Liceo statale “A. Volta” di Colle di Val d’Elsa, sezione classica, classe I sez. A, a.s. 2015-2016 Prof. Marco Rustioni Scienze Naturali Introduzione al pianeta Terra e sua collocazione nel cosmo. La vita come evento destinato a cambiare il volto del pianeta. Le Scienze della Terra come disciplina storica: progresso delle conoscenze e specializzazioni della geologia. Geologia come scienza sperimentale: il metodo scientifico. La Terra come sistema complesso: il ruolo dell'atmosfera, idrosfera e litosfera. Biosfera come somma delle porzioni colonizzate dal fenomeno vita. Vita e sistemi energetici: equilibri dinamici, meccanismi a feedback, omeostasi e ipotesi di Gaia. Collocazione della Terra nel cosmo: Sistema Solare, Via Lattea, galassie , sistema di galassie e ammasso di galassie. La attuale percezione del cosmo da parte dell'uomo: il ruolo dell'astronomia e della geografia astronomica. Il cielo e l'orientamento: la necessità di sistemi di riferimento e le costellazioni. Dalle stelle agli altri corpi celesti: l'avvento del telescopio e l'inizio dell'astronomia moderna. Stelle, pianeti e galassie. Luminosità di un corpo celeste: apparente e assoluta. L'universo visibile e corpi celesti particolari: i quasar ai confini del cosmo percepito. L'inizio della storia dell'Universo e la teoria del Big Bang. Radiazione fossile e red shift come prove e sostegno. Materia, energia, spazio e tempo. L'evoluzione dell'Universo e il suo possibile destino: l'ipotesi del Big Crunch. Fusione termonucleare e evoluzione stellare. Luce come messaggero dello spazio Destino di una stella sulla base della sua massa iniziale. Il diagramma H-R come schema per la classificazione delle stelle che racconta la loro storia. Il sistema solare: origine. I corpi del sistema solare: Sole, pianeti, satelliti naturali, comete, meteoroidi, fascia di Kuiper e nube di Oort. Concetto di pianeta terrestre e gioviano contrapposto a quello di interno e esterno. Le leggi di Keplero e quella di gravitazione universale. La stella Sole: dal nucleo alla corona: caratteri dei diversi gusci solari. Fotosfera e macchie solari: la ciclicità dell'attività solare e la produzione di energia: il ruolo della registrazione delle piante. Oscillazioni glaciali ed interglaciali e energia solare. Il minimo di Maunder e gli Stradivari. I pianeti: definizione e caratteristiche generali. I pianeti interni e/o terrestri: Mercurio, Venere e Marte. Approfondimento su Venere e Marte. Distanza relativa dei pianeti dal Sole: legge di Titius-Bode. I pianeti esterni e i corpi minori del sistema solare con particolare attenzione alle comete. La forma della Terra. La Terra come sistema: il rapporto con il Sole e con la Luna. Dall'atmosfera all'idrosfera. Moto do rotazione: gli effetti, ovvero dallo schiacciamento polare alla forza di Coriolis attraverso l'alternanza del dì e della notte. L’orientamento nello spazio: punti cardinali e moto apparente del Sole l'orientamento della Terra nello spazio; l'orientamento con la volta celeste: il ruolo della stella Polare; campo magnetico terrestre orientarsi con la bussola (polo nord magnetico e geografico). La posizione di un punto sulla superficie terrestre: il metodo delle coordinate e del reticolo geografico. Latitudine e longitudine. Il trascorrere del tempo solare e civile: il concetto di fuso orario. La linea del cambiamento di data. Moto di rivoluzione sue conseguenze: Sole e costellazioni zodiacali. L'alternanza delle stagioni: quelle astronomiche e quelle meteorologiche. Dagli equinozi ai solstizi. I moti millenari e loro conseguenze sulla climatologia terrestre su larga scala. Il clima terrestre; elementi e fattori del clima: temperatura, umidità e pressione. Il ruolo locale dei fattori del clima: dorsali, specchi d'acqua, presenza delle vegetazione e depressioni. Dal clima polare a quello caldo umido delle foreste equatoriali: la diversità climatica terrestre. La luna come satellite naturale della Terra; sistema biplanetario. I moti della Luna: rotazione, rivoluzione e ciclicità lunare, dal novilunio al plenilunio. Le condizioni per le eclissi di Sole e di Luna. La geologia della Luna. Approfondimento sulle eclissi di Luna e di Sole. Le interazione tra le sfere terrestri. La geomorfologia e i processi endogeni e esogeni. La trasformazione geomorfologica attraverso i tempi della natura. Dalla degradazione alla sedimentazione attraverso l'erosione e il trasporto: il ruolo del vento e soprattutto quello dell'acqua nella degradazione e trasporto. Sprofondamento e sollevamento nel quadro del ciclo litogenetico. Il paesaggio che cambia: il ruolo della degradazione meteorica: fisica e chimica. L'idratazione, l'idrolisi e l'ossidazione. Clima, tipi di roccia e tempo di esposizione come fattori che influenzano la degradazione. Il ciclo dell'acqua: evaporazione, condensazione e precipitazione. Il suolo: fattori che influenzano le caratteristiche del suolo: dai componenti inorganici all'influenza degli organismi viventi a quella dell'uomo. Profilo e proprietà del suolo: la granulometria: suolo sabbiosi e argillosi, porosità e permeabilità. La classificazione dei suoli. Le variazioni del paesaggio: erosione e sedimentazione a carico dell'acqua e del vento: il ruolo del trasporto nel regolare la sedimentazione. Il ghiaccio: rapporto fra bacino collettore a ablatore: la lingua glaciale e gli effetti sul paesaggio (vallate e morene). L'accumulo derivante dalle frane e il ruolo della gravità: tipi di frane. Paesaggio e cambiamenti climatici. L'atmosfera terrestre: composizione chimica attuale e passata: atmosfera ossidante e riducente: l'ipotesi di Oparin del 1924. La comparsa dell'ossigeno in atmosfera: fotodissociazione e fotosintesi (BIF). Il bilancio energetico terrestre e ruolo dell'atmosfera. Ozono, anidride carbonica: buco nell'ozono e CFC e effetto serra. Il ciclo biogeochimco del carbonio. La struttura a strati dell'atmosfera attuale: strati e pause. Dalla troposfera all'esosfera attraverso la strato-, meso-, termo- e ionosfera. Vento solare e ionosfera: il fenomeno della aurore boreali. Climi e elementi del clima: temperatura, umidità e pressione. Dalle isoterme alle isobare. Le unità di misura e strumenti. Pressione ed esperienza di Torricelli. Alta pressione e aree anticicloniche: l'esempio del bacino del Mediterraneo. La rosa dei venti. Attività di laboratorio e approfondimento Video-approfondimento tratto da My Zanichelli sull'effetto Doppler e sull'origine dell'Universo. Lezione con supporto PP tratta dal sito della MY Zanichelli sul cosmo, la sua origine e la sua possibile evoluzione e destino. Approfondimento sulla possibile diffusione delle condizioni per la vita nello spazio. Video sulle dimensioni del cosmo da youtube e sul moto della Luna prodotti per la didattica e la divulgazione dal Planetario di Milano. Testi di riferimento Ricci Lucchi F. e Ricci Lucchi M., “La Terra, un’introduzione al pianeta vivente”, prima edizione marzo 2013, volume unico, edizioni Zanichelli. Colle di val d’Elsa (SI), 08-06-2016 Prof. Marco Rustioni