I.T.C. A.Cezzi De Castro – Maglie “RIVEDIAMOCI… A SCUOLA” L’IDROSFERA SCIENZE INTEGRATE Maria Rosaria DE CAGNA L’IDROSFERA PREMESSA Come abbiamo detto la Terra è un pianeta che fa parte del sistema solare, l’insieme dei corpi celesti che si muovono attorno al Sole percorrendo ciascuno un’orbita ellittica. La Terra, come gli altri pianeti, compie un moto di rivoluzione intorno al sole ed un moto di rotazione su se stessa,in particolare intorno ad un asse: l’asse terrestre, che incontra la superficie in due punti chiamati Polo Nord e Polo Sud. Il nostro pianeta è costituito da tre parti: idrosfera atmosfera litosfera SCIENZE INTEGRATE Maria Rosaria DE CAGNA L’IDROSFERA PREMESSA IDROSFERA è l’insieme di tutta l’acqua presente sulla Terra nei tre diversi stati di aggregazione: solido, liquido e gassoso. ATMOSFERA è un miscuglio di gas (azoto, ossigeno, anidride carbonica ecc)che avvolge la Terra LITOSFERA è lo strato di materiali solidi che riveste la superficie terrestre sia in corrispondenza delle terre emerse che in corrispondenza di fondali marini SCIENZE INTEGRATE Maria Rosaria DE CAGNA L’IDROSFERA IDROSFERA Dallo spazio gli astronauti vedono la Terra coperta da ampie distese azzurre:gli oceani e i mari. Le calotte polari appaiono invece bianche per ghiaccio e neve. Inoltre è possibile distinguere il bianco delle nubi, che si formano quando il vapore acqueo condensa. In parole semplici l’acqua è presente sul nostro pianeta in grande quantità e in diverse forme. Infatti, in base a quanto si sa finora, è l’unico pianeta del Sistema Solare in cui l’acqua si trova in tutti e tre gli stati della materia: solido imprigionata nelle calotte polari e nei ghiacciai liquido nei mari, nei fiumi e nei laghi gassoso sottoforma di vapore acqueo presente nell’atmosfera. SCIENZE INTEGRATE Maria Rosaria DE CAGNA L’IDROSFERA IDROSFERA IDROSFERA (letteralmente “sfera di acqua”), è l’insieme delle acque che ricoprono la superficie terrestre. I luoghi in cui l’acqua è contenuta sono definiti serbatoi idrici. Occupa una superficie di 361 milioni di km2 rispetto ai 510 milioni di km2 dell’intero pianeta. Circa il 97 % è costituito dall’acqua salata di mari e oceani il restante 3% è ripartito tra le acque presenti sui continenti (fiumi, laghi e ruscelli), nel sottosuolo e nell’atmosfera SCIENZE INTEGRATE Maria Rosaria DE CAGNA L’IDROSFERA IDROSFERA L’acqua dolce, che sappiamo essere una risorsa fondamentale per tutti gli organismi viventi, è presente in percentuale molto bassa rispetto all’acqua salata e per giunta non è tutta disponibile per il consumo , in quanto la maggior parte di essa si trova in riserve sotterranee non sempre facilmente accessibili. L’acqua sulla Terra può essere classificata in Dolce: se contiene meno di 1 g di Sali per litro Oligosalata: se contiene tra 1 e 5 g di Sali per litro Salata: se contiene tra 5 e 80 g di Sali per litro. Definiamo SALINITA’ la quantità in grammi di Sali disciolta in un litro (o 1 kg) di acqua. Il sale più abbondante tra quelli disciolti nelle acque marine è il cloruro di sodio , ma sono presenti anche altri sali come il cloruro e il solfato di magnesio e il solfato di calcio. SCIENZE INTEGRATE Maria Rosaria DE CAGNA L’IDROSFERA CICLO DELL’ACQUA L’acqua può spostarsi da un serbatoio idrico all’altro mediante i cambiamenti di stato Chiamiamo ciclo dell’acqua o ciclo idrogeologico i passaggi di stato dell’acqua sulla Terra che si ripetono nel tempo. Esso è mantenuto in funzione dall’energia solare dalla forza di gravità della Terra. SCIENZE INTEGRATE Maria Rosaria DE CAGNA L’IDROSFERA CICLO DELL’ACQUA EVAPORAZIONE: per effetto dell’energia solare, con il calore del sole, l’acqua di fiumi, laghi, mari e oceani cambia stato fisico trasformandosi in vapore acqueo. CONDENSAZIONE: il vapore acqueo, trascinato in alto dalle correnti d’aria, entra in contatto con gli strati più alti e più freddi dell’atmosfera e condensa tornando allo stato liquido. PRECIPITAZIONE: le goccioline più o meno piccole che si sono formate con la condensazione del vapore acqueo per azione della forza di gravità ricadono sulla superficie terrestre sotto forma di pioggia o neve. DEFLUSSO: l’acqua delle precipitazioni, giunta sulla Terra, scorre sulla terraferma o nel sottosuolo e giunge al mare o ai laghi. SCIENZE INTEGRATE Maria Rosaria DE CAGNA L’IDROSFERA CICLO DELL’ACQUA Nota: Il vapore acqueo si ottiene oltre che dall’evaporazione dell’acqua di fiumi, laghi e oceani anche dalla traspirazione delle piante che emettono vapore acqueo nell’ambiente per mezzo delle foglie. EVAPORAZIONE + TRASPIRAZIONE = EVAPOTRASPIRAZIONE Nota 2: Nel processo dell’evaporazione solo l’acqua si trasforma in vapore acqueo, i Sali minerali presenti nell’acqua invece restano dove sono e si accumulano!! SCIENZE INTEGRATE Maria Rosaria DE CAGNA L’IDROSFERA ACQUA NEL MONDO DISPONIBILITA’ D’ACQUA NEL MONDO Sia l’acqua che evapora, sia quella che ricade sulla Terra è acqua dolce. La disponibilità di acqua dolce sul pianeta varia molto da zona a zona. Ad esempio in Norvegia le precipitazioni sono molto abbondanti e ogni abitante ha a disposizione in media svariate migliaia di metri cubi d’acqua all’anno nell’Africa del Nord le precipitazioni sono scarse o assenti e l’acqua a disposizione di ogni abitante è scarsissima o pressoché inesistente. SCIENZE INTEGRATE Maria Rosaria DE CAGNA L’IDROSFERA l’acqua sulla Terra nelle sue diverse forme: MARI E OCEANI ACQUE DOLCI SOTTERRANEEE ACQUE DOLCI SUPERFICIALI (FIUMI, LAGHI..) ACQUE GHIACCIATE (I GHIACCIAI) SCIENZE INTEGRATE Maria Rosaria DE CAGNA L’IDROSFERA MARI E OCEANI MARI E OCEANI I mari e gli oceani ricoprono da soli i due terzi della superficie terrestre Nel linguaggio comune spesso si tende a non far differenza tra mare e oceano e si usa genericamente il termine “mare” per indicare una distesa d’acqua che circonda i continenti e le isole. Cercando di fare una distinzione possiamo dire che: i mari sono bacini che occupano posizioni marginali rispetto agli oceani e sono meno profondi gli oceani sono bacini molto estesi che separano i continenti e hanno una notevole profondità, in media superiore ai 3000 metri. Le acque di mari e oceani, come abbiamo già detto, differiscono dalle acque continentali perché hanno un contenuto salino molto maggiore SCIENZE INTEGRATE Maria Rosaria DE CAGNA L’IDROSFERA MARI E OCEANI L’acqua del mare (in senso generico) però non è sempre salata allo stesso modo in tutte le aree del pianeta, infatti la salinità varia notevolmente in base a: Latitudine: nelle zone più calde l’evaporazione è maggiore e dal momento che ad evaporare è solo l’acqua, mentre i sali minerali in essa presenti restano lì dove sono, ci si può aspettare che i mari delle regioni equatoriali abbiano salinità maggiore di quelli delle regioni polari. Le precipitazioni: nelle zone in cui le piogge sono più abbondanti la salinità diminuisce perché l’acqua piovana è priva di sali minerali L’immissione di acque dolci da parte dei fiumi: in prossimità delle foci dei grossi corsi d’acqua la salinità diminuisce a causa della presenza dell’acqua dolce del fiume. La formazione e lo scioglimento di ghiacciai marini: quando l’acqua marina congela la salinità aumenta perché i sali non entrano a far parte del ghiaccio. SCIENZE INTEGRATE Maria Rosaria DE CAGNA L’IDROSFERA MARI E OCEANI Il mare si muove e manifestazione visibile del suo movimento sono: le onde le correnti le maree LE ONDE Le onde sono increspature della superficie del mare create dal vento. Sono caratterizzate da una cresta: la parte più alta e da un ventre: la parte più bassa. Definiamo altezza dell’onda la distanza tra la cresta e il ventre Definiamo lunghezza dell’onda la distanza orizzontale tra due creste successive. SCIENZE INTEGRATE Maria Rosaria DE CAGNA L’IDROSFERA MARI E OCEANI La formazione e la propagazione di un’onda possono essere divise in quattro fasi: 1. Un vento lieve investe una zona di mare e si formano le prime increspature 2. Le velocità del vento aumenta e l’onda cresce di dimensione 3. L’ulteriore crescita della forza del vento genera creste via via più aguzze 4. Le onde si propagano anche in assenza di vento e arrivata in un punto in cui l’acqua diventa poco profonda (ad esempio una spiaggia) si infrange. Chiamiamo frangenti le onde che si “rompono” generando spruzzi e schiuma. SCIENZE INTEGRATE Maria Rosaria DE CAGNA L’IDROSFERA MARI E OCEANI LE CORRENTI Sono flussi costanti d’acqua e quasi orizzontali che percorrono perennemente gli oceani seguendo una precisa direzione e spostandosi a velocità pressoché costanti. Hanno una temperatura e una salinità diverse dall’acqua che attraversano. SCIENZE INTEGRATE Maria Rosaria DE CAGNA L’IDROSFERA MARI E OCEANI Esistono due tipi di correnti marine. Le correnti superficiali: scorrono entro i primi 200 metri di profondità, hanno una velocità media di circa 0,5 km/h sono generate da venti che soffiano costantemente in una stessa direzione. Rivestono un ruolo importante sia per la navigazione che per la loro influenza sul clima di vaste aree e possono essere distinte in base alla temperatura dell’acqua che le compone in: correnti calde se la zona da cui provengono è vicina all’equatore correnti fredde se la zona da cui provengono è vicina ai poli (la corrente calda più importante per gli abitanti dell’Europa è la Corrente del Golfo) Le correnti profonde: sono correnti generate da differenza di densità dell’acqua marina e scorrono a una certa profondità in senso orizzontale. SCIENZE INTEGRATE Maria Rosaria DE CAGNA L’IDROSFERA MARI E OCEANI LE MAREE Le maree sono i periodici innalzamenti e abbassamenti del livello del mare la cui principale causa è l’attrazione gravitazionale esercitata dalla Luna. In molte località il fenomeno è praticamente impercettibile, in altre (come le coste della Bretagna) è molto evidente. Nell’arco delle 24 ore la marea compie due cicli completi, facendo sì che si abbia per due volte il valore di bassa marea e per due volte il valore di alta marea. La differenza tra il livello raggiunto dall’acqua nella fase di alta marea e il livello raggiunto nella fase di bassa marea determina l’escursione di marea. SCIENZE INTEGRATE Maria Rosaria DE CAGNA L’IDROSFERA ACQUE DOLCI SOTTERRANEE Sulle terre emerse si trovano le acque che vengono definite “continentali”. Esse comprendono: le acque dolci sotterranee e le acque dolci superficiali. LE ACQUE DOLCI SOTTERRANEE: Gran parte dell’acqua che ricade sulla Terra con le precipitazioni non ritorna al mare in breve tempo e non scorre in superficie, ma si infiltra nel terreno e procede verso il basso, in base alla porosità del terreno, finché non incontra uno strato di roccia impermeabile. A questo punto si formano le falde acquifere. SCIENZE INTEGRATE Maria Rosaria DE CAGNA L’IDROSFERA ACQUE DOLCI SOTTERRANEE Le falde acquifere sono riserve sotterranee d’acqua, in cui l’acqua inizia ad accumularsi al di sopra di uno strato impermeabile di roccia fino ad occupare tutti gli interstizi della roccia. Sono alimentate dalle piogge, dalle acque di scioglimento delle nevi e a volte dalle acque di un fiume o di un lago. Possono giungere in superficie attraverso: pozzi costruiti dall’uomo sorgenti vie d’uscite naturali (da cui nascono la maggior parte dei corsi d’acqua che conosciamo) SCIENZE INTEGRATE Maria Rosaria DE CAGNA L’IDROSFERA ACQUE DOLCI SUPERFICIALI LE ACQUE DOLCI SUPERFICIALI Le acque dolci superficiali comprendono i corsi d’acqua (torrenti e fiumi) i laghi I CORSI D’ACQUA I corsi d’acqua comprendono fiumi e torrenti e partecipano al deflusso superficiale dell’acqua I fiumi: sono dei corsi d’acqua perenni, che non si prosciugano mai completamente. I torrenti: sono corsi d’acqua che alternano fasi d’abbondanza d’acqua (nella stagione piovosa) a fasi di completa carenza d’acqua. SCIENZE INTEGRATE Maria Rosaria DE CAGNA L’IDROSFERA ACQUE DOLCI SUPERFICIALI Nascono da una sorgente e terminano il loro percorso in una foce e le loro acque scorrono in un avvallamento del terreno detto alveo, le cui sponde sono chiamate argini. È definito bacino idrografico di un fiume il territorio che alimenta quel fiume con le sue acque, cioè l’area che convoglia le sue acque verso il fiume. Comprende le montagne da cui nasce e da cui nascono tutti i suoi affluenti, nonché la pianura che attraversa fino a sfociare al mare. Nota: nel tratto iniziale di un corso d’acqua l’alveo è solitamente più stretto e in questa zona si formano spesso cascate e rapide. SCIENZE INTEGRATE Maria Rosaria DE CAGNA L’IDROSFERA ACQUE DOLCI SUPERFICIALI I LAGHI I laghi sono masse d’acqua più o meno estese raccolte in una depressione del terreno. Un lago può essere alimentato da un fiume (detto immissario), dalle piogge e dall’acqua sotterranea. L’acqua in eccesso viene portata via da un fiume (detto emissario), dall’evaporazione e dal deflusso sotterraneo. I laghi si differenziano tra loro perché possono avere diverse origini, ad esempio: i laghi glaciali occupano le cavità formate dalle erosioni dei ghiacciai i laghi vulcanici occupano i crateri dei vulcani spenti. SCIENZE INTEGRATE Maria Rosaria DE CAGNA L’IDROSFERA GHIACCIAI I GHIACCIAI (acqua allo stato solido – acqua ghiacciata) I ghiacciai sono immensi depositi costituiti da neve e ghiaccio, che si accumulano sopra la quota a cui la neve non si scioglie mai durante l’anno. Tale quota è definita limite delle nevi perenni. I ghiacciai possono essere distinti in: montani: che si formano sui rilievi montuosi continentali: che non hanno confini ben definiti e sono formati da estese coltri ghiacciate (esempio: le calotte glaciali che coprono quasi tutta l’Antartide e la Groenlandia) SCIENZE INTEGRATE Maria Rosaria DE CAGNA L’IDROSFERA GHIACCIAI Formazione: si formano in quelle zone in cui la temperatura media è così bassa che la neve non fonde mai completamente. 1. Le precipitazioni in queste zone avvengono soprattutto sotto forma di neve (che non si scoglie mai completamente). 2. La neve caduta nell’inverno si deposita su quella dell’anno precedente 3. Via via si accumula in strati successivi di anno in anno, diventando sempre più compatta e congelando. 4. Si ottiene così un ghiacciaio. SCIENZE INTEGRATE Maria Rosaria DE CAGNA L’IDROSFERA GHIACCIAI Struttura di un ghiacciaio In un ghiacciaio possiamo individuare: Un bacino di raccolta: cioè la zona al di sopra del limite delle nevi perenni, dove la neve si accumula progressivamente, trasformandosi in ghiaccio compatto per la pressione degli strati superiori che comprimono i sottostanti. Una o più lingue glaciali: è la parte del ghiacciaio che si muove lentamente verso il basso, svolgendo un’intensa azione di erosione delle rocce. La massa di ghiaccio in discesa si adatta grossomodo alla forma della valle in cui si trova, ma laddove incontra dislivelli bruschi si spacca in fessure più o meno ampie chiamate crepacci. SCIENZE INTEGRATE Maria Rosaria DE CAGNA L’IDROSFERA GHIACCIAI Nota: In prossimità dei Poli i ghiacciai assumono delle dimensioni tali da spingersi fino al mare aperto e in questo caso dai loro margini possono staccarsi grossi blocchi che galleggiando vanno alla deriva: gli iceberg. Perché gli iceberg galleggiano sulla superficie dell’acqua? A parità di massa il ghiaccio occupa un volume maggiore dell’acqua liquida e quindi la sua densità (il rapporto tra massa e volume) è minore. SCIENZE INTEGRATE Maria Rosaria DE CAGNA L’IDROSFERA GHIACCIAI LIMITE DELLE NEVI PERENNI Il limite delle nevi perenni è la quota al di sopra della quale neve e ghiaccio si conservano come tali senza sciogliersi. Tale limite varia da luogo a luogo a seconda dell’esposizione al Sole, dei venti e soprattutto della latitudine. Raggiunge i: 4000 – 5000 metri all’Equatore (es. Kilimangiaro in Africa) 2400 – 3200 metri sulle Alpi 0 metri - cioè a livello del mare- ai Poli (es. Antartide) SCIENZE INTEGRATE Maria Rosaria DE CAGNA L’IDROSFERA MODELLA IL PAESAGGIO L’ACQUA MODELLA IL PAESAGGIO ! Premessa: anche se i paesaggi terrestri, estremamente vari, a noi sembrano immutabili in realtà sono il risultato di cambiamenti avvenuti nel corso di milioni di anni Nel modellamento del paesaggio sono intervenute e intervengono due gruppi di forze: interne o endogene: che dipendono dalle condizioni all’interno del nostro pianeta esterne o esogene: che dipendono principalmente dall’azione del calore, dell’acqua e dell’aria. SCIENZE INTEGRATE Maria Rosaria DE CAGNA L’IDROSFERA MODELLA IL PAESAGGIO L’elemento che più agisce sul paesaggio è l’acqua, che ha un grandissimo potere di erosione e di trasporto. Essa influisce sulla superficie terrestre in modi differenti in virtù del ciclo a cui va incontro. Agisce come: acqua libera originata dalla precipitazioni acqua incanalata da fiumi e torrenti ghiaccio acqua di mari e oceani SCIENZE INTEGRATE Maria Rosaria DE CAGNA L’IDROSFERA MODELLA IL PAESAGGIO Acqua libera originata dalla precipitazioni Chiamiamo acque dilavanti le acque libere di fluire senza essere incanalate in nessun alveo (letto di un fiume o torrente), che si formano quando l’acqua piovana cade in quantità tali che il terreno non riesce ad assorbirla interamente e inizia a scorrere libera in superficie Le acque dilavanti esercitano due azioni nel modellamento del paesaggio: azione di trasporto azione di erosione SCIENZE INTEGRATE Maria Rosaria DE CAGNA L’IDROSFERA MODELLA IL PAESAGGIO Per quanto riguarda l’azione di trasporto le acque dilavanti trascinano con sé detriti rocciosi prodotti da vento e gelo e quando scorrono su terreni impermeabili e teneri scavano profondi solchi: “calanchi” Per quanto riguarda l’azione erosiva le acque dilavanti agiscono con un’erosione di tipo chimico sulle rocce calcaree, che vengono profondamente incise dall’acqua dando luogo a grotte e canali sotterranei. Il fenomeno prende il nome di Carsismo. SCIENZE INTEGRATE Maria Rosaria DE CAGNA L’IDROSFERA MODELLA IL PAESAGGIO CARSISMO Cosa accade chimicamente? Le rocce calcaree sono costituite da carbonato di calcio. L’anidride carbonica presente nell’aria si discioglie nella pioggia che cade e fa sì che l’acqua diventi leggermente acidula e in grado di intaccare questo tipo di roccia. Il carsismo può avere un’azione distruttiva che comporta formazione di grotte e caverne, ma anche un’azione costruttiva che fa sì che nelle grotte si originino stalattiti e stalagmiti per via della lenta evaporazione dell’acqua che penetra dall’alto. SCIENZE INTEGRATE Maria Rosaria DE CAGNA L’IDROSFERA MODELLA IL PAESAGGIO Acqua incanalata da fiumi e torrenti Fiumi e torrenti trascinano con sé grandi quantità di ghiaia, sabbia e ciottoli, che sgretolano le rocce su cui scorrono. 1. All’inizio del loro corso torrenti e fiumi trasportano moltissimi detriti e scavano delle tipiche “valli a V” molto profonde 2. Quando diminuisce la pendenza del loro corso si riduce la capacità di trasportare i detriti più pesanti che iniziano ad accumularsi formando “coni di deiezione” 3. Quando si riduce ulteriormente la pendenza e la capacità di trasportare i detriti anche fini, essi iniziano a depositarsi dando origine a “pianure” SCIENZE INTEGRATE Maria Rosaria DE CAGNA L’IDROSFERA MODELLA IL PAESAGGIO Ghiaccio Anche i ghiacciai esercitano due azioni nel modellamento del paesaggio, in particolar modo dei rilievi: azione di trasporto azione di erosione I ghiacciai si muovono lentamente verso la valle e nel loro movimento erodono le rocce che incontrano sul loro percorso, asportando una grande quantità di detriti. Essi vengono man mano depositati nuovamente e si accumulano formando ammassi detti “morene” e “valli a U” SCIENZE INTEGRATE Maria Rosaria DE CAGNA L’IDROSFERA MODELLA IL PAESAGGIO Acqua di mari e oceani Anche mari e oceani esercitano due azioni nel modellamento del paesaggio azione di trasporto azione di erosione L’azione erosiva dell’acqua del mare è esercitata per mezzo di maree, correnti e onde: si formano così nicchie, grotte e scogli dalle forme varie. L’azione costruttiva dell’acqua del mare è esercitata per mezzo del trasporto e della deposizione di sabbia e detriti lungo le coste. Nota: proprio grazie alla deposizione di detriti a una certa distanza dalla riva si possono formare cordoni litoranei che emergendo nel tempo formano le lagune. SCIENZE INTEGRATE Maria Rosaria DE CAGNA L’IDROSFERA LA CRISI DELL’ACQUA LA CRISI DELL’ACQUA L’acqua è un elemento essenziale per la vita, non solo perché permette di soddisfare i bisogni essenziali della popolazione (bere e lavarsi), ma anche perchè consente di sostenere i settori fondamentali per lo sviluppo: agricoltura, industria, produzione di energia ecc. Ad esempio: • L’agricoltura dipende totalmente dalla pioggia o dall’irrigazione artificiale (principale causa del consumo d’acqua) • L’industria utilizza l’acqua per il raffreddamento di macchinari, per lavaggi o come solvente. SCIENZE INTEGRATE Maria Rosaria DE CAGNA L’IDROSFERA LA CRISI DELL’ACQUA La crisi dell’acqua è un problema di fondamentale importanza! Secondo uno studio condotto nel 2004 dall’UNICEF e l’OMS, ad oggi il 40% della popolazione africana non è in grado di accedere all’acqua potabile ed ogni giorno migliaia di bambini muoiono per malattie dovute all’uso di acqua contaminata da virus e batteri. SCIENZE INTEGRATE Maria Rosaria DE CAGNA L’IDROSFERA LA CRISI DELL’ACQUA Esiste oggi questa crisi dell’acqua che non è dovuta alla sua insufficienza a soddisfare i nostri bisogni, ma piuttosto ad una gestione sbagliata delle risorse. Allo stato attuale delle cose, è ancora possibile prendere misure costruttive per evitare che la crisi si amplifichi, risparmiando le risorse d’acqua, migliorandone la gestione, migliorando l’approvvigionamento d’acqua dolce e rinforzando le cooperazioni tra stati. SCIENZE INTEGRATE Maria Rosaria DE CAGNA Nota: Le immagini utilizzate sono state reperite in rete. SCIENZE INTEGRATE Maria Rosaria DE CAGNA