Dipartimento di
Scienze della Terra e
Geoambientali
SCHEDA INSEGNAMENTO
Corso di Laurea in Scienze Geologiche - TRIENNALE
Insegnamento
Modulo
Anno di corso
Fisica Terrestre
Docente
Telefono
Gildo Calcagnile
Orari Ricevimento
Luogo Ricevimento
II
A.A. 2014/2015
SSD
Semestre
II
Email
Codice Insegnamento
GEO/10
003333
[email protected]
Lunedì:
Ore 11-13
Martedì: Ore 11-13
Mercoledì: Ore 09-11
Stanza 9 V piano/Osservatorio Sismologico I piano
Ore didattica assisistita
Ore studio individuale
Crediti
Obiettivi formativi
Lezioni frontali
48
102
6
Esercitazioni
30
20
2
Totale
78
122
8
Fornire i primi elementi geofisici di base indispensabili per la formazione di un
geologo moderno.
Pre-requisiti
Propedeuticità obbligatorie
Nessuna
Metodi di valutazione
Prova scritta
Testi consigliati
W. LOWRIE: Fundamentals of Geophysics. Cambridge University Press. Seconda
Edizione, 2007
Altro materiale consigliato
C.M.R. FOWLER. The solid Earth. Cambridge University Press. Seconda Edizione,
2005
Prova orale
Prova laborat.
Prove esonero parz.
F. D. STACEY: Physics of the Earth. BrookField Press, Brisbane, 1992
N.H. SLEEP – K. FUJITA: Principles of Geophysics. Blackwell Science, 1997
Programma
SISMOLOGIA.
TEORIA DELL'ELASTICITA’ = ONDE SISMICHE. Caratteristiche elastiche e anelastiche dei materiali. Sforzi e
deformazioni. Relazioni tra sforzi e deformazioni. Costanti elastiche. Equazioni del moto. Onde sismiche.
PROPAGAZIONE DELLE ONDE SISMICHE NELL'INTERNO DELLA TERRA. Onde longitudinali (P) e trasversali
(S, SV, SH). Velocità di propagazione delle onde P ed S e loro relazione con la densità. Onde superficiali di
Rayleigh e di Love, dispersione. Localizzazione di un terremoto. Sismografi e sismogrammi. Scale di intensità.
Magnitudo ed energia. Origine dei terremoti. Meccanismo sismico focale. Asperità e barriere. Soluzione del piano
di faglia.. Attenuazione delle onde sismiche. Fattore di Qualità Q. Principio di Huyghens. Principio di Fermat.
Riflessione e rifrazione delle onde sismiche. Onde coniche. Dromocrona delle onde dirette. Sismologia a
riflessione: su interfaccia orizzontale ed inclinata. Sismologia a rifrazione: modello a due strati; modello multi
strato; strato inclinato. Terra a strati sferici concentrici: parametro del raggio. Travel time in funzione della
distribuzione di velocità v(r); dromocrona per una terra sferica nel caso di terremoti vicini. Equazione d’inversione.
Applicazione dell’equazione d’inversione: casi particolari (diminuzione della velocità con la profondità, aumento
rapido della velocità con la profondità).
SISMICITA’ = STRUTTURA DELL'INTERNO DELLA TERRA. Sismicità della Terra e teoria della tettonica a zolle.
Litosfera, Astenosfera.
Onde sismiche e struttura dell’interno della Terra. Crosta, mantello, nucleo. Variazione
della velocità delle onde sismiche e dei parametri elastici con la profondità. Differenza delle strutture
continentali/oceaniche, variazioni laterali. Equazione di Adams-Williamson: variazione della densità e della gravità
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Programma
con la profondità. Ultimi modelli globali della struttura dell’interno della Terra. Variazioni al passaggio
mantello/nucleo, indicazioni di laboratorio. Risultati topografici. Oscillazioni libere. Previsione e prevenzione
sismica; precursori sismici.
GRAVIMETRIA.
LA GRAVITA’ DELLA TERRA. La legge di Newton della gravitazione universale. Rotazione terrestre. Sistemi non
inerziali. Forza centrifuga. Forza di gravità. Campo e potenziale di gravità.
FORMA E DIMENSIONI DELLA TERRA. Forma reale della Terra. Geoide, sferoide, ellissoide. Equazione dello
sferoide. Schiacciamento dello sferoide. Momento d’inerzia rispetto all'asse polare e variazione della densità con
la profondità. Elliticità dinamica e schiacciamento dello sferoide. Gravità sullo sferoide. Teorema di Clairaut.
Ellissoide di riferimento. Gravità normale. Formula Internazionale di Riferimento della gravità. Geoide dei satelliti.
RIDUZIONE E INTERPRETAZIONE DELLE OSSERVAZIONI DI GRAVITA'. Riduzione in aria libera. Correzione
di Bouguer. Correzione topografica. Anomalie di Bouguer: definizione e significato fisico. Separazione delle
anomalie gravimetriche. Interpretazione qualitativa e quantitativa delle anomalie di Bouguer.
TEORIA DELL'ISOSTASIA. La scoperta dell'isostasia. Ipotesi di Airy e ipotesi di Pratt. Anomalie isostatiche.
Compensazione isostatica e movimenti crostali verticali. Tests dell'isostasia. Isostasia e struttura crostale.
MAREE TERRESTRI. Forza di marea. Attrito di marea e suoi effetti. Dondolio di Chandler.
LA MISURA DELLA GRAVITA'. Misura assoluta e relativa. Gravimetri lineari e astatici. Taratura dei gravimetri e
costante di scala. Deriva.
MAGNETISMO TERRESTRE
IL CAMPO MAGNETICO TERRESTRE. Generalità. Elementi del campo magnetico terrestre. Campo dipolare e
campo non dipolare. Variazione secolare e deriva verso ovest. Variazioni temporali del campo magnetico terrestre
e determinazione della conducibilità elettrica nell'interno della Terra. Origine del campo magnetico terrestre.
PALEOMAGNETISMO. Magnetizzazione delle rocce: magnetizzazione termoresidua, magnetizzazione detritica,
magnetizzazione chimica. Archeomagnetismo e variazione secolare. Poli paleomagnetici e ipotesi del dipolo
assiale. Inversioni del campo magnetico terrestre. Migrazione dei poli e deriva dei continenti. Anomalie
magnetiche marine ed espansione dei fondi oceanici: l'ipotesi di Vine-Matthews.
LA MISURA DEL CAMPO MAGNETICO TERRESTRE. Magnetometri a protoni.
ESERCITAZIONI di sismologia, gravimetria e magnetismo.
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