LE SINTESI DI SCIENZE
DELLA TERRA
MODULO A: Dove siamo?
MODULO B Casa nostra: il Sistema
solare
MODULO C: La Terra e la Luna nel
Sistema solare
MODULO D: L’orientamento
geografico
MODULO E: La Terra pianeta
azzurro, terzo dal Sole
MODULO F: Oceani e mari
MODULO G: Ghiacciai
MODULO H: Le acque sotterranee
MODULO I: Le acque superficiali
MODULO J: L’atmosfera
MODULO K: Tempo e clima
MODULO L: La Terra, un pianeta
dinamico: i terremoti
MODULO M: La Terra, un pianeta
dinamico: i vulcani
TEORIA
Un a te oria è un
in sie m e
d’idee, model
li, leggi
collegate coerente
men
loro a costituire un te tra
sistema
complesso di conosc
enze che
spiega le relazion
i esistenti
tra gli elementi e
le variabili
caratteristiche di
un vasto
insieme di fen
omeni e
processi e che co
nsente di
fare previsioni nel
caso in cui
i fenomeni stu
diati si
ripetano.
METODO
SCIENTIFICO
La scienza si occupa di descrivere
tutto ciò che è materiale e osservabile
e di trovare le spiegazioni di fenomeni
e processi tipici del mondo naturale.
Per poter condurre un’indagine
scientifica gli oggetti, i fenomeni e i
processi si devono poter osservare.
Il metodo scientifico è l’insieme delle
procedure utilizzate dagli scienziati
per raggiungere i loro obiettivi: quelli
di spiegare il funzionamento del
mondo reale.
Primo stadio: l’osservazione.
Secondo stadio: la formulazione di
un’ipotesi.
Terzo stadio: la sperimentazione.
Quarto stadio: la validazione
dell’ipotesi iniziale.
LEGGE
Una legge scientifica è
la formulazione
precisa, di regolarità
osservate
Le leggi sono valide
fino a prova contraria,
cioè fino a quando non
sono smentite da
osservazioni o
sperimentazioni.
Un modello è una
descrizione
semplificata di un
sistema complesso
esistente in natura.
Anche la validità dei
modelli viene messa
continuamente alla
prova.
SINTESI MODULO A
BOOK IN PROGRESS DI SCIENZE DELLA TERRA - 2012
L’UNIVERSO
Il nostro Universo esiste da
circa 13,7 miliardi di anni; si è
originato a seguito di una
grande esplosione, definita Big
Bang. Con il Big Bang si sono
originate la materia, l'energia,
lo spazio e il tempo.
A partire dall'istante del Big
Bang, il volume iniziale è
andato aumentando
progressivamente.
Nelle prime fasi
dell'espansione, la materia
formatasi ha cominciato ad
aggregarsi sotto l'azione della
forza di gravità; si sono così
formate grandi concentrazioni
di materia: i precursori delle
attuali galassie.
Nell'Universo attuale, la
materia non è distribuita in
maniera omogenea: le
galassie sono raggruppate in
ammassi, a loro volta
raggruppati in super ammassi;
i super-ammassi sono separati
da enormi regioni di spazio
vuoto.
L'Universo è tuttora in
espansione: le galassie si
allontanano le une dalle altre
con velocità tanto maggiore
quanto maggiore è la distanza
che le separa.
Il nostro Universo è illimitato,
ma finito, così come una
circonferenza o una
superficie sferica. La
materia nota è costituita
prevalentemente da
idrogeno, secondariamente
da elio e da quantità molto
limitate di atomi di altri
elementi chimici.
LE GALASSIE
Le galassie sono enormi
aggregati di materia: sono
costituite da gigantesche
nebulose di gas, polveri e
ghiacci dispersi in volumi
molto grandi e da stelle,
corpi celesti sferici che
brillano di luce propria; le
stelle a loro volta sono
spesso accompagnate da
corpi celesti minori, come
pianeti, asteroidi, comete e
detriti di piccole dimensioni.
> La nostra galassia, la
Galassia, ha una struttura
discoidale, con un nucleo
centrale più grande e dei
bracci che si dipartono a
spirale da esso; il nucleo ha
un diametro di circa 15.000
a.l. mentre il diametro
dell'intera galassia è pari a
circa 100.000 a.l. Essa ruota
su se stessa con un periodo
di circa 250 milioni di anni. Il
Sole si trova in posizione
periferica, a circa 30.000 a.l.
dal centro. Poiché il Sole si
trova all'interno della
Galassia, non è possibile
osservarla per intero: dalla
nostra posizione possiamo
osservare nel cielo una
striscia luminosa formata da
milioni di stelle, la Via
Lattea.
LA VIA LATTEA
LE
COSTELLAZIONI
UN PICCOLO TEST
D a l l a Te r r a s i p o s s o n o
osservare ad occhio nudo circa
6000 stelle: esse fanno tutte
parte della nostra galassia e si
trovano a distanze abbastanza
ridotte dal nostro Sole.
La costellazione Cassiopea,
facilmente riconoscibile nel cielo
dell’emisfero settentrionale.E’
visibile tutta la notte, quindi le
sue stelle sono...
Da sempre l'uomo raggruppa le
stelle più luminose osservabili
nel cielo in costellazioni:
insiemi di stelle che appaiono
vicine le une alle altre. La
vicinanza è solo apparente ed è
dovuta alla nostra incapacità di
cogliere la profondità. Alle
diverse costellazioni, 88 in
totale, sono stati attribuiti nel
tempo nomi di personaggi
mitologici o di animali, diversi
da cultura a cultura.
13 di esse si distinguono dalle
altre in quanto vengono
attraversate dal Sole e dai
pianeti nel loro percorso
apparente nella volta celeste: si
tratta delle cosiddette
costellazioni zodiacali. Queste
costellazioni hanno ampiezza
diversa nella volta celeste,
Quale costellazione è
rappresentata nell’immagine?
pertanto il tempo impiegato dal
Sole per attraversarle è
differente.
LE STELLE
Le stelle sono corpi celesti sferici costituiti da
idrogeno ed elio. Esse si formano per contrazione
gravitazionale a partire da nebulose preesistenti.
Nel nucleo delle stelle, a causa delle
elevatissime pressioni e temperature,
avvengono processi di fusione nucleare
mediante i quali nuclei di Idrogeno fondono a formare nuclei
di Elio, in rapporto 4 a 1. Questi processi generano energia che si propaga verso
l'esterno. La pressione dovuta a questi processi si contrappone perfettamente alla pressione
gravitazionale: le stelle sono pertanto corpi in equilibrio.
Quando l'idrogeno presente nel nucleo termina, le stelle dapprima
collassano, poi a causa dell'innesco nel nucleo della fusione dell'Elio, si
trasformano in giganti rosse, emettendo nello spazio circostante molta della
propria materia e generando nebulose planetarie.
Successivamente, le stelle imboccano strade diverse, a seconda della loro
massa iniziale: stelle con massa inferiore alle 8 masse solari si contraggono
fino a formare nane bianche, stelle con massa iniziale compresa superiore
alle 8 masse solari esplodono come supernove, generando nebulose in
rapidissima espansione.
Lo stadio finale delle stelle con massa compresa tra 8 e 10 masse solari si
contraggono fino a formare stelle di neutroni, quelle con massa iniziale
superiore a 10 masse solari si contraggono in maniera ancor più drastica
trasformandosi in buchi neri.
LE CARATTERISTICHE DELLE STELLE
La luminosità di una stella si
può indicare sia in termini di
magnitudine apparente l'intensità luminosa con cui
appare a un osservatore
terrestre, che dipende sia
dalla quantità di energia
emessa dalla stella sia dalla
distanza tra la stella e
l'osservatore - sia in termini
di magnitudine assoluta -
legata solo alla quantità di
energia realmente emessa
dalla stella.
Il colore delle stelle dipende
dalla temperatura della loro
superficie esterna (fotosfera):
si va dai 3000 gradi delle
stelle rosse agli oltre 20.000
gradi delle stelle azzurre.
Il diagramma H-R è un
diagramma cartesiano in cui
le stelle vengono posizionate
in ragione della temperatura
superficiale e della luminosità
assoluta. Vi si possono
individuare alcune regioni
particolarmente popolate: la
sequenza principale - una
fascia trasversale che
comprende le stelle nei cui
nuclei avviene la fusione
dell'Idrogeno in Elio - la zona
delle giganti rosse, la zona
delle nane bianche. Il nostro
Sole si trova circa a metà
della sequenza principale.
