oceanica e continentale in corrispondenza della scarpata continentale, assenza di fenomeni sismici e vulcanici, sono caratteristici di oceani in espansione situati in posizione opposta al senso di spostamento della placca
  • trasformi se si originano lungo faglie trasformi, generano ripide scarpate continentali, sono caratteristici di oceani in espansione situati in posizione opposta al senso di spostamento della placca
  • attivi se si trovano sul margine convergente che divide due placche, sono situati nella stessa direzione del movimento della placca, presenza di attività sismica e vulcanica intensa

  Formazione oceani

  • instaurazione di una cella convettiva nell’astenosfera, che provoca un assottigliamento crostale nel punto di risalita del magma che fonde la litosfera
  • la spinta del magma provoca un inarcamento della crosta che tende a fratturarsi dando origine a faglie parallele
  • la prosecuzione delle spinte e del conseguente stiramento della crosta provoca lo sprofondamento della zona interessata dalle faglie, dando origine ad un rift continentale, che può cominciare ad essere riempito di acqua salmastra
  • il magma comincia a fuoriuscire, dando origine a crosta oceanica basaltica
  • si ha la separazione definitiva dei due continenti con i loro corrispettivi margini passivi e la formazione di un oceano una dorsale.

  Sistemi arco-fossa
  In corrispondenza di margini di placca conservativi o convergenti, si possono trovare  margini continentali attivi che danno origine a un fenomeni di subduzione di placche più dense e di innalzamento di quelle più leggere, producendo:

  • fossa, una profonda depressione più o meno riempita di sedimenti (es: Fossa di Giava, delle Marianne, delle Filippine)
  • complesso di accrezione, dove è presente l’accumulo dei materiali raschiati dalla placca che si immerge, che può arrivare a formare delle isole (es: Nias e Mentaway)
  • bacino di avanarco, è il bacino che si forma tra il complesso di accrezione e l’arco
  • arco vulcanico, fascia di vulcani parallela alla fossa, generata dal materiale della placca in subduzione che fonde e risale come diapiri (es: Sumatra, Filippine, Giava)
  • bacino di retroarco, zona depressa tra la zona di arco e la zolla continentale dovuta alla distensione della crosta (es: Mar di Giava, Mar Cinese Merdionale). Se l’arco vulcanico è impostato su crosta continentale si avrà una zona pianeggiante emersa (es: Pampas argentine).

  
  Hot Spot
  Zone di attività vulcanica presenti in zone interne alle placche (vulcanismo intraplacca), dovute alla presenza di pennacchi (colonne di roccia caldissima che risalgono dal mantello fissi nel tempo) al di sotto di una placca. Il movimento della placca produce una catena lineare di vulcani generati dal punto caldo (es: Hawaii e Yellowstone).

  Orogenesi
  Le catene montuose si formano in prossimità di margini convergenti quando almeno uno dei due margini è costituito da crosta continentale.
  In una catena montuosa posso affiorare (obduzione) delle sequenze di rocce un tempo appartenenti alla crosta oceanica chiamate ofioliti, che testimoniano appunto l’antica presenza di un oceano.
  L’orogenesi può essere originata dalla collisione tra:

  • oceano-continente: lo scontro produce un arco vulcanico vicino alla costa (dovuto alla risalita di magma) e una pressione dei sedimenti del continente, che si piegano dando origine a rilievi. Il proseguimento di questo processo da origine a due cordigliere distinte separate da un altipiano (es: catena delle Ande)
  • continente-continente: lo scontro produce un complesso sistema di faglie e pieghe che produce una catena montuosa (es: Alpi, Himalaya)

     

  Fonte: firemusic.altervista.org/appunti/scienze

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  Struttura interna della Terra

  Ipotizzata grazie a:

  • osservazioni astronomiche
  • calcolo della densità media (e composizione, grazie a studio meteoriti)
  • studio delle onde sismiche (riflessione e rifrazione)

  Mohorovičić studiò dei sismogrammi e scoprì che le onde sismiche rilevate da sismografi lontani dall’epicentro spesso erano più veloci di quelle rilevate in zone più prossime. Questo voleva dire che le onde attraversavano zone con rocce più dense: ipotizzò quindi l’esistenza del mantello, posto alla profondità media di 30 km, separato dalla crosta da una discontinuità, detta Moho.
  Gutemberg scoprì invece che le onde P non venivano rilevate dai sismografi posti in una fascia compresa tra i 103° (11000 km) e i 143° (16000 km) dall’epicentro, per poi ricomparire rallentate, mentre le onde S sparivano del tutto dopo i 103°. La presenza di queste zone d’ombra indicava la presenza di materiale liquido al di sotto del mantello (rallentamento onde P e scomparsa onde S), un nucleo esterno di diversa composizione chimica e fiicia separato dalla discontinuità di Gutenberg (situata a circa 2900 km di profondità).
  Un’ulteriore discontinuità fu ipotizzata da Lehmann a 5170 km si profondità, studiando la variazione di velocità delle onde che attraversavano il nucleo,  l’esistenza di un nucleo interno solido.

  La crosta terrestre
  Essa può essere:

  • continentale, densità media 3,1 g/cm3 , spessa da 20 a 70 km, composta da sedimenti, rocce metamorfiche, rocce intrusive (graniti), rocce metamorfiche di alte P e T (granuliti)
  • oceanica, densità media 2,7 g/cm3 ,  spessa da 6 a 8 km, composta da sedimenti, basalti a pillow, gabbri

  Mantello
  Diviso in:

  • astenosfera, compresa tra crosta e 200 km di profondità, 4% del materiale è liquido, composta da peridotiti (olivine e pisosseni), vi sono movimenti convettivi e le onde sismiche vengono rallentate
  • mesosfera, compresa tra astenosfera e 2900 km, solida, composta da ossidi metallici e solfuri, le onde sismiche si propagano più velocemente

  Nucleo
  Costituito da una lega di Ferro e Nichel più altri elementi presenti in numero decisamente inferiore, la sua densità è molto alta (10-12  g/cm3). Il nucleo esterno (fino a 5170 km di profondità) è liquido, mentre quello interno è solido.

  Gradiente geotermico e flusso di calore
  Il gradiente geotermico è l’aumento di temperatura in funzione della profondità e corrisponde a circa 3°/100 m, ma diminuisce con la profondità, rappresentabile in un grafico temperatura/profondità con la geoterma (curva costruita mediante osservazioni e stime teoriche).
  Il calore interno deriva dall’energia immagazzinata dalla Terra durante la sua formazione, più l’energia provocata dal decadimento dei materiali radioattivi presenti all’interno.
  Esso viene disperso tramite un flusso di calore, principalmente grazie alla convezione del mantello (conduzione e radiazione sono troppo lenti).

  Isostasia
  È un fenomeno di equilibrio gravitazionale che si verifica tra la crosta e la sottostante astenosfera,  paragonabile al fenomeno di galleggiamento descritto dal principio di Archimede.
  Ad esempio un iceberg galleggia sull’acqua, ma buona parte di esso rimane immersa: lo stesso fa la crosta sul mantello.
  Quindi sotto le catene montuose c’è una porzione di crosta molto più spessa che nelle altre zone, che si riduce progressivamente con l’erosione.
  
  Pratt con il filo a piombo si accorse che vicino all’Himalaya la deviazione di un filo a piombo rispetto alla verticale era minore di 1/3 rispetto a quanto si aspettava; pensò quindi che le catene montuose fossero meno dense rispetto al resto della crosta e che i blocchi crostali poggiassero uniformemente sul mantello, mentre Airy ipotizzò più verosimilmente che le catene montuose “spofondassero” nel mantello più degli altri blocchi crostali, andando a sostituire al mantello (più denso) uno spesso strato di crosta (più leggera) e provocando quindi una minor deviazione del filo a piombo.

  Campo magnetico terrestre
  È un campo dipolare, originato dalla presenza di una lega ferro e nichel nel nucleo.
  La lega non è semplicemente magnetizzata, poiché passata la temperatura di Curie (circa 700-800°C, nel nucleo la T è superiore a 4000°C) perderebbe le sue caratteristiche magnetiche, ma genera un campo magnetico secondo il modello della dinamo ad autoeccitazione: in presenza di un debole campo magnetico debole, la rotazione del nucleo interno (più lenta) e di quello esterno (più veloce) genera un campo elettrico indotto che a sua volta per induzione genera un campo magnetico, in grado quindi di autoalimentarsi; non ci si riesce a spiegare però la genesi del campo magnetico inziale.
  L’asse magnetico non corrisponde all’asse di rotazione, ma è sfasato di circa 11°, di conseguenza il Nord geografico non corrisponde al Nord magnetico.
  Le principali caratteristiche del campo magnetico sono:

  • intensità, espressa in Gauss (104 T=1 G), vale mediamente 0,5 G
  • declinazione magnetica, angolo tra polo Nord geografico e magnetico, varia a seconda della posizione sulla Terra, va riportato sulle carte in modo da orientarle correttamente
  • inclinazione magnetica, pendenza delle linee di forza rispetto al piano dell’orizzonte, è perpendicolare ai poli e parallela all’equatore

  Il campo magnetico fa da scudo alla Terra, schermando le particelle del vento solare.

   

   

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  Terremoti

  I terremoti sono fenomeni sismici superficiali, risultati dell’azione delle forze tettoniche che si sviluppano all’interno della crosta terrestre.

  Il rimbalzo elastico
  Le rocce che compongono la crosta hanno un comportamento elastico, la sottoposizione alle forze tettoniche provoca un accumulo di energia che, una volta raggiunto il punto di rottura, vengono liberate formando un piano di faglia. L’attrito lungo la faglia può portare ad un nuovo accumulo di energia, che viene liberata sotto forma di calore e onde sismiche.

  Le onde sismiche
  Sono particolari onde elastiche che si propagano da un ipocentro (punto in profondità in cui avviene la rottura dei materiali, da distinguere dall’epicentro, che è invece la proiezione ortogonale dell’ipocentro sulla superficie), il cui passaggio provoca una vibrazione dei materiali attraversati.
  Dall’ipocentro si propagano:

  • onde P (primarie o longitudinali): provocano oscillazioni di particelle nella stessa direzione dell’onda (come le onde sonore), per cui i materiali attraversati subiscono dilatazioni e compressioni alternate che portano a variazioni di volume degli stessi. La loro velocità è di circa 4-8 km/s e possono attraversare indifferentemente materiali solidi e liquidi
  • onde S (secondarie): provocano oscillazioni perpendicolari rispetto alla direzione dell’onda (come le oscillazioni di una corda). La loro velocità è circa la metà delle onde P e non possono attraversare i liquidi (questa caratteristica le rende adatte per cercare falde acquifere o giacimenti petroliferi)

  Dall’epicentro si propagano le onde L, che possono essere:

  • onde di Rayleigh: generano movimenti ellitici in piani orientati nella stessa direzione di propagazione dell’onda (movimento sussultorio)
  • onde di Love: provocano movimenti trasversali e perpendicolari alla direzione di propagazione onda (movimento ondulatorio)

  Magnitudo ed intensità di un terremoto
  L’energia liberata da un terremoto è quantificabile grazie alla magnitudo o scala Richter, che da una misurazione oggettiva (attraverso un sismografo) dell’intensità del terremoto, attraverso la formula  
  dove:

  • M sta per magnitudo
  • A per l’ampiezza d’onda del terremoto misurato
  • A0 per una unità di riferimento, definita come l’ampiezza massima di 0,001 mm rilevata da un sismografo a 100 km di distanza, misura che va corretta per l’effettiva distanza.

  La magnitudo non ha né valore massimo né minimo, può essere negativa in presenza di microsismi.
  Il valore della magnitudo  aumenta per ogni grado di 10 volte, mentre l’energia di 30 volte (es: 4° grado, M=104 , E=304, Amax=0,001*M).
  L’intensità di un terremoto viene misurata attraverso una scala empirica chiamata scala Mercalli (gradi da I a XII) che si basa sull’osservazione dei danni provocati dal terremoto a cose e persone (per cui ad un elevatissimo grado della scala Richter può non corrispondere un alto grado della scala Mercalli, ad esempio se il terremoto si verifica in un deserto).
  Per trovare l’epicentro di un terremoto, bisogna sovrapporre i sismogrammi di tre diverse stazioni di rilevamento ad un grafico tempo/distanza rappresentante le dromòcrone, linee precalcolate che rappresentano la velocità di spostamento delle onde S e P nelle rocce di una particolare zona geografica: in questo modo è possibile conoscere la distanza di ogni stazione dall’epicentro. Se su una cartina geografica tracciamo delle circonferenze intorno ai punti in cui sono situate le stazioni, di raggio pari alla loro distanza dall’epicentro, troviamo un punto di intersezione, in cui è situato l’epicentro.
  
  Distribuzione, previsione e difesa dai terremoti
  I terremoti si concentrano principalmente in aree in prossimità di catene montuose relativamente giovani (Ande, Hilmalaya e Alpi) o dei margini degli oceani.
  La previsione dei terremoti è piuttosto complessa ed imprecisa: molto spesso l’osservazione di segni premonitori quali microfratture nelle rocce (analizzabili tramite l’aumento di emissioni di Radon dal terreno), aumento del rapporto 3He/4He (il 3He è contenuto solo nel mantello, ciò sta ad indicare l’aumento di spaccature nella crosta) o innalzamenti del terreno risulta assolutamente inutile, mentre attraverso una certa periodicità dei terremoti è possibile fare una previsione di tipo probabilistica. Con lo studio dei terremoti del passato è possibile compilare carte delle isosisme, in modo da individuare aree a maggior rischio sismico, da valutare considerando fattori quali vulnerabilità, pericolosità e costi (cioè se conviene buttare giù un edificio o consolidarlo), ed imporre norme di costruzione edilizia tali da prevenire i danni dei terremoti.

   

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Le rocce sedimentarie

Il processo sedimentario è responsabile della formazione di gran parte delle rocce presenti nei primi 10 km della crosta terrestre. Esso si svolge ad una temperatura massima di 120°C.

 

Le rocce sedimentarie terrigene

Perché si formi una roccia sedimentaria terrigena, una roccia madre deve essere sgretolata in clasti, che subiscono il trasporto in una zona di accumulo, dove avviene la sedimentazione.
La diagenesi (ovvero la formazione di rocce sedimentarie) avviene tramite:

• compattazione (diminuzione del volume dei pori ed espulsione di H2O)
• cementazione (precipitazione di CaCO3 e SiO2)

La classificazione delle rocce sedimentarie viene fatta tramite due criteri:

• dimensione dei clasti

• conglomerati (ciottoli e ghiaie)
• areniti (sabbie)
• peliti (argille e silt)

• grado di arrotondamento dei clasti (indicatore della durata del trasporto)

I conglomerati possono essere composti da benclassato poligenico (ovvero composto da clasti di tipo diverso) o polimittico (composto da classi di dimensione diversa) e sono distinti in:

• puddinghe (clasti arrotondati)
• breccie (clasti a spigoli vivi)

Le arenarie sono sabbie che si trovano in numerosi ambienti. Il loro colore è dovuto alla diversa composizione:

• quarzareniti (colore chiaro, contenuto in silice >80%)
• litareniti (multicolore, frazione detritica >50%)
• arcose (contenuto in feldspati >50%)

Le argilliti sono silicati idrati di alluminio. Sono impermeabili ma allo stesso tempo molto porose. Le argille nere sono argille molto ricche di componenti organici.

 

Le rocce sedimentarie chimiche

Sono rocce originate da processi chimici. Esse sono divise in rocce:

• allochimiche (o organogone) formate dal deposito di gusci:

• calcarei
• calcari foraminiferi (plancton)
• calcari corallini (es: dolomite à Ca corallo frantumato + Mg dell’H2O Marina)
• calcari ammonitici (es: calcari della Costa Azzurra)
• calcari nummulitici (i nummuliti assomigliano a lenticchie; es: rocce delle Piramidi)
• silicei
• calcari radiolaritici  (plancton)
• calcari diaomeici (alghe; es: farina fossile)
• calcari spongolitici (spunge)

• ortochimiche (evaporiti)

• precipitazione CaCO3 à travertino, alabastro, stalattiti, stalagmiti
• evaporazione à gesso, salgemma

 

Elementi di stratigrafia

Lo strato è l’unità deposizionale fondamentale, composto da rocce che hanno un certa omogeneità, caratterizzato da uno spessore (detto potenza) e delimitato da da superfici parallele chiamate piani di stratificazione.
Grazie alla stratigrafia i geologi possono determinare con precisione la storia geologica di una zona (paleogeologia).
La facies sedimentaria è l’insieme delle caratteristiche litologiche e paleontologiche di un sedimento (correlate all’ambiente di formazione):

• tipo di cemento
• granulometria
• struttura stratigrafica
• contenuto e tipo di fossili

• fossili di facies (resti di animali caratteristici di un ambiente ristretto)
• fossili guida (resti di animali di un periodo geologico relativamente breve)

Leggi della stratigrafia:

1. Legge dell’orizzontalità degli strati: in ambiente marino i sedimenti si depositano in strati orizzontali e pressoché paralleli alla superficie su cui si depositano.
2. Legge di sovrapposizione: in una successione normale di strati, lo strato sottostante è più antico di quello sovrastante.
3. Legge di intersezione: una struttura (intrusione magmatica o faglia) che interseca una successione stratigrafica è più recente di essa.
4.  Legge di correlazione stratigrafica: si possono correlare successioni stratigrafiche che affiorano in zone diverse se hanno la stessa facies sedimentaria.
5. Legge di Walther: in una successione stratigrafica continua gli strati sovrapposti al contatto si sono originati in ambienti adiacenti. Ne deriva che, ad esempio, uno strato di piana abissale non potrà mai essere adiacente ad uno di ambiente marino prossimale.

Un ciclo sedimentario è un periodo di tempo in cui avviene una trasgressione marina, seguita da una regressione. Ogni ciclo sedimentario è delimitato alla base da una superficie di discontinuità.
Una lacuna di sedimentazione (periodo in cui non si è sedimentato nulla) è segnalata dalla presenza di una discordanza angolare (diversa inclinazione degli strati) o da una disconformità (non rispetto della legge di Walther)

 

Il rilevamento geologico

Per lo studio della stratigrafia è utile la rappresentazione topografica delle rocce che affiorano in superficie, che si fa indicando sulla cartina la giacitura degli strati:

• direzione (intersezione tra strato orizzontale e strato in questione) trovata tramite l’utilizzo di una bussola
• immersione (linea perpendicolare alla direzione che indica il verso di immersione; la linea che indica il verso contrario si chiama vergenza)
• inclinazione (angolazione rispetto allo strato orizzontale) misurata con un clinometro; se è bassa gli strati sono tiltati, se è forte sono inclinati

Unità litostratigrafiche: insiemi di strati formati in continuità stratigrafica.
Unità cronostratigrafiche: successioni di strati formati in determinati periodi geologici.
Unità biostratigrafiche: insiemi di strati definiti dalla presenza di determinati resti fossili.

 

Le rocce metamorfiche

Il metamorfismo è un processo litogenico secondario che trasforma rocce magmatiche o sedimentarie in seguito a variazioni di pressione o temperatura.
Nel processo metamorfico P e T hanno valori intermedi tra diagenesi (sedimentazione) e anatessi (magmatismo): 120°C<T<700°C
Il metamorfismo può essere:

• regionale (T e P intermedie), interessa aree molto vaste, tipico di catene montuose
• di contatto (alte T e basse P), dovuto all’aumento di T consecutivo al contatto con un magma che non ne provoca la fusione (es: calcite del marmo à struttura saccaroide)
• cataclastico (basse T) avviene lungo i piani di faglia, le rocce vengono triturate e poi ricementate, se sono molto triturate generano sabbie fini cementate o cataclastiti fini

Il processo metamorfico non è reversibile, ovvero, una roccia trasformata da un aumento di temperatura non riprende la sua forma originaria se la temperatura si riabbassa, ma in un’altra ancora (metamorfismo retrogrado).
Il principale motore della trasformazione delle rocce è la blastesi, ovvero la formazione di nuovi minerali senza passare per la fase liquida (trasformazione sub-solidus), un processo che dura milioni di anni (ad es. grafiteàdiamante).

La classificazione delle rocce metamorfiche avviene in base a minerali indice che danno informazioni sulla paragenesi (condizioni di P, T e X a cui si è formata la roccia in questione):

• clorite (fillosilicato) è T<300°C
• granato (fillosilicato) è alta P idrostatica (esercitata nelle 3 dimensioni), indica che la roccia si è formata in bassa profondità
• zeoliti è T e P basse
• quarzo e calcite mantengono sempre la stessa composizione chimica, per cui bisogna guardare la loro forma per avere informazioni sulle rocce che li contengono

Rocce che hanno la stessa composizione chimica ma hanno subito una trasformazione crescente formano una serie metamorfici, ad esempio:

• argilliti e arenarie à filladi à micascisti à gneiss
• arenarie quarzose à arenati à quarziti
• rocce basiche:

• olivina à talcoscisti
• basalti à prasiniti à anfiboliti à eclogiti/scisti verdi/anfiboliti
• rocce ultrabasiche à serpentiniti

• rocce acide à migmatiti
• calcari à marmi
• marne à calcescisti

Il ciclo litogenetico è l’insieme di processi che portano alla trasformazione di una roccia, ad esempio:
batolite di granito à processo di esumazione à erosione è roccia sedimentaria terrigena à processo orogenetico à metamorfismo à processo di esumazione à erosione è roccia sedimentaria terrigena…

 

Reologia

La reologia è la scienza che descrive il comportamento meccanico dei materiali.

             
Strutture di deformazione fragile della crosta terrestre:

• faglie: discontinuità meccaniche della crosta terrestre nelle quali avviene il movimento reciproco di due blocchi giustapposti, che si possono trovare entro i primi 30 km di crosta
• fratture (diaclasi): spaccature nelle quali non si percepiscono movimenti

Strutture di deformazione duttile della crosta terrestre:

• pieghe: deformità meccaniche della crosta terrestre in cui i materiali duttili vengono piegati

Le faglie
In una faglia si distinguono il piano di faglia, il blocco a tetto (ovvero quello che si sviluppa sopra il piano di faglia) e quello a letto (sotto il piano di faglia), lo specchio di faglia (l’eventuale parte di piano di faglia scoperto) ed il rigetto (lo spostamento di uno stesso punto dovuto alla faglia).
L’immersione è la direzione del piano di faglia (dall’alto verso il basso), la vergenza indica il verso in cui si è manifestato lo sforzo, è l’inverso dell’immersione, la direzione la sua inclinazione rispetto al terreno.

Una faglia può essere:

• diretta: letto innalzato rispetto al tetto, dovuta ad uno sforzo distensivo, piano di faglia inclinato, tipica di zone di assottigliamento e distensione crostale
• inversa: tetto innalzato rispetto al letto, dovuta ad uno sforzo compressivo, piano di faglia inclinato, tipica di zone di ispessimento e compressione crostale
• trascorrente: piano di faglia verticale, la direzione (destra o sinistra) si stabilisce considerando il blocco che si muove nella direzione dell’osservatore

 

 

Un sistema di faglie solitamente è organizzato in una struttura ad horst (zona di rilievo) e graben (zona di depressione), ovvero una serie di faglie dirette ed inverse alternate con direzione parallela e immersione prossima alla verticale (es.: fossa del Campidano in Sardegna).

Le pieghe
In una piega si possono distinguere: cerniera (o asse, linea che unisce i punti di massima curvatura), fianchi (parte in cui gli strati sono inclinati nella stessa direzione) e fianchi inversi (successione stratigrafica rovesciata), nucleo (la parte interna della piega), piano assiale (il piano che passa per le cerniere di tutti gli strati successivi che formano la piega).
Se il nucleo è composto da rocce più antiche si parla di piega anticlinale (curva verso l’alto), mentre se è composto da rocce più recenti la piega è sinclinale (curva verso il basso).
Possiamo classificare le pieghe in:

• pieghe simmetriche
• pieghe asimmetriche, che a seconda dell’inclinazione del piano assiale vengono suddivise in:

• dritte (inclinazione prossima alla verticale)
• inclinate (piano assiale inclinato)
• rovesciate (piano assiale inclinato e strati rovesciati su almeno un lato della piega)
• coricate (piano assiale orizzonale)
• monoclinale (entrambi i fianchi immergono nella stessa direzione)

Una piega rovesciata spesso è correlata ad una faglia, può quindi capitare che un fianco della piega sormonti sull’altro, dando origine ad un fenomeno di sovrascorrimento: le masse rocciose che sovrascorrono sono dette alloctone, quelle al di sotto del piano di sovrascorrimento sono chiamate autoctone. Le Alpi sono una catena a pieghe e falde. Una successione di sovrascorrimenti produce una serie di scaglie tettoniche (es: le Grigne, nelle Prealpi lombarde).
L’attività erosiva può essere tale da portare alla luce il materiale autoctono, creando un a finestra tettonica (es: Alpi Apuane); se l’erosione è molto attiva, è possibile che gran parte del materiale alloctono venga eroso, il materiale che rimane è detto klippen.

 

 

 

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