LA TERRA

La Terra può essere indicata e rappresentata come una sfera (in particolare nei globi) o un ellissoide (per la cartografia). L’ellissoide internazionale definisce le dimensioni del raggio polare ed equatoriale, mentre per altre attività si utilizza la superficie fisica della Terra, cioè l’insieme dei punti dei piani tangenti la Terra e perpendicolari alla gravità (sul filo a piombo agiscono però anche le masse laterali tipo quelle di una montagna vicino): la superficie ottenuta risulta quindi ondulata e la forma assunta, caratteristica ed esclusiva del nostro pianeta, è detta geoide.

Distinguiamo nella Terra delle sfere concentriche che variano per composizione e caratteristiche fisiche; procedendo ad una prima distribuzione e differenziazione dei volumi, distinguiamo dal centro:

  • n Nucleo Prevalentemente composto di Nichel e Ferro (NiFe)

    n Mantello Presenta abbondanza di Silicio e Magnesio (SiMa per ragioni fonetiche)

    n Crosta Elementi prevalenti sono Silicio e Alluminio (SiAl)

    •

    Le sfere sono separate tra loro da superfici dette di discontinuità (così definite perché vi si osserva una differente variazione di comportamento delle onde sismiche per velocità, intensità, eccetera):

  • n di Gutenberg tra nucleo e mantello; a 2900 km sotto la superficie.

    n di Moho tra mantello e crosta (dal nome dello scienziato jugoslavo Morhovicic); a 4/5 km di profondità sotto gli oceani, a quasi 100 km sotto le montagne: più la crosta emerge più la Moho è in profondità (come per ragioni di equilibrio).

    •

    Le tre sfere concentriche principali vengono a loro volta suddivise da altre sfere di discontinuità (in cui non c’è variazione sia delle caratteristiche di composizione, ma solo di quelle fisiche). La fascia detta astenosfera è la parte esterna del mantello subito sotto la crosta, ha uno spessore di circa 700 km e il suo nome significa "sfera debole". Ciò che noi sappiamo è tutto ricavato da dati ottenuti per via indiretta, tramite rivelazioni sismiche o analisi di meteoriti confrontandone le similitudini col nostro pianeta), quindi estrapolando i risultati. La densità media della Terra ad esempio è 5,5 g/cm3, cioè 5 volte e ½ quella dell’acqua; poiché all’esterno abbiamo oceani (d=1,1.. g/cm3) e terre emerse con dmax=3 g/cm3 la d interna deve essere molto maggiore di 5,5 g/cm3 per ottenere la media calcolata. Procedendo verso l’interno del pianeta, la temperatura aumenta (la terra disperde nello spazio più energia di quella che riceve e infatti si sta ancora raffreddando). Scavando si può trovare una zona in cui essa non risente più dell’alternarsi di giorno/notte/stagioni e scendendo ancora rileviamo un aumento di t costante pari a 3° ogni 100 m, detto gradiente geotermico; tuttavia se esso fosse costante fino al nucleo ne estrapoleremmo un valore tale che il pianeta dovrebbe esplodere, quindi si ipotizza che:

  •  
  • .valga solo sulla crosta e dopo un certo punto l’innalzamento di temperatura subisca un rallenta mento

    .vi siano in superficie materiali che liberano energia (isotopi radioattivi); tuttavia il calore perso si trova in una forma

  • inutilizzabile per gli organismi.
    •

    • La Terra possiede vari moti, dei quali 2 sono detti principali, gli altri secondari:

  • n rotazione : Compiuto da Ovest verso Est attorno al proprio asse in un periodo di tempo detto "giorno", detto solare se riferito al Sole, sidereo : se riferito a un stella (data l’ellitticità del movimento della Terra attorno al Sole la durata del dì e della notte è diversa se riferita al Sole - più lunga - o a un’altra stella; inoltre poiché anche la velocità periferica varia tra afelio e perielio anche la durata del giorno è variabile; usiamo convenzionalmente il giorno civile di 24 ore).
  • Conseguenze: alternanza del dì e della notte, moto diurno apparente del Sole e notturno della volta celeste, aberrazione diurna della luce

    (che sembra arrivare inclinata anziché perpendicolare, come le gocce sul parabrezza quando piove), effetto Coriolis (detto legge di Ferrel in fisica), schiacciamento ai poli del pianeta a causa della forza centrifuga (inoltre sempre grazie ad essa vi sono le croste tendono ad andare alla deriva, verso l’esterno e verso l’equatore che ruota con maggior velocità periferica).

    •

    • Prove: a) esperienza di Foucault: egli appese alla volta del Panthéon di Parigi un pendolo (che per principio doveva mantenere

  •  
  •  
  •  
  • sempre fisso il proprio piano di oscillazione) con attaccata un’asta sottile che lasciasse delle tracce nella sabbia sottostante; esse si spostavano in senso orario, ma in realtà era la base che si muoveva in senso contrario. Al polo avrebbe impiegato 24 ore a compiere un giro, all’equatore sarebbe sempre rimasto sullo stesso piano.

    b) esperienza di Guglielmini: più i punti sono lontani dall’asse di rotazione e più ruotano velocemente. Un corpo lasciato

    cadere dovrebbe scendere lungo la verticale della forza di gravità, ma la Terra possiede un moto di rotazione e quindi i corpi più

    in alto ruotano più velocemente di quelli in basso: se lasciati cadere si discostano dalla verticale perché tendono a mantenere la

    propria velocità di rotazione iniziale. Egli lo sperimentò a Bologna facendo cadere un grave (una palla di cannone) dalla torre

    degli Asinelli, cadde 17 mm ad Est della verticale.

    •

    • n rivoluzione : Movimento della Terra attorno al Sole, da Ovest a Est, compiuto in un periodo di tempo detto "anno". Anche questo può essere

  •  
  •  
  • considerato relativo al sole o a una stella (e assumere così differenti durate in base alle leggi di Keplero), ma al contrario di quanto avviene per il giorno, l’anno solare è più corto di quello sidereo.
    •

    • Conseguenze: alternarsi delle stagioni nelle zone temperate (ce ne sono due, tra i tropici e i circoli polari), moto apparente annuale

  •  
  • del Sole nella sfera celeste, aberrazione annuale della luce, caduta dei meteoriti (che ne intersecano l’orbita). In combinazione con il moto lunare, questo provoca le fasi lunari, le eclissi. Le stagioni prendono il nome dal giorno di inizio (solstizio di xxx, equinozio di yyy) e non dipendono dalla distanza dal Sole (tant’è che da noi la stagione calda si presenta all’afelio), ma dall’inclinazione dei raggi (ai poli infatti il sole non è mai allo Zenit, ma il punto più alto è raggiunto al momento del passaggio allo zenit del tropico più vicino: .Equinozi = raggi solari perpendicolari al piano dell’orizzonte equatoriale.
  • .Solstizi = raggi solari perpendicolari al relativo tropico
    •

    • Ogni posizione di levata del Sole si chiama Est, di tramonto Ovest; in realtà questi punti formano solo archi di lunghezza limitata.

    •

    • n precessione degli equinozi : Moto doppio-conico descritto dall’asse terrestre, come una trottola, a causa dell’attrazione del Sole e della Luna sul

  •  
  •  
  • rigonfiamento equatoriale terrestre, la quale tenderebbe ad allineare equatore e piano dell’eclittica. Senza altre resistenze durerebbe circa 26.000 anni, ma combinato con altri moti il suo periodo si riduce a 21.000 anni.
    •

    • Conseguenze: cambia la posizione di riferimento del prolungamento dell’asse terrestre (attualmente è la stella polare, anche se si trova un

  •  
  • po’ discostata); spostandosi il piano equatoriale si spostano anche i punti g e W (da qui l’aggiunta degli equinozi al nome).
    •

    n nutazione : Dura 18,6 anni ed è dovuto alla attrazione lunare sul rigonfiamento equatoriale. La Luna si muove insieme con la Terra su un

  •  
  •  
  • piano inclinato di 5°8’ rispetto all’eclittica (infatti il nostro satellite risulta per 15 giorni al di sopra del piano, per i successivi 15 al di sotto): il piano equatoriale viene quindi attratto in alto o in basso dalla luna stessa. Questo movimento fa sì che la superficie doppio-conica, descritta dall’asse terrestre nel moto di precessione, non sia perfettamente liscia, ma ondulata.
    •

    • Conseguenze: variazione dell’inclinazione dei raggi solari e delle posizioni delle eclissi; altro.

  • n spostamento in linea degli Apsidi : La linea è quella che unisce afelio e perielio; si sposta in senso antiorario, andando incontro allo spostamento
  • orario delle linee degli equinozi e delle linee dei solstizi (attualmente la distanza da esse è di 12° ed in aumento).
    •

    • Conseguenze: il momento in cui avvengono i solstizi non coincide più con quello del passaggio all’afelio o al perielio.

  • n traslazione : Spostamento di tutto il sistema solare; avviene a 20 km/s in direzione della costellazione di Ercole. I pianeti descrivono cioè
  • delle spirali ellittiche, di cui le ellissi finora considerate non sono che la proiezione su di un piano.
    •

    • Vi è inoltre un fenomeno per il quale non conosciamo ancora una spiegazione sicura: il campo magnetico terrestre.

     

     

    MISURE DI TEMPO E DI SPAZIO:

    Nel nostro emisfero la direzione del Sud viene indicata dalla posizione del Sole al momento della sua culminazione (mezzogiorno vero) sul meridiano locale; la direzione del Nord si può individuare invece di notte riferendosi alla Stella Polare. Nell’emisfero australe la culminazione del Sole indica invece il Nord, mentre per il Sud si utilizza la costellazione della Croce del Sud, che però dista ben 30° dal polo Sud celeste.

    L’Est e l’Ovest possono essere invece determinati solo nei giorni di equinozio, gli unici nei quali il Sole sorge esattamente a Est e tramonta esattamente a Ovest ; negli altri giorni dell’anno questi punti variano, spostandosi lungo un arco. I punti di levata sono detti "ortiva", quelli di tramonto "casa".

    Non è sempre possibile orientarsi con il Sole e le stelle, per questo lo strumento principale di cui ci si serve è la bussola, costituita da un ago magnetizzato libero di ruotare sul piano orizzontale. Tuttavia il polo Nord del campo magnetico terrestre non coincide con quello geografico (ma l’angolo del quale differiscono è noto e si può dunque calcolare l’effettiva posizione del Nord); inoltre la bussola può venire influenzata anche da altre masse presenti nelle vicinanze, come le montagne.

    Per calcolare la latitudine:

  • n Nel nostro emisfero la latitudine f di un luogo è uguale all’altezza f’ della Stella Polare sull’orizzonte dell’osservatore. è

    n La latitudine f di un luogo può essere calcolata in base all’altezza a del Sole sull’orizzonte. L’angolo a è complementare di f’, che è uguale a f (angoli corrispondenti formati da due rette tagliate da una trasversale).

    •

    ç

     

    La rotazione della Terra avviene in 24 ore, quindi ogni ora il pianeta ruota di 15° (ecco perché si possono usare anche le ore per indicare la longitudine). Il Sole culmina durante l’ora su tutti i meridiani compresi in quei 15°; tutte le località appartenti a quella fascia adottano per convenzione la stessa ora (civile) che coincide con quella solare solo nel meridiano del centro (a Est di questo l’ora civile è in ritardo sull’ora effettiva, a Ovest in anticipo). La loro fascia è detto fuso (ma è solo una convenzione: la Francia, per esempio, pur essendo circa alla stessa longitudine dell’Inghilterra adotta il fuso dell’europa centrale; ci sono poi paesi musulmani che per esigenze di preghiera usano i fusi di mezz’ora). I confini delle nazioni non rispettano però i limiti del fuso (all’interno dello stesso stato, o regione per gli stati più grandi come gli USA, vige la stessa ora).

    Quando si passa da un fuso all’altro bisogna cambiare ora (+1 verso Est, -1 verso Ovest). Per convenzione si è stabilito che il meridiano principale sia quello di Greenwich. Nel fuso opposto il meridiano centrale è detto linea del cambiamento di data: l’ora è la stessa per tutto il fuso, ma corrisponde a due due giorni diversi a seconda che ci si trovi a destra o a sinistra della linea.

     

     

    Cliccare qui per tornare al menu principale

    Cliccare qui per tornare alla pagina SCIENZE DELLA TERRA