SINTESI CAPITOLO 10: CALORE E MAGNETISMO
Tutti gli studi sulla Terra confermano che la temperatura cresce andando dalla superficie verso il
centro. Il calore interno alla Terra ha una duplice origine:
calore fossile prodotto durante la formazione della Terra (una parte di questo calore si trova
ancora all’interno della terra a causa della bassa conducibilità delle rocce che la formano, che
hanno quindi fatto da isolante).
calore prodotto in continuazione dal decadimento degli elementi radioattivi (tempi di
dimezzamento dell’ordine di 109 anni), abbondanti nella crosta e in particolare nella crosta
continentale ricca di rocce felsiche.
Con il termine gradiente geotermico, si indica l’aumento di temperatura ogni 100 m di profondità.
Il valore del gradiente geotermico varia da luogo a luogo ma è mediamente di 2-3 gradi centigradi.
Se il gradiente geotermico si mantenesse costante scendendo in profondità (cioè se l’aumento di
temperatura fosse costante) la temperatura al centro della Terra raggiungerebbe i 160.000 °C. In tali
condizioni buona parte della Terra si troverebbe allo stato fuso, in contraddizione con quanto
evidenziato dalla trasmissione delle onde S, che indicano solo il nucleo esterno allo stato fuso. Si
ammette che la temperatura al centro della Terra raggiunga i 4300 °C . La diminuzione del
gradiente geotermico scendendo in profondità, è dovuta al fatto che una parte rilevante del calore
non deriva dal centro della Terra ma viene prodotta come abbiamo visto nella crosta (elementi
radioattivi).
In ogni caso, in accordo con le leggi della fisica, il calore deve trasmettersi dall’interno verso la
superficie e “lasciare” la Terra. Il Quantitativo di energia termica che sfugge per unità di area e di
tempo è detto flusso di calore; la sua unità di misura e l’HFU che equivale a 1 µcal/cm2*sec. Il
flusso di calore si ottiene moltiplicando il gradiente geotermico per la conducibilità termica locale
(che dipende dal tipo di rocce).
Nei continenti il flusso di calore è minimo (1 HFU) nelle aree geologicamente stabili e dove lo
spessore della litosfera è maggiore; aumenta nelle aree geologicamente attive e dove lo spessore
della litosfera è più sottile.
Nelle aree oceaniche il flusso di calore è massimo lungo le dorsali (2 HFU)al centro degli oceani
stessi e decresce progressivamente allontanandosi da queste (mediamente 1,3 HFU) e raggiunge il
minimo nelle zone delle fosse (< di 1 HFU). Poiché la crosta oceanica è più povera di elementi
radioattivi, ci si dovrebbero aspettare flussi di calore più bassi, rispetto a quelli delle aree
continentali. Il motivo di tale anomalia non è chiaro; alcuni ipotizzano che la crosta oceanica, più
sottile, trattenga in misura minore il calore proveniente dal mantello.
Come abbiamo già detto il calore deve spostarsi dalle zone più calde a quelle più fredde. Sappiamo
che esistono 3 modalità di trasmissione del calore:
radiazione; molto probabilmente non ha nessuna rilevanza nella trasmissione del calore
all’interno della Terra.
conduzione; tipica modalità di trasmissione nei corpi solidi, sembra avere un certo peso
all’interno della Terra. Tuttavia, poichè le rocce hanno una conducibilità bassa, contrariamente
ai metalli, se questa fosse l’unica modalità di trasmissione, la maggior parte del calore
primitivo sarebbe ancora intrappolato nelle profondità del nostro pianeta.
convezione; si ammette quindi che almeno in alcune zone della Terra il calore si trasmetta
anche per convezione. Poiché questa modalità è tipica dei fluidi, è certamente possibile nel
nucleo esterno, ma si ritiene ormai certo che avvenga perlomeno nel mantello esterno, fino a
300 km di profondità, dove abbiamo visto che una parte dell’olivina (1-10%) si trova allo stato
fuso. Questa parte del mantello si comporterebbe quindi come un fluido fortemente viscoso che
si muove formando delle celle convettive. Per comprendere il meccanismo di funzionamento di
una cella convettiva bisogna tenere presente che un materiale che si scalda si dilata e di
conseguenza diminuisce la sua densità. Per questo tende a risalire verso l’alto dove si raffredda
cedendo il calore; la sua densità diminuisce e di conseguenza tende a scendere verso il basso
dove potrà ricominciare un altro ciclo. La cosa più interessante attualmente è capire se questi
movimenti convettivi siano sempre attivi o si attivino a intervalli più o meno regolari quando la
bassa conducibilità delle rocce fa si che si accumuli troppo calore nel mantello che non riesce
ad essere smaltito per conduzione.
Le correnti convettive del mantello, come vedremo, sarebbero la base della teoria della tettonica a
placche.
CAMPO MAGNETICO TERRESTRE.
La Terra produce un campo magnetico come se al suo interno ci fosse un grande magnete. La
direzione del campo magnetico può essere rilevata in ogni punto utilizzando la bussola. Il polo nord
magnetico, non coincide tuttavia con il polo nord terrestre (dove passa l’asse di rotazione). L’angolo
che separa il nord magnetico dal nord terrestre si chiama declinazione magnetica e varia andando
dall’equatore verso il polo. Nelle carte geografiche “serie”, viene indicato l’angolo di declinazione
caratteristico di quella località; in questo modo si può operare una opportuna correzione per
individuare correttamente il nord geografico. Poiché l’ago di una bussola si dispone parallelamente
alle linee del campo di forza, nelle bussole in cui l’ago ha la possibilità di ruotare in tutte le
direzioni, si disporrà parallelamente al terreno all’equatore, perpendicolarmente ai poli. L’angolo
che l’ago forma con una linea orizzontale, si definisce inclinazione magnetica.
L’origine del campo magnetico terrestre è poco chiara; il modello più accettato è quello della
dinamo autoeccitante, che chiama in causa correnti elettriche che si formerebbero tra il nucleo
interno e quello esterno. Sono però certe due cose:
a intervalli più o meno regolari il campo magnetico terrestre si inverte (il polo nord diventa il
polo sud e viceversa).
la posizione dei poli non rimane fissa nel tempo ma cambia di anno in anno. Questi
spostamenti, impercettibili a breve termine, diventano rilevanti quando passano milioni di anni.
La posizione dei poli non si discosta comunque mai di molto da quella dei poli geografici.
