Fisica della Terra e dell`Atmosfera
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Fisica della Terra e dell’Atmosfera Gaetano Festa Obiettivi del corso • Come è fatta la Terra ? • Quali sono i meccanismi che ne determinano la dinamica ? • Comprendere ed applicare metodologie per lo studio del sistema Terra-Atmosfera Programma • Fondamenti di Meccanica del Continuo (Deformazioni, sforzi, Eq. della dinamica) • Sismologia (Teoria del Raggio, Onde di Superficie, Oscillazioni libere della Terra) • Flusso di Calore (Geoterma, Conduzione nella crosta, principi di convezione) • Campo Magnetico (Nucleo Terrestre, Paleomagnetismo) • Tettonica a zolle • Fisica dell’Atmosfera (Principi di Climatologia, Fisica-Chimica dell’Atmosfera) Esercitazioni • Risoluzione di problemi computazionali per lo studio della Terra • Discretizzazione di eq. differenziali • Equazione della corda • Simulazione delle onde sismiche in un mezzo omogeneo • Analisi della soluzione • Problema inverso dei modelli di Terra Libri di Testo • Lay and Wallace. Modern Global Seismology. • Aki and Richards. Quantitative Seismology • Turcotte and Shubert. Geodynamics • Gasparini e Mantovani. Fisica della Terra solida • Barry and Chorley. Atmosphere, Weather and Climate. Esame • Scritto : Risoluzione di un problema attraverso metodi di simulazione • Orale: Discussione del programma Sommario lez. 1 • Osservazioni sulla dinamica terrestre • Modelli di struttura terrestre • Meteoriti • Formazione della terra Effetti della Dinamica della Terra Vulcani Terremoti Montagne Terremoti • I terremoti sono lo strumento più accurato per lo studio dell’interno della Terra (a diverse scale)… • I terremoti sono stati utilizzati per lo studio della struttura della Terra a partire dagli anni Trenta • 132 Dc: Primo sismografo Houfeng Didong Yi Terremoti • 1855 : Sismografo di Palmieri • 1872 : Effetto dei Terremoti dovuti alle faglie, Gilbert Vulcani • Dal 1800 Scienza osservazionale. • Soltanto nel 1910 venne proposta una teoria per vulcani e terremoti attraverso la tettonica Montagne • XVII Secolo : Teoria della deformazione delle rocce (Steno). • XVIII Secolo : Prime mappe geologiche. Teoria di montagne prodotte per forze verticali (Hutton) • XIX Secolo : Teoria delle forze orizzontali prodotte per contrazione Tettonica • Osservazioni geologiche sulla presenza di fossili • Localizzazione di vulcani e terremoti Tettonica Tettonica Struttura della Terra • Ipotesi di Halley (1692): Terra Cava con sfere dei diametri di Mercurio, Marte e Venere • Ipotesi di Symmes (1818). Terra bucata ai poli, con 4 gusci, anch’essi aperti. Meteoriti • Molte informazioni sulla struttura dei pianeti deriva dalle meteoriti • La maggior parte delle meteoriti viene dalla zona dei pianetini, tra Marte e Giove • Ogni anno cadono sulla superficie circa 3500 meteoriti delle quali se ne recuperano 5 e 6. • Le meteoriti possono essere costituite da rocce, ferro o da entrambi Condriti • Hanno una crosta scura (atmosfera ed impatto) ed una matrice piuttosto chiara • La loro struttura superficiale è costituita da corpi piccoli (millimetri) detti condrule • Hanno una matrice interna, a grana più fine • Sono costituiti da materiali ricchi in silicio, come olivina e pirossene Acondriti • Molto difficili da riconoscere : hanno una struttura molto simile ai basalti terrestri • Sono il guscio esterno di asteroidi, che si sono frammentati Meteoriti metalliche • Meteoriti costituite principalmente da ferro e nichel • Densità molto superiore a quella delle rocce normalmente presenti sulla superficie terrestre Ipotesi sulla struttura della Terra • Struttura a due strati , con un nucleo metallico (ferro/nichel) ed un guscio esterno costituito da silicati • Massa della Terra – 5.98 1024 kg, dalla legge di Newton • Momento di inerzia, ca 0.33 mR2 dalla legge di Newton, mentre quello teorico è 0.4 mR2 (Conservazione momento Terra-Luna) Formazione del sistema solare • Contrazione di una nebulosa (collasso gravitazionale) • Dimensioni : 1 pc (3.26 lightyears); Tempo: 5000 Myr; M=M (sole), H, He, Li • Durante questo processo, più supernovae si sono formate vicino al sole (meteoriti- Fe60) • Durante il collasso la velocità aumenta come la probabilità di collisione, trasferendo energia cinetica in calore (gradiente termico): planetario • Contrazione vs calore : Equilibrio idrostatico! Formazione dei pianeti • Formazione per accrezione (100 m) • Gradiente termico -> Divisione pianeti terrestri e solari • Condensazione di materiali pesanti, immersi in gas e polvere. • Pianeti esterni oltre la linea di glaciazione Struttura della Terra La terra oggi ….
