“FORZE ENDOGENE E FORZE ESOGENE”
PROF.SSA EMILIA SARNO
Università telematica Pegaso
Forze endogene e forze esogene
Indice
1
PREMESSA --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 3
2
L’UNIVERSO E LA TERRA ------------------------------------------------------------------------------------------------ 4
3
LA COSTITUZIONE DELLA TERRA E LA SUA CONFIGURAZIONE ---------------------------------------- 5
4
LE STORIA DELLA TERRA E LE ROCCE ---------------------------------------------------------------------------- 7
5
FORZE ENDOGENE --------------------------------------------------------------------------------------------------------- 9
5.1.
5.2.
6
I VULCANI ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------11
I TERREMOTI ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------13
LE FORZE ESOGENE ------------------------------------------------------------------------------------------------------ 14
6.1.
6.2.
6.3.
6.4.
6.5.
6.6.
ALTERAZIONE ESERCITATA DALL’ARIA -----------------------------------------------------------------------------------14
LE ACQUE SELVAGGE E L’EROSIONE DEL SUOLO -----------------------------------------------------------------------14
I GHIACCIAI E LA MORFOLOGIA GLACIALE -------------------------------------------------------------------------------16
L’AZIONE DEL MARE E LA MORFOLOGIA COSTIERA --------------------------------------------------------------------16
L’AZIONE EOLICA ------------------------------------------------------------------------------------------------------------17
LA MORFOLOGIA CARSICA --------------------------------------------------------------------------------------------------18
BIBLIOGRAFIA --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 19
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vietata la riproduzione o il riutilizzo anche parziale, ai sensi e per gli effetti della legge sul diritto d’autore
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1 Premessa
Questa lezione tratterà delle caratteristiche geo-fisiche della terra sia dal punto di vista
endogeno, sia esogeno. Per questi motivi nella prima parte si esaminano la struttura della terra e i
relativi fenomeni come il movimento dei continenti, i vulcani e i terremoti. Nella seconda parte
invece si esaminano le forze esogene e quindi i fattori che modellano e modificano la superficie
terrestre.
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2 L’universo e la terra
La terra è uno degli innumerevoli astri o corpi celesti che costituiscono l’universo. Gli astri
si dividono in stelle, pianeti, satelliti. Le stelle mantengono sempre la stessa posizione e emettono
luce propria. I pianeti sono corpi di forma sferica che risultano illuminati da altre stelle intorno alle
quali descrivono giri regolari. La terra è illuminata dal sole e compie giri intorno ad esso. I satelliti
si muovono intorno ad un pianeta e riflettono sempre la luce di una stella. Oltre alle stelle, ai pianeti
e ai satelliti esistono corpi minori come le comete, le stelle cadenti o i meteoriti.
Il sole con i nove pianeti – Mercurio, Venere, Terra, Marte, Giove, Saturno, Uranio, Nettuno,
Plutone - costituisce il sistema solare.
La terra ha una forma irregolare e non è propriamente sferica perché appiattita ai poli e ha una
forma che si avvicina a quella dell’ellissoide di rotazione1. Compie diversi movimenti, ma i
principali sono quello di rotazione per cui la Terra gira intorno a sé stessa e quello di rivoluzione
per cui gira intorno al sole2, e quello conico dell’asse, detto di precessione degli equinozi. Per
compiere la rotazione su sé stessa la terra impiega un giorno; il movimento intorno al sole richiede
un anno intero (365 giorni, 6 ore, 9 minuti e 9 secondi). In relazione ai movimenti della terra è stato
definito il calendario e la terra è stata divisa in 24 fusi orari che corrispondono ad altrettante zone
della terra; ogni fuso e quindi ogni zona adottano la stessa ora convenzionale.
1
Questo aspetto influisce anche sulla cartografia. Si veda l’opuscolo La cartografia: concetti basilari.
Un terzo movimento è dovuto all’inclinazione dell’asse e è la causa delle precessione degli equinozi; la precessione
(cioè l’anticipo) fa anticipare le stagioni e gli equinozi nell’anno in corso rispetto al precedente. Si definiscono equinozi
i due istanti nel corso dell’anno in cui il Sole si trova perpendicolare all’equatore e la separazione tra la zona illuminata
e la zona in ombra della Terra passa per i poli.
2
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3 La costituzione della terra e la sua configurazione
L’interno della Terra è ancora parzialmente sconosciuto, benché si effettuino studi e analisi
geofisiche. Si ritiene che la terra sia così costituita (fig. 1):
crosta terrestre
mantello
nucleo esterno
nucleo interno.
La crosta terrestre è la parte più esterna ed è formata da diversi tipi di rocce. Il mantello è la parte
più consistente, infatti rappresenta i due terzi del suo peso. Esso si divide in litosfera (parte rigida),
astenosfera (parte magmatica) e mesosfera (parte ancora rigida).
Sotto il mantello si trova il nucleo esterno che è allo stato liquido. La parte più interna della terra è
il nucleo interno, una massa presumibilmente solida e densa.
La superficie terrestre consiste di terre emerse e mari, così suddivise 3/10 le terre emerse, 7/10 le
acque. Nella distribuzione geografica delle terre emerse si possono individuare masse principali,
denominate continenti. I continenti sono3 (fig. 2):
il Continente Antico, composto dall’Asia, dall’Europa e dall’Africa;
il continente nuovo composto dall’America Settentrionale, Centrale, Meridionale, scoperto
alla fine del Quattrocento;
il continente Nuovissimo, o Australia, scoperto agli inizi del Seicento;
il continente Antartico o Antartide, scoperto nell’Ottocento e esplorato nel Novecento.
E’ bene precisare che i continenti geograficamente sono quattro, tenendo conto che continente
significa appunto terra emersa, mentre le parti del mondo sono sette:
Europa, Asia, Africa, America Settentrionale, America Meridionale, Oceania, Antartide.
Le terre emerse hanno anche una configurazione verticale, cioè le forme del rilievo. Il rilievo si
misura dal livello medio del mare. Le grandi forme del rilievo sono la montagna, la collina, la
pianura e l’altopiano.
3
Si segue in questo caso la suddivisione più consolidata.
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Figura 1 La struttura della terra
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Figura 2 La distribuzione delle terre emerse
4 Le storia della Terra e le rocce
La terra si è venuta formando oltre quattro milioni e mezzo di anni fa. Questo tempo
estremamente lungo è suddiviso in ere4 geologiche:
Precambiana o Archeozoica (periodo dell’iniziale formazione della terra)
Paleozoica
Mesozoica
Cenozoica o Terziaria
Neozoica o Quaternaria.
La figura 3 dettaglia le ere geologiche, le loro suddivisioni e gli anni corrispondenti.
4
Per era si intende un lunghissimo periodo di tempo.
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In questo grandissimo arco di tempo la terra ha definito la sua costituzione e la comparsa
del’uomo è avvenuta negli ultimi due milioni di anni fa, nell’età neozoica. Nel corso delle ere si è
costituita la crosta terrestre e quindi le rocce.
Le rocce si distinguono in eruttive, sedimentarie, metamorfiche. Le rocce eruttive sono dette anche
magmatiche perché si sono formate dal raffreddamento e dal consolidamento del magma. Sono
anche il risultato del raffreddamento delle colate laviche (fig. 4).
Le rocce sedimentarie sono il prodotto dell’accumulo e del deposito di detriti o frammenti che nel
corso del tempo si formano o sulla terra o in ambiente marino (fig. 5).
Le rocce metamorfiche derivano da quelle eruttive ma subiscono alterazioni nel tempo a causa
dell’aumento della temperatura.
Nel corso delle ere non si sono solo formate le rocce ma anche le risorse del sottosuolo come i
giacimenti minerari che rappresentano la ricchezza di uno stato.
Figura 4 esempio di roccia vulcanica
Figura 5 esempio di roccia sedimentaria
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5 Forze endogene
In relazione alla formazione della terra, agli inizi del Novecento, Alfred Wegener propose
una suggestiva teoria, secondo la quale la Terra inizialmente era un grande continente (denominato
Pangea), circondato da un unico oceano (denominato Pantalassa), che poi si sarebbe frazionato nei
vari continenti attuali. Da questa idea suggestiva negli anni Sessanta del secolo scorso, è stata messa
a punto la teoria della tettonica a zolle per spiegare la formazione dei diversi continenti e i loro
movimenti che danno origine ai terremoti e alle eruzioni vulcaniche.
La crosta terrestre è costituita dalla litosfera (dal greco lithos =pietra) che ha uno spessore di 70-100
chilometri. La litosfera è suddivisa in placche o zolle di varia forma e dimensione che “galleggiano”
sull’astenosfera (asthenos= debole), strato viscoso. Vi è quindi un grande mosaico con placche
molto ampie: la zolla africana, la zolla pacifica, la zolla eurasiatica, la zolla nordamericana, la zolla
indoaustraliana, la zolla antartica. Sullo strato viscoso le zolle si muovono, si spingono, si toccano
lungo i bordi e si incuneano l’una sotto l’altra; comunque scorrono orizzontalmente ad una velocità
media da 1 a 20 cm all’anno (fig. 6).
Il movimento è prodotto dal magma che in alcuni casi fuoriesce dai margini delle zolle o comunque
con la sua forza produce gli spostamenti delle zolle. Generalmente il magma fuoriesce in
corrispondenza delle dorsali oceaniche e quindi si crea nuova crosta terrestre.
Accade anche nei movimenti di due zolle che, se si dirigono l’una contro l’altra, si possano
sovrapporre e danno origine alle catene montuose. Questo fenomeno si denomina orogenesi,
formazione delle catene montuose (fig. 7).
In altri casi quando due zolle si dirigono l’una contro l’altra, accade che una sprofondi sotto l’altra e
la materia torni allo stato fuso, formando la zona di subduzione, nei fondali oceanici.
In altri casi ancora se i bordi di due zolle si toccano, avvengono compressioni tanto forti che
provocano i terremoti.
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Figura 6 Zolle in cui è divisa la crosta terrestre
Figura 7 Nell’immagine a sinistra la crosta oceanica si immerge in quella a destra con lo scontro
delle zolle si forma una catena montuosa
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5.1.
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I vulcani
Il magma presente nella crosta terrestre in particolari condizioni ambientali riesce a risalire
in superficie formando un condotto o camino vulcanico. Il vulcano è quindi uno squarcio della
crosta terrestre dal quale fuoriesce a intervalli irregolari materiale fluido (lava) o anche gassoso,
dotato di elevata temperatura, unitamente a frammenti di rocce (fig. 8).
Il vulcano è costituito dal focolare, che è la zona alimentatrice, dal camino, cioè il condotto da dove
risale la lava, dal cratere, cioè l’apertura da cui la lava si espande all’esterno.
Le eruzioni sono di due tipologie: effusiva e esplosiva. La prima è costituita da emissione di magma
che scorre lentamente in superficie; la seconda è detta esplosiva perché violenta e distruttiva, infatti
la fuoriuscita di lava si unisce a ceneri e a polveri vulcaniche. Le colate laviche sono veri esempi di
fiumi infuocati che bruciano ogni cosa. La lava quando si raffredda si solidifica e impedisce la
formazione della vegetazione. Le eruzioni sono precedute da terremoti ed emanazioni gassose o
rumori sotterranei. Se l’esplosione è particolarmente forte la lava e i materiali vulcanici possono
essere proiettati molto lontano dal vulcano stesso (fig. 9).
Il vulcanismo con l’attività effusiva prevale lungo le dorsali oceaniche, mentre quello esplosivo si
colloca lungo il margine dei continenti. Bisogna poi distinguere tra vulcani attivi e vulcani spenti,
benché questi ultimi in qualche caso riprendano a funzionare anche dopo molto tempo. Sulla terra vi
sono circa 700 vulcani attivi.
I vulcani sono classificati in diverse tipologie:
vulcano hawaiano per il quale è preponderante il magma fluido e l’attività effusiva (fig. 10);
vulcano a scudo, che appaiono appiattiti sulla sommità;
vulcano stromboliano con un’attività effusiva prevalente, ma con magma meno fluido;
vulcano pliniano, come il Vesuvio, con magma viscoso e attività esplosiva.
Inoltre, vi sono forme di vulcanesimo secondario, cioè emanazioni gassose, come le zolfatare di
Pozzuoli, o i geyser (in Islanda, negli USA) che sono simili a fontane intermittenti di acqua
riscaldata. Si devono anche ricordare i soffioni boraciferi di Larderello (in Toscana) che emettono
getti di vapore acqueo molto caldo, unito ad acido borico.
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5.2.
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I terremoti
La terra è soggetta a vibrazioni dovute ai terremoti o sismi. Come si chiariva in precedenza,
laddove si crea lo scontro tra due zolle o placche, si producono vibrazioni o onde sismiche. Il
movimento ha la sua origine dall’interno della crosta terrestre, da un luogo denominato ipocentro
che poi sarà corrispondente all’epicentro sulla crosta terrestre.
L’urto che determina lo scuotimento del suolo si propaga in diverse direzioni. In relazione al tipo di
movimento si distinguono due tipi di terremoto: sussultorio e ondulatorio. Il terremoto sussultorio
consta di rapidi innalzamenti e abbassamenti del suolo. Questo tipo di movimento non provoca
molti danni a persone e a cose. Molto grave è invece il terremoto ondulatorio che è simile alle onde
marine e produce effetti devastanti.
Anche il mare può essere interessato a vibrazioni che danno origine ai maremoti. Lo tsunami non è
altro che un violentissimo maremoto. Invece il bradisismo è un movimento lento del suolo, per i
quali tratti della superficie terrestre si spostano abbassandosi o innalzandosi.
L’Italia, ad eccezione della Sardegna, presenta un alto rischio sismico per la sua posizione tra la
zolla eurasiatica e quella africana. Per questi motivi è importante la prevenzione e l’utilizzo di
norme di sicurezza nella costruzione degli edifici (fig. 11).
Figura 11 Spaccatura della terra a causa del terremoto
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6 Le forze esogene
La superficie terrestre è il risultato delle forze endogene, come l’orogenesi, il vulcanesimo, i
terremoti, ma anche di forze esogene, cioè agenti esterni come i fenomeni meteorologici (sole,
vento, precipitazioni), le acque correnti, i ghiacciai, il mare.
Grazie a questi fattori si modella la morfologia terrestre o geomorfologia. L’azione dei fattori
esogeni o esterni avviene tramite tre fasi: l’erosione, che corrisponde ad un’azione distruttiva, il
trasporto dei materiali da una zona all’altra, il deposito dei materiali trasportati.
6.1.
Alterazione esercitata dall’aria
L’aria atmosferica esercita una continua azione sulla litosfera anche per gli sbalzi di
temperatura. E’ un’alterazione di natura chimico-fisica e determina la decomposizione delle rocce e
della copertura vegetale della superficie terrestre. Il fenomeno è particolarmente intenso nelle
regioni di montagna e in quelle tropicali. Questa alterazione si riflette nelle forme del paesaggio,
accumulando detriti ai piedi delle pareti montuose e producendo le frane (fig. 12).
Le frane consistono nell’improvviso e rovinoso distacco dal pendìo montuoso di una massa o di
materiali che scivolando possono provocare danni a persone o a cose.
6.2.
Le acque selvagge e l’erosione del suolo
Le acque che non sono assorbite dal terreno scorrono in superficie ed esercitano
un’imponente attività di erosione, di trasporto e di deposito. Le acque provenienti dalle piogge o
dallo scioglimento delle nevi compiono una progressiva denudazione del terreno, asportandone
detriti. In tal modo l’acqua consuma la superficie terrestre e produce erosione. Le acque selvagge
anch’esse favoriscono le frane (fig. 13).
Le acque incanalate nei corsi dei fiumi o dei ruscelli esercitano la loro azione erosiva sui loro stessi
alvei e conducono poi i detriti fino alla foce; in questo caso i materiali possono anche modificare il
corso stesso dei fiumi.
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Accade anche che i detriti risultanti dalla forza delle acque formino depositi sia all’interno dei fiumi
sia ai piedi delle montagne e delle colline.
Figura 12 Rocce alterate dall’aria
Figura 13 Rocce erose dall’acqua
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6.3.
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I ghiacciai e la morfologia glaciale
I ghiacciai sono grandi masse di ghiaccio che sono soggetti a spostamenti per la gravità.
Nella loro lenta discesa portano materiale roccioso che formano le morene. I ghiacciai sono simili
ad un gigantesco nastro trasportatore che trascina frammenti e grandi massi. Le morene sono
accumuli di sedimenti.
L’azione dei ghiacciai è particolarmente importante nelle zone montane. Essi hanno modellato le
Alpi ad esempio e hanno scavato valli che hanno la particolare forma ad U.
6.4.
L’azione del mare e la morfologia costiera
Il mare compie un’azione distruttiva ma anche costruttiva sulla conformazione della costa. Il
mare opera una sorta di abrasione delle coste alte perché colpendole alla base le demoliscono. Il
moto ondoso scava un solco alla base della parete rocciosa la quale crolla e finisce per arretrare. Si
formano così particolari coste alte:
la falesia, parete rocciosa a picco sul mare;
la ria, insenatura lunga e stretta, perpendicolare alla costa;
il vallone, insenatura lunga e stretta, ma parallela alla costa,
il fiordo, insenatura stretta molto ramificata (fig. 14).
Figura 14 Esempio di fiordo norvegese
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Sulle coste basse invece l’azione del mare tende ad accumulare e a formare la spiaggia.
L’accumulo dei detriti come sabbie e ghiaie sono evidenti nelle insenature. Una frequente
caratteristica delle coste basse è rappresentata dalle lagune, che finiscono per formare un orlo
intorno ad esse. Le lagune sono specchi di acque marine, poco profondi, separati dal mare aperto
mediante isole sabbiose, ma comunicanti con esso.
6.5.
L’azione eolica
Per azione eolica si intende la forza impressa dal vento. Essa può agire fortemente sulle
acque marine provocando onde alte (fig. 15). Inoltre produce un’opera di erosione e di deposito
sulla superficie terrestre. L’azione del vento può essere forte. Esso asporta polveri e sabbie
operando la deflazione. Ancora il vento esercita l’abrasione o la corrasione, cioè solleva polveri e
sabbie e le spinge con forza sulle rocce operando appunto una continua abrasione. Nei deserti
questa azione eolica è molto intensa e il vento trasportando la sabbia forma le dune. Ovviamente il
profilo delle dune cambia continuamente a causa del vento. Si tenga conto che il vento è capace di
trasportare la sabbia per chilometri e può formare estesi depositi come in alcune regioni della Cina
settentrionale.
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6.6.
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La morfologia carsica
Presso il confine nord-orientale d’Italia si estende una regione denominata Carso. Da questo
territorio deriva il termine carsismo che indica una serie di fenomeni che si sviluppano su un
particolare tipo di roccia: quella calcarea, cioè costituite da carbonato di calcio.
Le rocce calcaree per la loro composizione [carbonato di calcio] permettono all’acqua di penetrarle,
anche perché l’acqua, costituita da anidride carbonica, scioglie il calcare. Tramite questa continua
penetrazione dell’acqua si allargano le fessure nelle rocce e si formano le doline, cioè conche di
forma quasi circolare, che possono essere di pochi metri ma anche particolarmente grandi. Sempre
per lo stesso fenomeno sulle rocce si formano dei solchi anche paralleli tra loro che intagliano le
rocce. I laghi carsici sono presenti sulla superficie terrestre e nei sotterranei.
L’opera di scioglimento non avviene solo in superficie ma anche all’interno delle rocce e difatti
filtrando l’acqua si formano grotte e pozzi. Nelle grotte sempre per lo scioglimento da parte
dell’acqua del carbonato di calcio si formano stalattiti [formazioni pendenti come ghiaccioli dal
soffitto] e stalagmiti [formazioni molto grandi sul fondo delle grotte]. Grotte così particolarmente
affascinanti si trovano in Puglia, le grotte di Castellana, ma anche in altre località (fig. 16).
Figura 16 Esempi di grotte carsiche
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Bibliografia
G. De Vecchis, Appunti di Geografia Generale, Kappa, Roma, 2001.
A. Hallam, Le grandi dispute della Geologia. Dall’origine delle rocce alla deriva dei
continenti, Zanichelli, Bologna, 1987.
L.B. Leopold, L’acqua. Introduzione all’idrologia, Zanichelli, Bologna, 1978.
E. Lupia Palmieri, M. Parotto, Il globo terrestre e la sua evoluzione, Zanichelli, Bologna,
2003.
T. L. McKnight, D. Hess, Geografia fisica, Piccin, Perugia, 2006.
B. Nice, Geografia, De Agostini, Novara, 1980.
M. Panizza, Elementi di geomorfologia, Pitagora, Bologna, 1992.
M. Tozzi, La dinamica della Terra, CUEN, Napoli, 1997.
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