Le forze della Terra

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Nella terra e nello spazio
Le forze della Terra
Noi viviamo sulla crosta terrestre, qui si trovano le città, le strade, i campi coltivati.
Gran parte della crosta però è ricoperta dai mari. Sotto i mari ci sono montagne, valli,
grotte esattamente come sulla parte emersa. Ciò che si vede e ciò che succede sulla
crosta terrestre dipende anche da quel che è successo e continua a succedere negli strati
inferiori della Terra.
L’uomo sfrutta il suolo fertile con le coltivazioni e il sottosuolo per ricavare materiali
importanti per la nostra vita (il petrolio, il gas naturale, l’acqua, i minerali come ferro,
oro, alluminio, carbone).
Sempre sotto terra, ma ad una profondità diversa, avvengono dei fenomeni che sono
responsabili dei terremoti e delle eruzioni vulcaniche. Per capire meglio che cosa
succede e dove, cominciamo a esaminare una tabella che descrive i diversi strati di cui si
compone l’interno della Terra secondo le ipotesi formulate finora dagli scienziati:
Partendo dall’esterno abbiamo nell’ordine:
• la crosta, è la parte più leggera e più sottile, i materiali di cui è composta sono tutti a
densità più bassa rispetto a quelli sottostanti e sono solidi;
• il mantello, è costituito da rocce più pesanti e fluide a causa dell’elevata temperatura
(tra i 1 500 e i 3 000 gradi), ma siccome lo stato superiore preme molto forte la
struttura dei materiale è rigida come l’acciaio;
• il nucleo, si divide in due strati. Il nucleo interno è la parte più pesante del nostro
pianeta, è formato da metalli come il ferro e vi si raggiungono temperature di 10 000
gradi. Il nucleo esterno invece è formato da composti più leggeri dei metalli.
Il nucleo è il cuore del pianeta, essendo di ferro è anche responsabile del magnetismo
terrestre che noi sfruttiamo usando la bussola per orientarci.
Il mantello invece è la parte più “in movimento” perché è da lì che hanno origine sia i
terremoti che i vulcani.
A mano a mano che si scende in profondità le rocce sono più calde e più pesanti.
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Ecco una tabella che elenca i diversi strati e la loro misura:
Strato
Grandezza
misurata
NUCLEO
diametro del nucleo
interno
spessore del
nucleo esterno
MANTELLO
spessore del
secondo strato del
mantello
spessore della
zona di transizione
spessore del primo
strato del mantello
CROSTA
spessore della
crosta terrestre
DIAMETRO TOTALE della Terra
Misura
2 400 km
2 250 km
2 250 km
250 km
390 km
50 km
12 760 km
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I terremoti
Quando avviene un terremoto ci possono essere conseguenze più o meno gravi: gli
effetti vengono misurati con una scala che, dal nome del suo inventore, si chiama Scala
Mercalli.
Ecco i vari gradi di cui si compone con gli effetti a cui fa riferimento:
1° grado : strumentale – registrata solo dai sismografi
2° grado : leggerissima – avvertita solo da persone particolarmente sensibili
3° grado : leggera – avvertita da persone a riposo, soprattutto ai piani alti
4° grado : mediocre – avvertita anche camminando, oscillazione di oggetti appesi
5° grado : forte – risveglio di persone che dormono, suono di campane, cadute di oggetti
6° grado : molto forte – lievi danni agli edifici, oscillano gli alberi
7° grado : fortissima – allarme generale, crepe nei muri, caduta di intonaci
8° grado : rovinosa – caduta di camini, gravi danni agli edifici
9° grado : disastrosa – crollo di alcuni edifici, rottura di condutture, crepe nel terreno
10° grado : disastrosissima – crollo di molti edifici, rotaie piegate, grandi crepacci nel
suolo, frane
11° grado : catastrofica – pochi edifici superstiti, ponti distrutti, tutti i servizi (ferrovie,
condutture, cavi sotterranei) fuori uso, grandi frane, inondazioni
12° grado : grande catastrofe – distruzione totale, oggetti scagliati in aria, sollevamenti
ed abbassamenti del suolo ad onde
Un altro modo per misurare l’intensità di un terremoto è la Scala Richter che però non
guarda agli effetti del sisma, ma usa una unità di misura che si chiama magnitudo. La
misura si ottiene paragonando l’energia liberata da un terremoto con quella di
un’esplosione di dinamite nel sottosuolo. Non ha quindi dei gradi ma un indice numerico
preciso.
Nella tabella che segue osserva la scala: nella prima colonna puoi leggere la magnitudo,
nella seconda la quantità di dinamite che occorrerebbe per provocare una scossa di pari
intensità e nella terza qual è la frequenza di quel tipo di scossa. Come vedi scosse
leggere si verificano in continuazione, ma il più delle volte non sono avvertite
dall’essere umano, alcuni animali, ad esempio i cani e gli uccelli, sono invece più
sensibili e se ne accorgono.
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magnitudo
quantità di dinamite
0
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
5,5
6
6,5
7
7,5
8
8,5
9
10
1 chilogrammo
31,6 chilogrammi
178 chilogrammi
1 tonnellata
5,6 tonnellate
31,6 tonnellate
178 tonnellate
1000 tonnellate
5600 tonnellate
31600 tonnellate
178000 tonnellate
1 milione di tonnellate
5,6 milioni di tonnellate
31,6 milioni di tonnellate
178 milioni di tonnellate
1 miliardo di tonnellate
5,6 miliardi di tonnellate
31,6 miliardi di tonnellate
1000 miliardi di tonnellate
frequenza delle scosse
sulla Terra
circa 8 000 al giorno
circa 1 000 al giorno
circa 130 al giorno
circa 15 al giorno
2-3 al giorno
120 all'anno
18 all'anno
1 all'anno
1 ogni 20 anni
sconosciuto
Un terremoto con forte magnitudo che si verifica in un luogo deserto può avere sulla
Scala Mercalli un grado basso perché produce pochi effetti, mentre uno con magnitudo
più debole ma che avviene in zone molto abitate e con edifici costruiti senza seguire le
regole antisismiche sulla scala Mercalli può avere un grado molto alto.
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I vulcani
Sotto la crosta terrestre si trova uno strato di rocce a temperature elevatissime. Queste
rocce non sono solide ma neppure del tutto liquide, sono semisolide, perché gli strati di
terra e rocce soprastanti li schiacciano, si dice che sono sottoposte a forti “pressioni”.
Se nella crosta terrestre si apre una fessura, le rocce profonde ritornano a essere fluide e
pastose (magma), le alte temperatura fanno sì che si formino gas e vapori che spingono
con forza le rocce fuse verso la superficie della Terra e così avviene un’eruzione
vulcanica. La lava che fuoriesce si deposita intorno alle fenditura e poco per volta si
forma il cono vulcanico.
Ma come mai la Terra si spacca? Anni fa uno scienziato ha formulato una teoria secondo
cui la crosta terrestre non sarebbe un blocco unico, ma sarebbe formata da tanti pezzi
vicini a cui ha dato il nome di zolle o placche. Le zolle, sulle quali si trovano i continenti
o il fondo degli oceani, sono come delle enormi zattere in continuo movimento: in alcuni
casi premono l’una contro l’altra, in altri casi si allontanano fra di loro e in altri ancora
scivolano l’una a fianco dell’altra. Per questo si formano le spaccature che danno origine
ai vulcani e avvengono i terremoti.
Nella figura sono evidenziati i contorni delle placche e gli hot spot, i punti caldi da
cui fuoriesce lava.
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Questa teoria ora è stata confermata dalle osservazioni fatte sul fondo degli oceani con
l’impiego di sonar, radar, batiscafi e di molte altri strumenti.
Nelle profondità marine gli oceanografi, cioè gli scienziati che studiano i mari e gli
oceani, hanno infatti scoperto un lungo serpentone sopraelevato che si estende per
65 000 km tutto intorno alla Terra in una zona che passa al centro degli oceani. Questi
rilievi sottomarini hanno al centro una profonda fessura (in inglese, rift valley) da cui
esce in continuazione del materiale fuso che proviene dalle zone più profonde del
mantello.
Quando le eruzioni sottomarine avvengono in luoghi poco profondi si possono formare
velocemente delle isole. Questo è il caso ad esempio di un’isola che affiorò nell’estate
del 1831 fra la Sicilia e Pantelleria e che alla fine dell’eruzione aveva raggiunto
un’altezza di circa 65 metri e un perimetro di quasi quattro chilometri. Ma quest’isola
rapidamente scomparve perché i materiali di cui era composta erano molto fragili.
Attività
1. La città in cui abiti si trova vicino ad un vulcano? È in una zona sismica?
Hai assistito di persona a una eruzione vulcanica o a un terremoto?
Racconta una tua esperienza personale o un avvenimento che hai visto e sentito raccontare
in televisione relativamente a uno di questi fenomeni.
Illustra il tuo testo con disegni e fotografie tratte da riviste o giornali.
Prepara anche un’intervista da fare a qualche adulto o a un esperto che tu possa contattare
facilmente per saperne di più.
2. Puoi simulare il comportamento di un vulcano sfruttando la reazione dell’aceto con il
bicarbonato.
Riempi una bottiglietta vuota di succo di frutta con dell’aceto, metti la bottiglietta sotto a un
cono di cartone (il cono vulcanico), con un cucchiaino versa del bicarbonato nell’aceto
dall’apertura superiore (il camino): vedrai subito formarsi delle bolle di anidride carbonica che
fuoriescono con una certa rapidità (lava)!
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I minerali
Ti è mai capitato facendo una passeggiata in montagna o lungo il mare di trovare dei
sassi luccicanti, colorati o con forme strane? Di che cosa sono fatti i sassi e che
differenza c’è tra un sasso e un minerale?
Un sasso di solito è un pezzo che si è staccato da una roccia più grande e una roccia è un
miscuglio di una o più specie minerali in proporzione varia.
I minerali hanno un nome che dipende dalla loro composizione chimica, cioè dalle
sostanze elementari di cui sono fatti.
I minerali presenti nelle rocce possono variare molto. Alcuni minerali, come il quarzo, la
mica o il talco sono presenti quasi ovunque, mentre altri sono stati trovati solo in una o
due località in tutto il mondo.
I minerali sono una fonte di materie prime per l’attività umana: infatti dentro i minerali
ci sono materiali indispensabili, come il ferro. Per ricavare il ferro bisogna trovare dei
minerali che lo contengano e usare dei procedimenti per separare il ferro dalle sostanze
con cui è mescolato.
I minerali, per la loro natura, di solito si trovano sottoterra e gli uomini, per ricercare i
minerali utili alle loro attività, hanno costruito delle gallerie
sotterranee che si chiamano miniere.
I minerali sono composti naturali che si sono formati nel tempo
attraverso processi di lunghissima durata (ere geologiche).
Per essere chiamata “minerale”, una sostanza deve essere solida e
formata da cristalli. Ma che cosa è un cristallo? Quando le particelle
che compongono una sostanza si dispongono in modo ordinato
prendendo una forma particolare e caratteristica, si forma un
cristallo. La forma del cristallo dipende dal modo particolare di
Grafite
legarsi che hanno quelle particelle, cioè dalla composizione chimica
del minerale.
Quindi ogni minerale è un solido formato da cristalli che
hanno una forma e una composizione chimica definita. Ma
fai attenzione: il diamante e la grafite (la mina della tua
matita è grafite) hanno la stessa composizione chimica ma
non la stessa struttura cristallina. Per questo la grafite è
molto tenera mentre il diamante è il minerale più duro che
esista.
I minerali conosciuti ad oggi sono oltre 4 000.
Diamante
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Attività
1. Hai mai visitato una miniera? Nel tuo territorio forse ci sono miniere ancora in funzione o
miniere ormai abbandonate. Informati e se puoi organizza una visita con la tua classe per
capire meglio come è fatto il sottosuolo e quali ricchezze racchiude.
2. Con l’aiuto dell’insegnante e attraverso la discussione con i tuoi compagni cerca di
rispondere a queste domande.
- Quali sono i prodotti minerari della tua regione?
- Sai localizzare su una cartina i maggiori giacimenti di ferro e carbone esistenti in Italia?
- Sai dove si trova il gas naturale (metano) in Italia? E il petrolio?
3. Con l’aiuto di un adulto o rivolgendoti a un museo locale forse puoi trovare minerali
caratteristici della tua regione e fare una piccola raccolta. Disponi ogni minerale dentro
scatolette trasparenti adatte. Metti delle etichette con il nome del minerale e il luogo da cui
proviene.
4.Per capire come si possono formare i cristalli che compongono un minerale puoi fare
questa esperienza.
Prepara un miscuglio di acqua con tanto
sale in un barattolo di vetro, dovrai
aggiungere sale fino a quando vedrai che
non si scioglie più e quindi il miscuglio è
saturo. Ora prepara un coperchietto di
cartoncino con un foro al centro da mettere
sul barattolo di vetro. Immergi un filo nel
miscuglio e tienilo teso appendendo alla sua
estremità un chiodo o un dado di metallo (il
filo e il dado devono essere dentro l’acqua).
Fai passare l’altra estremità del filo nel foro
del coperchietto e, sopra al cartoncino, lega
il filo a una matita corta che lo terrà bloccato,
chiudi infine il barattolo. Aspetta qualche
settimana e vedrai formarsi poco per volta
lungo il filo dei cristalli come quelli che vedi nell’immagine.
Sai dare una spiegazione per quello che vedi? Qual è la sostanza che ha formato i cristalli?
Perché?
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