STRUTTURA INTERNA DELLA TERRA

STRUTTURA INTERNA DELLA TERRA
La Terra è schiacciata ai poli e rigonfia all'equatore a causa della sua rotazione (ellissoide di
rotazione).
Il raggio equatoriale misura 6.378 km. Il raggio polare misura 6.357 km. La differenza tra i due
raggi è di 21 km.
La struttura della Terra è caratterizzata da una serie di gusci concentrici di spessore variabile.
La composizione della Terra non è omogenea, ma è differenziata in senso gravitativo, perché in
profondità risultano esserci materiali metallici (ferro e nichel), cioè pesanti e in superficie risultano
esserci silicati, cioè più leggeri. La migrazione dei metalli più densi verso il centro della Terra e dei
meno densi verso la superficie, si è potuta verificare quando la Terra (circa 4 miliardi ci anni fa) era
quasi completamente allo stato fuso e dimostra che la Terra si è formata per accrescimento di
planetesimi, poiché solo la liberazione di energia potenziale gravitazionale avrebbe potuto liberare il
calore necessario alla fusione.
© laura Condorelli 2009
Fra un guscio e l'altro ci sono delle superfici di
discontinuità, in corrispondenza delle quali le
onde sismiche cambiano improvvisamente
velocità e direzione, perché le onde incontrano la
superficie di separazione tra due mezzi diversi per
composizione e densità.
Limiti tecnologici impediscono di spingere
l'esplorazione diretta della Terra oltre una decina
di km dalla superficie. Le informazioni sulla
struttura interna della Terra sono ricavate da
indagini indirette, basate sullo studio della
propagazione delle onde sismiche (naturali o
provocate con delle micro esplosioni). Quindi
quando queste onde incontrano una superficie di
discontinuità vengono riflesse e rifratte.
Riflessione: onda che ritorna dallo stesso mezzo
Rifrazione: l'onda non ritorna, ma si propaga nel
secondo mezzo con un angolo rifratto, diverso
dall’angolo incidente.
LE SUPERFICI DI DISCONTINUITA'
© laura Condorelli 2009
1°- Superficie di Moho o Mohorovicic si trova tra i 5 e i 70 km di profondità, separa due mezzi di
diversa composizione: la crosta ed il mantello. La prima è formata da silicati di alluminio o magnesio,
la seconda da materiale più denso.
2°- Superficie di Gutemberg si trova a circa 2.900 km di profondità e separa due mezzi diversi per
composizione e stato fisico: il mantello che è costituito in prevalenza da ossidi e solfuri dal nucleo
esterno che è liquido e formato da metalli più densi.
3°- Superficie di Lehmann si trova a circa 5.150 km di profondità e separa due mezzi di uguale
composizione, ma di diverso stato fisico: il nucleo esterno liquido dal nucleo interno solido.
LE ONDE SISMICHE
Oltre a riflettersi e a rifrangersi quando incontrano mezzi a densità differente separati da superfici di
dicontinuità le onde sismiche possiedono anche altre proprietà
1. Si propagano seguendo una traiettoria rettilinea se la densità del mezzo è costante, altrimenti la
traiettoria è curvilinea. Si osserva che all’interno della Terra la traiettoria è curvilinea.
2. La velocità è tanto maggiore quanto maggiore è la densità e la rigidità del mezzo. Si osserva che
man mano che aumenta la profondità la velocità delle onde aumenta, ad eccezione di due zone:
il canale a bassa velocità di propagazione compreso tra 100 e 250 km di profondità
(astenosfera), in cui la materia è plastica (contrario di rigida, quindi si deforma in seguito a
sollecitazione meccanica e non accumula energia potenziale elastica, come il pongo); il nucleo
esterno liquido, pur essendo costituito da metallo.
3. Le onde S non si propagano nei mezzi fluidi e nel nucleo esterno la loro velocità è pari a zero.
Se ne deduce che il nucleo esterno è liquido.
Le onde sismiche sono propagazioni di energia potenziale
elastica che si producono durante i terremoti. Le onde sismiche
che si propagano all'interno della Terra sono di due tipi:
Onde P o primae (arrivano per prime alle stazioni di
rilevamento): sono le più veloci (4-6 km/s) e si propagano nei
solidi, nei liquidi e negli aeriformi; sono onde di tipo
longitudinale. Nella propagazione delle onde P le particelle del
mezzo (roccia) oscillano avanti (pulsi di compressione) e
indietro (pulsi di rifrazione) nella stessa direzione di
propagazione dell'onda. La velocità delle onde P aumenta
quanto più aumenta la rigidità (si riferisce al comportamento
del mezzo sottoposto ad azione meccanica, che non si piega,
ma si spezza) e la densità (quantità di materia contenuta nel
volume, si misura facendo g/cm3 o g/ml) del mezzo.
Nei mezzi plastici le onde si propagano più lentamente, in
profondità aumentano la loro velocità e questa osservazione
permette di capire che il centro della Terra è denso.
© laura Condorelli 2009
Onde S o seconde: sono meno veloci (2,3-4,6 km/s) delle onde
P e si propagano solo nei mezzi solidi; sono onde di tipo
trasversale. La loro velocità aumenta tanto più la densità e la
rigidità sono maggiori. Quando arrivano alla discontinuità di
Gutemberg, si fermano e quindi, ciò ha permesso di capire che il
nucleo esterno è liquido.
Le particelle del mezzo oscillano in alto e in basso tirando con
sé anche quelle successive. Esse oscillano perpendicolarmente
alla direzione di propagazione dell'onda.
STRUTTURA INTERNA DELLA TERRA
La crosta è lo strato più superficiale e sottile ed esiste in due tipologie diverse per composizione e
spessore:
La crosta continentale, più spessa (35-70 km sotto i continenti) e meno densa, perché composta da
graniti.
La crosta oceanica, più sottile (circa 7 km in corrispondenza degli oceani) e più densa, perché
costituita da rocce basaltiche coperte da sedimenti.
Isostasia: è una condizione di equilibrio simile al galleggiamento, per cui una maggiore densità viene
controbilanciata da un minor spessore e viceversa. Questo meccanismo si evidenzia anche in alcuni
casi di orogenesi, ad esempio in Scandinavia, penisola in cui lo scioglimento dei ghiacciai ha provocato
un minor peso sulla Moho con conseguente innalzamento litosferico.
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Il mantello è uno strato che si estende da poco sotto la crosta ad oltre la metà del raggio
terrestre. In questo spessore, che costituisce il 67% della massa e l'83% del volume della Terra,
si hanno significative variazioni di pressione e temperatura. Esso ha composizione uniforme,
cioè è composto esclusivamente di rocce ultrabasiche.
Un’ ulteriore suddivisione in strati tiene conto del comportamento meccanico di essi
© laura Condorelli 2009
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Litosfera (0/100 km), è la parte superficiale del mantello ed è solida e rigida; comprende tutta
la crosta e la parte superiore del mantello.
Astenosfera (100/250 km), è uno strato intermedio del mantello che presenta micro gocce di
magma ed ha un comportamento plastico, è una canale a bassa velocità di propagazione delle
onde sismiche.
Mesosfera (250/2.900 km), è la parte più profonda del mantello e torna ad essere interamente
solido e rigido.
Il nucleo è la parte più interna e densa della Terra ed è costituito da una lega metallica di ferro e
nichel (NIFE). L'inizio del nucleo si trova in corrispondenza della discontinuità di Gutemberg a 3.000
km di profondità.
La discontinuità di Lehmann lo separa in due parti:
Il nucleo esterno è liquido per effetto delle elevate temperature e presenta correnti che si ritiene siano
l'origine del campo magnetico terrestre, per effetto dinamo con il moto della Terra. Questi moti
convettivi, inoltre, trasportano calore verso la Terra
Il nucleo interno è solido, rigido ed elastico per effetto delle altissime pressioni
© laura Condorelli 2009