Parte A – La Terra solida
La differenziazione avvenuta nella Terra primordiale ha prodotto un
pianeta stratificato, con un denso nucleo di ferro e una sottile crosta di
rocce leggere, separate da uno spesso mantello.
Franco Ricci Lucchi, Marianna Ricci Lucchi, Silvio Tosetto, La Terra, il pianeta vivente © Zanichelli editore 2012
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Parte A – La Terra solida
Capitolo 2 – La struttura della Terra
L’ipotesi dei serbatoi d’acqua sotterranei e il diluvio universale.
A. La Bibbia dice che il diluvio fu provocato da piogge torrenziali che durarono 40 giorni
e 40 notti, ma questo è insostenibile, in quanto l’acqua delle piogge deriva per
evaporazione dai mari e a questi ritorna coi fiumi, per cui il livello marino non può
innalzarsi in questo modo, anche se piovesse per 400 o 4000 giorni.
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Parte A – La Terra solida
Capitolo 2 – La struttura della Terra
B. I primi «geologi» (secoli XVII e XVIII) pensarono allora che all’interno della Terra ci
fossero, fin dai tempi della Creazione, grandi cavità piene d’acqua «primordiale» (1), che
a un certo punto fu espulsa violentemente (2) da scosse telluriche e cataclismi
«pneumatici» (si escogitò che ci fosse nel sottosuolo anche dell’aria sotto pressione); la
superficie terrestre, ad eccezione dei rilievi più alti, venne così sommersa. Nella fase
immediatamente successiva (3), le caverne svuotate dall’acqua crollarono sotto il peso
delle rocce sovrastanti, provocando un abbassamento del livello del suolo che permise
all’acqua di invadere tutte le terre emerse. I sommovimenti e i moti vorticosi delle acque
del Diluvio, inoltre, avrebbero spazzato via detriti e frammenti della Terra primordiale,
depositandoli in strati (sedimenti) che via via si sarebbero induriti e litificati (trasformati in
rocce). Addirittura, arrivarono a sostenere che tutte le rocce si erano formate in questo
modo, cioè «a freddo», nell’acqua.
segue nella slide
successiva
l’immagine in
grande
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Capitolo 2 – La struttura della Terra
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Parte A – La Terra solida
Capitolo 2 – La struttura della Terra
Due pagine del De Magnete di Gilbert. [Stapleton Collection/Corbis]
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Parte A – La Terra solida
Capitolo 2 – La struttura della Terra
Il diagramma mostra
i cambiamenti con l’aumentare
della profondità all’interno della
Terra nelle velocità delle onde di
compressione (P), nelle velocità
delle onde di taglio (S) e nella
densità. Le onde P, più veloci,
penetrando in qualsiasi mezzo
comprimono davanti a sé gli
atomi che formano le rocce
facendoli oscillare avanti e
indietro. Le onde S, più lente e di
taglio, fanno oscillare in alto e in
basso gli stessi atomi che
trascinano i successivi a causa
del legame chimico fra essi. La
ridotta forza dei legami fra gli
atomi nei fluidi non permette la
vibrazione di tali mezzi con le
onde S e tale onda non può
proseguire in un mezzo liquido.
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Parte A – La Terra solida
Capitolo 2 – La struttura della Terra
Una sezione tomografica attraverso la Terra mette in evidenza rocce calde
(in rosso/arancio), come quelle di un pennacchio del mantello che risale dal limite del
nucleo fin sotto l'Africa meridionale, e rocce più fredde (in blu/viola), come i resti di una
parte della litosfera che sta affondando sotto il Nordamerica.
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Parte A – La Terra solida
Capitolo 2 – La struttura della Terra
L’origine «interna» dell’atmosfera e degli oceani. I gas dell’atmosfera (azoto, anidride
carbonica e vapore acqueo) sono stati emessi in grandi quantità dall’attività vulcanica
primordiale; la condensazione del vapore acqueo ha dato vita al ciclo dell’acqua sui
continenti e alla successiva formazione degli oceani.
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Parte A – La Terra solida
Capitolo 2 – La struttura della Terra
Le variazioni di spessore della crosta sono state evidenziate, mediante le onde sismiche,
dall’abbassamento della superficie di discontinuità di Moho al di sotto dei continenti e, in
particolare, al di sotto delle catene montuose, di cui forma le radici. (Le distanze
orizzontali non sono in scala)
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Parte A – La Terra solida
Capitolo 2 – La struttura della Terra
Confronto fra spessore e struttura di crosta continentale e oceanica.
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Capitolo 2 – La struttura della Terra
Un cubetto di ghiaccio (densità 0,9) galleggia sull’acqua (densità 1,0), da cui emerge per
1/10. Ciò consegue dal principio di Archimede: densità dell’acqua (ρa) × spessore
dell’acqua spostata (sa) = densità del ghiaccio (ρg) × spessore del ghiaccio (sg) ovvero
ρa sa / ρg sg = 1, per cui sa = ρg sg / ρa
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Parte A – La Terra solida
Capitolo 2 – La struttura della Terra
Durante una glaciazione, il carico sulla
crosta dovuto al peso di un ghiacciaio
che si sta accrescendo
aumenta e la fa flettere verso il basso
B. al contrario, le porzioni di crosta
circostanti, non gravate dal ghiacciaio,
tendono a rialzarsi spinte verso l’alto dal
materiale plastico sottostante (mantello),
che, a sua volta, viene allontanato dallo
«schiacciamento» della crosta (frecce
azzurre). C. Alla fine della glaciazione, lo
scioglimento del ghiacciaio alleggerisce
il carico sulla crosta.
D. Questa tende così a sollevarsi e a
richiamare sotto di sé il materiale
plastico che costituisce il mantello. Ciò
determina un abbassamento crostale
nelle zone periferiche, fino a quando i
due movimenti opposti non si
compensano.
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Capitolo 2 – La struttura della Terra
I Monti Pelati, situati nella fascia pedemontana delle Alpi fra Ivrea e Torino, sono così
chiamati per il loro aspetto brullo. Si tratta di un raro affioramento del mantello (formatosi
dallo scontro fra placca africana ed europea), costituito dalle peridotiti, rocce povere di
sodio e potassio che sono gli ioni preferiti per la crescita delle piante e troppo ricche di
magnesio per esse. Questa sottile striscia di terreni rossastri, poveri di vegetazione e
incisi dalla pioggia battente, ha sempre colpito la fantasia popolare dando luogo a
leggende, non ultima la presenza degli extra terrestri.
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Capitolo 2 – La struttura della Terra
La struttura del mantello al di sotto di
un oceano. I colori evidenziano la
diversa composizione chimica degli
strati.
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Capitolo 2 – La struttura della Terra
Confronto tra gli andamenti della
geoterma (in rosso) e della temperatura
di fusione delle rocce (in nero) con la
profondità. La temperatura di fusione
aumenta con un gradiente maggiore
rispetto a quello geotermico, infatti la
geoterma si trova generalmente al di
sotto della curva in nero. Solo al
passaggio da litosfera ad astenosfera e
da mantello inferiore a nucleo esterno,
le due curve si intersecano e si
invertono; in queste zone, il gradiente
geotermico supera quello della
temperatura di fusione e la materia
fonde parzialmente (come
nell’astenosfera) o totalmente (come
nel nucleo esterno).
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Capitolo 2 – La struttura della Terra
La Terra in quanto corpo solido può avere un diverso comportamento meccanico in
relazione non solo al tipo e all’entità delle forze cui è sottoposta, ma anche al tempo
durante il quale sono applicate (durata dello sforzo). Pensiamo per analogia a una
campana che vibra sotto i colpi di un martello (A.) e, rispettivamente, a un barile di pece
su cui poggiamo un mattone o un lingotto di metallo (B.). Nel primo caso, che rispetto al
pianeta intero sarebbe un terremoto, abbiamo un comportamento elastico, tipico di un
vero solido; nel secondo, esemplificato dal carico isostatico di un ghiacciaio o di un
vulcano, il comportamento si definisce reologico, ovvero quello di un fluido che scorre,
ma un fluido molto viscoso, come una pasta, il cui movimento è molto lento.
A determinare queste differenze di comportamento è soprattutto il mantello terrestre,
che costituisce la massa preponderante della Terra e che, benché fatto soprattutto di
minerali in particelle solide, contiene anche pellicole di fluidi magmatici sotto pressione
negli interstizi tra le particelle stesse.
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Capitolo 2 – La struttura della Terra
Il trasferimento di calore per convezione in una pentola piena d’acqua posta sul fornello.
Per effetto della maggiore temperatura presente sul fondo della pentola, che causa un
aumento del volume occupato dalle molecole, l’acqua diventa meno densa e tende a
galleggiare sull’acqua superficiale più fredda e quindi più densa. Questa, a sua volta,
scende in sostituzione di quella calda in risalita, viene a contatto con la fiamma, si
scalda e il ciclo ricomincia.
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Capitolo 2 – La struttura della Terra
La suddivisione della litosfera in placche.
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Capitolo 2 – La struttura della Terra
Le frecce indicano i percorsi delle onde
sismiche attraverso l’interno della
Terra, le linee tratteggiate invece sono i
fronti d’onda che avanzano verso
l’interno a intervalli di 2 minuti. Questi
tipi di onde sismiche, in particolare,
dette onde S, non riescono ad
attraversare il nucleo esterno perciò
non emergono mai oltre i 150° di
distanza dall’ipocentro, individuando
così una zona detta appunto «zona
d’ombra». Ciò è interpretato con la
presenza del nucleo esterno liquido
perché le onde S non riescono a
passare nei fluidi. Le dimensioni della
zona d'ombra sono proporzionali a
quella del nucleo. Le onde P danno un
effetto analogo. Le distanze si
misurano in distanze angolari, che
corrispondono agli angoli formati al
centro della Terra dall’ipocentro al
punto di uscita delle onde.
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Capitolo 2 – La struttura della Terra
La distorsione delle linee del campo magnetico terrestre causata dal vento solare.
La deformazione interessa la magnetosfera, cioè la parte alta dell’atmosfera terrestre (tra
50 e 1000 km) in cui le particelle cariche del vento solare sono costrette a muoversi
attirate dal campo magnetico terrestre. In particolare, la parte della magnetosfera
opposta al Sole si allunga come la coda di una cometa sotto l’effetto dell’onda d’urto
provocata dal vento solare, mentre le sue «guance» (zone magnetiche sopra l’equatore)
ne intrappolano le particelle cariche elettricamente (fasce di van Allen) schermando così il
pianeta.
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Capitolo 2 – La struttura della Terra
Andamento delle linee del campo magnetico terrestre in assenza di distorsione da parte
del campo magnetico solare. Le linee del campo magnetico entrano ed escono dai poli
e convergono tutte nel nucleo, da cui si originano.
L’asse magnetico attorno al quale sono distribuite simmetricamente le linee del campo
non coincide con l’asse di rotazione, ma è inclinato rispetto a questo di 11°30’: i poli
magnetici e quelli geografici, dunque, sulla Terra non coincidono.
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