Scarica Scienze della Terra per concorso straordinario ter 2023 e più Schemi e mappe concettuali in PDF di Scienze della Terra solo su Docsity! L’Universo Il modello attualmente più accreditato per la formazione dell’Universo è quello esplosivo, secondo cui esso sarebbe nato a seguito del Big Bang, avvenuto 12-15 miliardi di anni fa. Gli scienziati sostengono che la materia di una nebulosa sia esplosa, e a seguito di tale esplosione abbia iniziato ad espandersi, innescando un processo di aggregazione della materia. Le prove a favore di questa teoria sono due:  La radiazione cosmica di fondo  L’espansione continua dell’Universo L’anno luce è la misura utilizzata in astronomia per esprimere la distanza tra corpi celesti. Un anno luce corrisponde alla distanza percorsa in un anno dalla luce nel vuoto. Tale distanza equivale a circa 9500 miliardi di km. La radiazione cosmica di fondo è una forma di energia nella regione delle microonde ed è presente in forma omogenea in tutto l’Universo, essa avrebbe avuto origine al momento del Big Bang (una sorta di eco del grande scoppio). Per quanto riguarda l’espansione dell’Universo, le radiazioni emesse da certe galassie lontane cadono in lunghezze d’onda maggiori di quelle emesse dagli stessi elementi in laboratorio, risultano cioè più spostate verso il rosso. Tale fenomeno si spiega con l’effetto Doppler: Quando una sorgente di onde, luminose o sonore, si muove rispetto ad un osservatore, quest’ultimo riceve onde a lunghezza d’onda diverse da quelle originatesi: maggiori se la sorgente si allontana e minori se si avvicina. Quindi un osservatore immobile che percepisce il suono di una ambulanza in movimento sentirà delle onde con lunghezza d’onda minore se la sorgente si avvicina, e lunghezza d’onda maggiore se la sorgente si allontana. Se una sorgente luminosa si allontana, aumenta la distanza tra le creste (lunghezza d’onda maggiore) e l’onda risulta più spostata verso il rosso. Se la sorgente luminosa si avvicina, tenderà verso il blu. Il fatto che le galassie lontane spostino lo spettro verso le lunghezze d’onda del rosso può essere spiegato solo ammettendo che si allontanino progressivamente dall’osservatore. Secondo la teoria di espansione dell’Universo le galassie si allontanano da ogni punto e in tutte le direzioni. Più le galassie sono lontane e più si allontano. Esse si espandono con una velocità proporzionale alla loro distanza. La soluzione del paradosso di Olbers: Come è possibile che il cielo notturno sia buio nonostante la quantità di stelle presenti nell’Universo? I presupposti di base perché il paradosso sia tale sono:che l'universo abbia estensione infinita;che l'universo esista da infinito tempo e sia immutabile; che l'universo sia omogeneo e isotropo, ovvero le stelle siano disposte in modo uniforme nello spazio. Questi punti erano tacitamente accettati dalla cosmologia in auge fino all'inizio del XX secolo. Nel 1929 l'astronomo statunitense Edwin Hubble, lo scienziato che ha dimostrato il fenomeno dell’espansione dell’Universo, dimostrò che l'universo attuale si sta espandendo e che dunque deve aver avuto un'origine nel passato. Dal punto di vista di un osservatore terrestre, le galassie appaiono allontanarsi con velocità proporzionale alla distanza (legge di Hubble-Lemaître), fino a un limite oltre il quale sembrerebbero allontanarsi alla velocità della luce, e, quindi, diventano impossibili da vedere. In altre parole, poiché la luce ha velocità finita, guardare lontano significa anche guardare indietro nel tempo, fin al punto in cui si osserva l'istante della nascita del cosmo, il Big Bang. In pratica l'universo visibile ci appare di dimensioni limitate nello spazio e nel tempo, per cui la luce ci giunge da un numero limitato di stelle tale che il cielo ci appare nero. Il paradosso non è più tale se si rimuove il presupposto dell'eternità del cosmo. Anche nel caso che fosse comunque infinito nello spazio, ma non nel tempo, secondo la cosmologia comunemente accettata, per eliminare il paradosso di Olbers basta lo spostamento verso il rosso: quando gli oggetti sono abbastanza lontani (come detto prima, se la loro distanza dall'osservatore è superiore allo spazio che la loro luce può aver percorso dal Big Bang), la loro luce non giungerà all'osservatore. Quindi l’universo dopo il Big Bang si espanse rapidamente, con un fenomeno detto inflazione, dando origine a varie forme di energia e alle prime particelle elementari. Lo scoppio sarebbe avvenuto a partire da una massa di materia e di energia, densa e molto calda, concentrata in uno spazio infinitesimo detto nucleo primordiale. Le prime particelle elementari formate dopo il Big Bang sono i quark e gli antiquark, da cui sarebbero originati i protoni e i neutroni. Dall’unione di protoni e neutroni si sarebbero formati i primi nuclei di elio. I primi atomi tuttavia si sono formati per unione dei nuclei di idrogeno ed elio, quando dopo circa 300.000 anni di espansione dell’Universo, si è avuto un progressivo raffreddamento delle masse, che ha creato le condizioni favorevoli alla formazione degli atomi. Le masse hanno iniziato ad aggregarsi per attrazione gravitazionale e dopo circa un miliardo di anni sono nate le prime stelle e galassie. Destino dell’Universo: Allo stato attuale sono state avanzate due ipotesi: Il big crunch e la morte fredda. L’ipotesi del Big Crunch parte dal presupposto che l’Universo sia nato a seguito del Grande Scoppio del nucleo primordiale, che avrebbe disperso la massa contenuta in esso con un’enorme velocità di espansione. Tale velocità è contrastata dalla forza di gravità, che tende ad attrarre le masse. Il Big Crunch è il fenomeno opposto del Big Bang, in base al quale le masse si concentreranno tutte in un unico punto. Secondo la teoria della morte fredda, la gravità non contrasterà la velocità di fuga e l’espansione andrà avanti indefinitamente. Le stelle si raffredderanno, le galassie diventeranno inerti e scure, L’Universo sarà sempre più rarefatto. Le galassie Le galassie sono ammassi di stelle, di gas, di polveri, di pianeti, situati nell’Universo a distanze enormi gli uni dagli altri. Il primo scienziato ad avere certezza della loro esistenza fu Hubble, che osservò Andromeda, ben lontana dalla nostra galassia. Si pensa che le galassie si siano formate da materia primordiale aggregata, che per effetto della forza di gravità si è contratta e ha cominciato a ruotare su se stessa. In base alla diversa velocità di rotazione, le galassie assumono varie forme. Fu proprio Hubble a classificarle a seconda dell’aspetto in: galassie ellittiche, galassie a spirale, galassie a spirale barrata (con i bracci collegati agli estremi di una barra centrale), galassie irregolari. La galassia in cui si trova la Terra si chiama Via Lattea. Essa ha una forma a spirale con numerosi bracci. Al centro della nostra Galassia c’è un buco nero detto Sagittario A. Il nostro sistema solare si trova in un braccio detto braccio di Orione. La Via Lattea appartiene ad un sistema di galassie detto Ammasso locale comprendente:  La Via Lattea;  La Galassia di Andromeda  La Galassia del Triangolo  La Galassia di Magellano  Due piccole galassie elicoidali  Una decina di altre galassia più piccole, ellissoidali e irregolari reazioni termonucleari. La stella si contrae definitivamente e si trasforma in un corpo celeste molto piccolo di densità elevatissimo, dando origine ad una nana bianca. La nana bianca si forma se la massa della stella è di poco inferiore a quella del Sole e finisce per spegnersi completamente, senza irradiare più né luce, né energia. Se invece la massa della stella è superiore a quella del Sole almeno di 1, 5 masse solari, la stella si trasforma in una supernova che esplode nello spazio e che potrà diventare una stella a neutroni (per via della fusione di protoni ed elettroni) oppure un buco nero. In questo secondo caso il collasso gravitazionale procede all’infinito dando origine ad un corpo densissimo, piccolissimo, che attira a sé ogni forma di energia o particella che si trovi nelle sue vicinanze. Il Sole Stella gialla situata a circa la metà della sequenza principale HR, con una temperatura superficiale di 5500 gradi. E’ composto principalmente da idrogeno ed elio (73%, 25%). Ha un diametro pari a 109 volte quello terrestre. Si pensa si sia formato circa 5 miliardi di anni fa. E’ la fonte essenziale di energia per l’esistenza sul pianeta Terra e attorno vi orbitano i pianeti del sistema solare. La struttura interna è costituita da involucri concentrici gassosi. Il nucleo, sede delle reazioni termonucleari, è la zona più calda e più densa della stella e in esso l’idrogeno viene trasformato in elio: 4 nuclei di idrogeno vengono trasformati in un nucleo di elio, con un difetto di massa tra reagenti e prodotti che porta alla produzione di energia secondo la legge di Einstein (E=mc2). Segue la zona radiattiva che circonda il nucleo e irradia lentamente l’energia prodotta verso l’esterno, la zona convettiva, ossia la zona in cui l’energia proveniente dalla zona radiativa viene trasmessa verso l’esterno attraverso moti convettivi, dei movimenti circolari di materia calda. L’energia viene quindi trasferita alla parte più esterna. Infine la fotosfera è la parte visibile del sole, l’involucro che emette luce visibile e ha una temperatura di 5500 gradi. In essa sono visibili i granuli, causati dalle correnti in arrivo dalla zona convettiva. Questi 4 strati sono circondati dall’atmosfera solare, distinta a sua volta in cromosfera e corona solare, visibili solo durante l’eclissi totale di sole. Sono entrambe formate principalmente di idrogeno, durante le eclissi di sole la cromosfera appare di colore rosso rosa. La corona solare di estende per milioni di km. La superficie visibile del sole ha delle zone meno luminose, che vengono chiamate macchie solari. Il primo ad osservarle fu Galileo Galilei con il suo cannocchiale. Hanno una temperatura più bassa, 1500 gradi, e per questo appaiono di colore più scuro. Sono sede di un campo magnetico di forte intensità. In prossimità delle macchie solari si notano delle aree più luminose, dette protuberanze. Sono costituite da idrogeno e si protendono dalla fotosfera per 30-40 mila Km. Anche i brillamenti sono ben evidenti nelle adiacenze di gruppi di macchie solari e sono costituiti da getti esplosivi di gas e di radiazioni di breve durata. Dall’atmosfera solare sfuggono all’attrazione gravitazione delle particelle che nel loro insieme costituiscono il vento solare, che si irradia nello spazio sino a raggiungere la Terra. Il sistema Solare Molti tra filosofi e scienziati hanno formulato ipotesi circa l’origine del Sistema solare. Il primo fu Cartesio nel 1644 con la teoria della nebulosa primordiale ripresa da Kant e poi da Laplace e a tutt’oggi la più accreditata. Secondo questa teoria il Sole e i pianeti avrebbero avuto origine da una nebulosa primordiale costituita prevalentemente da idrogeno ed elio, di forma sferica, dotata di movimento rotatorio e posta in uno dei bracci della galassia. 1. COLLASSO DELLA NEBULOSA PRIMORDIALE : A seguito di una perturbazione cosmica, forse lo scoppio di una supernova, la nebulosa avrebbe avuto un collasso gravitazionale, con la materia spinta verso il suo interno. Durante il collasso la nebulosa avrebbe iniziato a ruotare più velocemente e a riscaldarsi, assumendo forma ellissoidale 2. DISTACCO DI ANELLI EQUATORIALI: Ciascuno di essi avrebbe poi assunto forma sferica addensandosi intorno ad un nucleo di condensazione dando origine ai corpi planetesimali. Contemporaneamente nel centro della nebulosa si sarebbe accumulata una grande quantità di gas, che rapidamente avrebbe raggiunto temperature dell’ordine di migliaia di gradi, formando il protosole. L’elevata temperatura avrebbe polverizzato tutta la materia della nebulosa primordiale che avrebbe continuato a riscaldarsi e ad aumentare di dimensioni. Da quel momento avrebbe avuto inizio l’evoluzione del nostro sole. 3. FORMAZIONE PROTOPIANETI: I planetesimi si unirono e diedero origine ai protopianeti. 4. FORMAZIONE PIANETI: I protopianeti, a seguito di violenti scontri, avrebbero inglobato la maggior parte dei planetesimi intorno a loro, liberando zone di spazio in cui si stabiliranno le orbite di quelli che ormai sono i pianeti; i primi a formarsi furono Mercurio, Venere, Terra e Marte, per aggregazione di rocce e metalli (sono detti rocciosi o terrestri e sono formati da composti ad alto punto di fusione come metalli e silicati). Questi pianeti raggiunsero temperature più alte e non presentavano elementi o composti ghiacciati a causa della vicinanza con il Sole. Giove, Urano, Saturno e Nettuno, detti gassosi, sono coperti da spessi strati di ghiaccio cosa che ha consentito di trattenere grosse quantità di gas e di raggiungere volumi più grandi rispetto ai pianeti terrestri. Quando la temperatura interna del protosole aumentò fino ad innescare le reazioni termonucleari, il protosole si accese e liberò una grande quantità di energia e nacque il Sole. Il sistema solare ebbe origine quando in seguito ad impatti di meteoriti sui protopianeti (violenti scontri), i corpi celesti si aggregarono formando un sistema stella-Sole e cominciarono a ruotare introno al sole. MERCURIO E’ il pianeta più vicino al Sole, dal quale dista 58 milioni di Km. La densità di circa 5 g/cm3 è simile a quella della Terra, causata dalla presenza di una grande massa ferrosa all’interno del suo nucleo. Ha un periodo di rotazione di 58, 6 giorni e un periodo di rivoluzione pari a 88 giorni (quello della Terra è 365): come conseguenza si ha una prolungata esposizione ai raggi del Sole e quindi le temperature superficiali sono molto elevate nella parte illuminata dal sole (+500) e -200 nella parte buia. E’ privo di atmosfera e inadatto a qualsiasi forma di vita VENERE Secondo pianeta in ordine di distanza dal sole, dal quale dista 108 milioni di Km. E’ il corpo celeste più luminoso dopo la Luna ed è facilmente visibile al crepuscolo. Ha una spessa atmosfera costituita principalmente da anidride carbonica e acido solforico che trattiene le radiazioni solari e provoca sulla sua superficie un effetto serra con conseguente temperatura superficiale elevatissima. Queste caratteristiche chimiche e fisiche rendono inaccessibile l’esplorazione del pianeta. TERRA Terzo pianete del Sistema Solare, dista 149 milioni di Km, equivalenti ad una unità astronomica. Ha un nucleo di ferro e nichel, possiede acqua allo stato liquido e una atmosfera molto densa capace di proteggere dalle eccessive radiazioni solari, con una temperatura media di 14 gradi. Tali caratteristiche chimiche e fisiche rendono possibile la vita sulla Terra MARTE E’ il quarto pianeta del Sistema solare. Dista dal Sole 229 milioni di Km. Ha un periodo di rotazione di un giorno terrestre e un periodo di rivoluzione pari a 687 giorni terrestri. È ricco di ossidi di ferro che gli conferiscono il classico colore rosse. Ha due satelliti molto piccole, temperature che variano da -120 a +20 secondo le zone del pianeta. La superficie non è liscia ma appare solcata da numerosi letti di fiumi che fanno supporre che probabilmente in passato su Marte vi fosse acqua liquida e quindi condizioni compatibili con la vita. Sulla superficie sono presenti crateri da impatto ma anche crateri vulcanici dovuti ad una passata attività magmatica. Il vulcanesimo di Marte è ormai estinto. L’asse del pianeta Marte è inclinato di 65 gradi sul piano dell’orbita e questa inclinazione provoca l’avvicendarsi delle stagioni climatiche. GIOVE E’ il quinto e il più grande pianeta del sistema solare. Infatti è grande più di mille volte la Terra. Ha una densità molto bassa, di poco superiore a quella dell’acqua. Irradia più energia di quella che riceve dal sole stesso. E’ costituito da gas presenti anche nel Sole, idrogeno ed elio. Gli scienziati pensano che Giove sarebbe potuto essere il nostro Sole, che però non abbia aggregato abbastanza materiale per poter innescare le reazioni nucleari per accendersi, come è avvenuto per il Sole alla sua origine. Ha un aspetto molto particolare, infatti appare costituito da bande chiare e scure con evidenti sfumature rossastre causate dalle maggiori concentrazioni di zolfo e fosforo. Le bande sono causate dall’alta velocità di rotazione del pianeta (zone e fasce): le zone sono chiare e sono quelle in cui i gas risalgono: le fasce sono scure e sono quelle dove i gas riscendono. Possiede numerosi satelliti e uno (Io) è dotato di attività vulcanica. SATURNO Sesto pianeta, è quello con la densità più bassa (0,7 inferiore quindi a quella dell’acqua). Ha un nucleo costituito da ferro e rocce ma avvolto da idrogeno liquido e una atmosfera di idrogeno ed elio. E’ circondato da un sistema di anelli che ruotano intorno alla terra con velocità differenti. Essi sono costituiti da frammenti di ghiaccio e polvere mantenuti uniti dalla grande forza di gravità del pianeta. Quest’ultima consente anche il mantenimento delle orbite dei numerosi satelliti URANO Settimo pianeta del sistema solare, non è visibile ad occhio nudo e al telescopio appare come un piccolissimo cerchietto verde azzurro di aspetto omogeneo. Il colore è dovuto alla presenza di metano, oltre che di idrogeno ed elio. Ha anch’esso un sistema di anelli ma più ridotto di quello di Saturno. La caratteristica di Urano è il suo asse di rotazione di 98 gradi rispetto al piano della sua orbita. Per questo motivo i poli ricevono molta più luce e calore dell’equatore. L’inclinazione dell’ asse di rotazione permette anche l’alternarsi delle stagioni. Come Venere, Urano è dotato di moto retrogrado, cioè effettua la rotazione intorno al proprio asse in senso orario. Possiede diversi satelliti. NETTUNO Ultimo dei pianeti, ha una densità di 1.6. Ha una temperatura di -220 gradi. Appare di colore verde azzurro ed è costituito di oceani di vari gas avvolto da una atmosfera di metano acetilene è ossigeno. Ha un asse inclinato di 50 gradi, anelli e satelliti ASTEROIDI: sono migliaia di corpi rocciosi concentrati in gran parte tra le orbite di Marte e Giove. Si ritiene che siano frammenti di un pianeta esploso e che si muovano secondo orbite diverse da quelle dei pianeti, oppure che siano dei residui di materia che quando si sono originati Marte e Giove non si è agglomerata al resto dei pianeti Le conseguenze del moto di rotazione sono tre:  Alternarsi del dì e della notte: la Terra ruotando intorno al proprio asse espone ai raggi solari punti diversi della propria superficie. In tal modo in ogni momento è per metà illuminata e per metà buio. Il dì e la notte non si alterano con un passaggio brusco ma assistiamo al fenomeno dei crepuscoli cioè dell’alba e del tramonto. L’alba e il tramonto sono dovuti entrambi al fenomeno della rifrazione dei raggi solari, per effetto dell’atmosfera  Moto apparente del Sole e della volta celeste: il nostro Sole sorge ad est, descrive un arco nella volta celeste e tramonta a Ovest. Questo però è un moto soltanto apparente, in realtà è la Terra che ruota.  Esistenza della forza di Coriolis: è la forza apparente prodotta dalla rotazione terrestre, una forza che agisce su tutto ciò che si muove sulla Terra provocandone una deviazione rispetto alla direzione iniziale. Ha un importante effetto sull’andamento dei venti MOTO DI RIVOLUZIONE La Terra oltre al moto di rotazione come tutti i pianeti si muove intorno al Sole descrivendo un’orbita ellittica, in cui il Sole occupa uno dei due fuochi. Questo moto è detto moto di rivoluzione e il periodo impiegato per percorrere un intero giro è detto anno solare, la cui durata è 365 giorni 5 ore e 48 minuti. In questo periodo la terra non si trova sempre alla stessa distanza dal Sole, ma si trova ora più vicina al Sole, cioè in perielio, ora più lontana, in afelio. La seconda legge di Keplero ci dice che la Terra rallenta in afelio e accelera in perielio. Il moto di rivoluzione ha importanti conseguenze:  La diversa durata del dì rispetto a quella della notte lungo il corso di un anno: all’equatore il periodo di luce e quello di oscurità durano sempre 12 ore ciascuno. Invece nelle altre località hanno pari durata solo in due giorni dell’anno e cioè il 21 Marzo e il 23 Settembre (equinozio di primavera e di autunno). Sull’orbita di rivoluzione della terra si possono individuare 4 punti, noti fin dall’antichità e conosciuti con il nome di solstizi ed equinozi. Quando la Terra si trova in una di queste posizioni, i raggi del Sole arrivano perpendicolarmente a uno dei due tropici o all’equatore. SOLSTIZIO D’ESTATE: quando i raggi solari arrivano perpendicolarmente al tropico del Cancro, si parla di solstizio d’estate e ciò si verifica il 21 giugno. Al polo Nord il dì dura 24 ore, al polo Sud il buio dura 24 ore. Nei due emisferi, poi, la durata del dì e della notte sarà diversa: il dì avrà maggior durata nell’emisfero boreale, il contrario accadrà in quello australe; SOLSTIZIO DI INVERNO: quando invece arrivano perpendicolarmente al tropico del Capricorno, si parla di solstizio d’inverno, che si verifica il 21 dicembre. Nel polo sud il dì dura 24 ore, nel polo Nord è sempre notte; EQUINOZI: quando i raggi solari sono perpendicolari all’equatore si parla di equinozi, che si verificano due volte l’anno: il 21 marzo, equinozio di primavera, e il 23 settembre, equinozio d’autunno. Nessuno dei due emisferi sarà allora privilegiato né per l’inclinazione dei raggi solari, né per la durata del dì o della notte (negli equinozi, infatti, il dì ha sempre la stessa durata della notte). In queste condizioni si avrà un’unica stagione in ambedue gli emisferi, intermedia tra l’estate e l’inverno. Tale stagione viene detta primavera (equinozio di primavera) quando si verifica durante il passaggio dall’inverno all’estate, e autunno (equinozio d’autunno) quando invece si verifica nel passaggio dall’estate all’inverno.  Alternarsi delle stagioni: il loro alternarsi dipende dalla quantità di calore ricevuta da un punto della superficie terrestre e quindi, per quanto detto al punto precedente, dipende dalla durata del dì in quel punto. Infatti tanto più è lungo il dì, tanto più è esposta la superficie terrestre ai raggi solari  Formazione di zone astronomiche: abbiamo già detto che nei giorni degli equinozi e dei solstizi i raggi di sole cadono allo Zenit (90) rispettivamente rispetto all’equatore e dei tropici (perpendicolari). In questa condizione si creano cinque zone astronomiche della superficie terrestre: ZONE POLARI: la durata del dì e della notte subiscono notevoli variazioni e si verificano temperature molto basse in inverno e minima elevazione delle stesse nel periodo estivo. Infatti il Sole non è mai molto alto quindi il riscaldamento è scarso; ZONE TEMPERATE BOREALI E AUSTRALI: la durata del giorno e della notte varia a seconda delle stagioni; Inoltre si ha una netta distinzione tra le stagioni, al contrario della zona torrida ma anche delle zone polari che sono sempre fredde; ZONA TORRIDA: compresa tra i due tropici, nella quale il dì ha la stessa durata del giorno e della notte e i raggi del sole arrivano più o meno perpendicolari (sole sempre alto ) con temperature sempre elevate MOTI MILLENARI DELLA TERRA Impiegano migliaia di anni e per questo sono detti millenari. La precessione luni-solare è un movimento che compie la Terra, detto anche doppio conico, dovuto al fatto che l’asse terrestre subisce un’oscillazione conica in senso opposto al movimento di rotazione (quindi in senso orario). Questo moto ha un periodo di 26mila anni ed è dovuto all’attrazione del Sole e della Luna sulla Terra. Dal momento che la precessione avviene in senso contrario a quello della rotazione terrestre, ogni anno gli equinozi si verificano leggermente prima (di circa venti minuti). Variazioni dell’eccentricità dell’orbita: La variazione di eccentricità dell'orbita terrestre comporta deformazioni dell'orbita stessa, che tende ad accorciarsi (eccentricità minore) e ad allungarsi (eccentricità maggiore). Anche tale fenomeno è dovuto all'attrazione gravitazionale esercitata dal Sole e dagli altri pianeti del sistema solare e ha un periodo di 92 000 anni. Infine si hanno variazioni dell’inclinazione dell’asse terrestre, dovute all’attrazione gravitazionale del Sole. La conseguenza dei moti millenari consiste nella forte influenza sulle condizioni climatiche della Terra. Infatti si alternano periodi caldi (interglaciali) ai periodi glaciali. LA LUNA Unico satellite naturale della Terra, essa appare luminosa di notte in quanto riflette la luce del sole. Nella luna il suono non si propaga, la gravità è 1/6 rispetto a quella terrestre ed è priva di atmosfera. Per via di questa caratteristica si hanno delle ampie escursioni termiche, dai 110 gradi nel periodo in cui è illuminata ai -150 gradi quando non è illuminata. L’uomo ha messo piede sulla Luna nel 1969 con l’allunaggio avvenuto nella missione Apollo 11. Fu proprio il primo allunaggio a fornire notizie precise sul suolo lunare: da allora le zone scure e le zone chiare sono state dette per convenzione mari e terre. I primi sono pianeggianti ricoperte da una polvere scura e vetrosa detta regolite, sulla quale gli astronauti hanno lasciato delle impronte che non verranno mai cancellate vista l’assenza sulla Luna di fenomeni meteorologici quali vento e pioggia, capaci di farlo. Le terre sono regioni rocciose, anche più estese dei mari. La superficie lunare è ricca di crateri, non sono di origine vulcanica ma si sono formati per impatto di meteoriti. La luna ha moti apparenti e moti reali. Il moto apparente è quello dovuto alla rotazione terrestre, a causa della quale noi la vediamo sorgere ad est e tramontare ad ovest (come il Sole). I moti reali della Luna sono 3:  Moto di rotazione: moto che il satellite effettua intorno al proprio asse, in senso antiorario, nel periodo di 27.3 giorni  Moto di rivoluzione: è il moto intorno alla Terra, l’orbita è leggermente ellittica. Il punto più vicino si chiama perigeo e il punto di massima distanza si chiama apogeo. Il moto di rivoluzione avviene nello stesso intervallo del moto di rotazione. Per questo motivo la Luna mostra alla Terra sempre la stessa faccia. Il periodo di rivoluzione della luna è detto mese sidereo  Moto di traslazione: insieme alla Terra intorno al sole, alla stessa velocità e nello stesso tempo della Terra. Le fasi lunari: La Luna nel corso di un mese cambia il suo aspetto via via che muta la sua posizione rispetto alla Terra e al Sole. Ogni fase dura circa una settimana e corrisponde ad un quarto dell’orbita di rivoluzione della Luna attorno alla Terra. Novilunio (o Luna nuova): la Luna si trova dalla stessa parte del Sole, allineata con Terra e Sole. In questa fase la parte rivolta verso la Terra non è illuminata e pertanto appare scura. Primo quarto (fase di quadratura): la luna si presenta a forma di false, con convessità ponente, in quanto la retta congiungente terra e luna è a 90 gradi rispetto alla retta congiungente sole e terra. Plenilunio (luna piena): il sole , la Terra e la Luna sono tutte sulla stessa retta, quindi la Luna è tutta illuminata. Ultimo quarto, come per il primo quarto, la luna appare come una falce, ma con la gobba a levante. L’eclissi di Luna consiste nel fenomeno astronomico per cui la Terra si interpone tra Sole e Luna, nascondendo quest’ultima (può essere parziale o totale). L'intero disco lunare viene oscurato dall'ombra terrestre si parla di eclissi totale di Luna, quando invece una sola parte viene oscurata si parla di eclissi parziale. Si possono verificare solo in plenilunio, quando i tre corpi sono allineati e la Terra precede la Luna. Le eclissi lunari non si verificano però a ogni plenilunio, perché l'orbita della Luna attorno alla Terra è leggermente inclinata rispetto al piano dell'orbita (chiamata eclittica) della Terra attorno al Sole. L'eclissi lunare si verifica solamente quando l'orbita lunare interseca il piano dell'eclittica. Eclissi di Sole: Le eclissi solari avvengono quando la Luna transita fra la Terra e il Sole e impedisce ai raggi solari di raggiungere il nostro pianeta. In questo caso la Terra si oscura improvvisamente e così rimane per tutto il tempo in cui la Luna copre il disco solare. Questo tipo di eclissi si verifica solamente in occasione di un novilunio, quando Sole, Luna e Terra sono allineati e l'ombra della Luna cade su una piccola parte della Terra. Non si registra, però, un'eclissi a ogni novilunio perché l'orbita lunare è inclinata di circa cinque gradi rispetto a quella della Terra. IL TEMPO E L’ORIENTAMENTO Il tempo viene ripartito prendendo in considerazione: il periodo del moto di rotazione terrestre (giorno, ossia il tempo che impiega il nostro pianeta a compiere un giro completo intorno al proprio asse), il periodo del moto di rivoluzione (anno), il periodo del moto di rivoluzione lunare (mese, è il moto della Luna intorno alla Terra). Il giorno solare è il tempo impiegato dal Sole per tornare alla stessa altezza del cielo, cioè il tempo che intercorre tra due culminazioni del Sole in una stessa località. Esso non ha la stessa durata nel corso dell’anno perché in base alla seconda Legge di Keplero la Terra si muove lungo l’orbita con velocità variabile: in afelio la velocità della Terra diminuisce e quindi il giorno ha una durata leggermente minore di quanto non accada in perielio, dove la velocità della Terra è massima e il giorno dura un po' di più (quindi più tempo per rivedere il Sole in una data posizione). Il giorno sidereo rappresenta la durata effettiva di rotazione terrestre rispetto ad una stella. Dura 23 ore, 56 minuti e 4 secondi. Il giorno solare dura 4 minuti in più rispetto al giorno sidereo, perché mentre la Terra compie una rotazione (giorno sidereo), essa si muove anche intorno al Sole e quindi per poter rivedere il Sole nella stessa posizione sono necessari 4 minuti in più di rotazione Terrestre. Quindi cumulando lo sfasamento del 4 minuti nel corso dell’intero anno, si avrebbero molte differenze con la posizione del Sole. Ecco perché sia giorno solare che giorno sidereo non si utilizzano come misure del tempo.  Movimenti convergenti: quando due placche si scontrano muovendosi l’una verso l’altra. Se si scontrano due zolle oceaniche si ha lo sprofondamento di una sotto l’altra, lungo un piano che è detto di Benioff. La rigida placca che sprofonda si riscalda diventando sempre più plastica. Il materiale fuso tende a risalire generando attività vulcanica. Sulla placca rimasta in superficie si formano una serie di vulcani disposti ad arco. Se invece si scontrano due zolle di litosfera continentale nascono le montagne e si assiste al fenomeno dell’orogenesi. Le Alpi, gli Appennini etc sono nate in questo modo: le zone che entrano in collisione non sprofondano l’una sotto l’altra ma per effetto delle spinte che ricevono dal basso di innalzano. Nel caso in cui si scontrino una zolla continentale e una oceanica si formano una fossa oceanica e una catena montuosa. La zolla oceanica sprofonda sotto la zona continentale e si immerge nell’astenosfera. Le rocce tendono a fondere con risalita di magma. Nel frattempo la zolla continentale si alza quindi si origina una catena montuosa costiera di natura vulcanica  I margini trascorrenti o conservativi sono quelli in cui si risente di un movimento di scorrimento delle zone l’una rispetto all’altra lungo il margine di contatto (regioni in cui le placche tettoniche si uniscono). La frattura che separa le due zone viene detta fraglia ed è una zona dove si originano frequenti e intensi terremoti. Il motore delle placche La terra al suo interno è calda. Il calore deriva da ciò che essa ha immagazzinato al momento della sua formazione e dalle reazioni termonucleari che avvengono tra gli elementi radioattivi contenuti nella crosta e nel mantello. Tuttavia non tutte le zone decadono con la stessa intensità per cui ci sono zone a maggiore energia termica e zone a minore energia termica. Quindi si hanno dei moti di materiale caldo verso la superficie e moti di materiale freddo verso l’interno della Terra. Tali movimenti creano attrito tra il mantello e la litosfera, con conseguente trascinamento delle placche. Tali ipotesi è stata sostenuta da Arthur Holmes nel 1931. Egli riprese la teoria della deriva dei continenti di Wegener. Egli aveva affermato che 200 milioni di anni fa sulla terra esisteva un unico continente la Pangea, circondato da un unico mare, la Pantalassa. Circa 180 milioni di anni fa la Pangea si sarebbe divisa in due continenti, poi suddivisi in parti più piccole. Le prove a favore di questa teoria sono: 1) Geologiche (le rocce che formano i continenti sui due lati nell’Oceano Atlantico sono le stesse) 2) Paleontologico (resti fossili di uno stesso organismo in diversi continenti) 3) Paleoclimatico (nel Paleozoico la parte meridionale della Pangea era ricoperta dalla calotta glaciale e quindi era molto più a sud della posizione attuale. La Teoria fu fortemente criticata. Infatti Wegener indicava come forze motrici delle placche la forza centrifuga generata dalla rotazione terrestre e l’attrazione della Luna e del Sole, che sono però troppo deboli per giustificare il movimento delle placche. Pieghe e faglie Le rocce vengono deformate o fratturate da forze che agiscono su di esse per migliaia o milioni di anni . Queste forze sono la forza di gravità ma soprattutto le forze tettoniche. Le rocce quando vengono sottoposte alle forze che agiscono sulla Terra si comportano a seconda delle condizioni ambientali in cui vengono a trovarsi sia come corpi rigidi (calcare) che come corpi plastici (argilliti). In seguito alla deformazione elastica le rocce possono avere un comportamento rigido o plastico. Dalle prove effettuate in laboratorio si è capito che il comportamento statico dipende dalla pressione litostatica e dalla temperatura. Le rocce di fatto hanno un comportamento rigido in superficie ma possono diventare plastiche se sottoposte a grandi pressioni. Le masse rocciose che assumono un comportamento plastico si deformano incurvandosi e danno origine a pieghe, in particolari visibili nelle rocce sedimentarie. Le pieghe si distinguono in anticlinali, con la concavità verso il basso, e sinclinali, con concavità verso l’alto. Ogni piega è caratterizzata da un piano assiale, una cerniera (tratto di massima curvatura) e dei fianchi. Quando una massa rocciosa sottoposta ad uno sforzo di una certa entità ha un comportamento rigido si frattura. Le faglie sono frattura accompagnate da scorrimento dei due blocchi lungo il piano di rottura. Faglia normale= un blocco scivola in basso rispetto all’altro, faglia inversa= uno dei due blocchi si sposta verso l’alto, faglia trascorrente: movimento orizzontale dei blocchi. I VULCANI I geofisici partendo dal modello di struttura della Terra hanno appurato che la temperatura del nostro pianeta si innalza all’aumentare della profondità. Questo aumento di temperatura prende il nome di gradiente geotermico. Tuttavia il gradiente non è uniforme ma varia a seconda delle zone. Questi dati sono stati ricavati dallo studio delle onde sismiche. Se non si ammettesse una diminuzione del gradiente geotermico si raggiungerebbero 200,000 al centro della Terra ma invece non si superano i 6,000. Il calore interno della Terra è dovuto al decadimento radioattivo di isotopi presenti nelle rocce che determina lo sviluppo di calore. Si ha quindi un flusso di calore verso la superficie, chiamato grazie geotermico. Esso varia da luogo a luogo ed è molto alto in regione geologicamente attive e dove lo spessore della litosfera è molto sottile. L’energia ricavata dal calore interno della Terra prende il nome di energia geotermica, e rappresenta una forma di energia alternativa pulita sicura e naturale. In alcune zone della litosfera si possono trovare rocce che fondono facilmente. Questi materiali fusi ricchi di gas formano il magma. Esso sale in superficie spinto dalle correnti convettive in quanto meno denso delle rocce circostanti. Esso fuoriesce da fratture della crosta terrestre con fratture anche violente dette fenomeni vulcanici. Un vulcano è una frattura della crosta terrestre dalla quale fuoriesce il magma. E’ costituito da un apparato montuoso detto edificio vulcanico, formato dall’accumulo di materiali emessi durante l’eruzione. Le parti di un vulcano sono:  Il cratere, la spaccatura della crosta terrestre dalla quale fuoriesce il magma  La camera magmatica, una cavità della crosta terrestre in cui si accumula il magma  Il camino vulcanico, il condotto che collega la camera magmatica con il cratere Lateralmente al camino vulcanico si possono formare delle ramificazioni dette condotti laterali che si creano per intrusione del magma nelle rocce adiacenti al camino principale. In tal caso il magma esce dai coni avventizi. Il magma è costituito da roccia fusa e gas disciolti: vapore acqueo, anidride carbonica, monossido di carbonio, acido cloridrico, anidride solforosa, acido solfidrico, acido borico, metano, ammoniaca. I magmi possono essere acidi o basici, a seconda del contenuto in silice (alto in quelli acidi). Una importante caratteristica dei magmi è la viscosità, quando la viscosità è bassa allora scorrono più velocemente. I magmi acidi sono più viscosi. Si originano dalla crosta continentale, dove l’aumento di temperatura provoca la fusione delle rocce. Questi magmi detti anatettici risalgono in superficie lentamente, per cui cristallizzano in profondità formando il granito. I magmi basici sono detti mafici, sono poco viscosi, si originano nel mantello, a temperature molto più alte, quindi non si ha cristallizzazione prima della risalita in superficie, dando origine al basalto. PRESSIONE LITOSTATICA: pressione dei corpi all’interno della Terra, proporzionale ai pesi che gravano su di esso e quindi alla profondità. Poiché il magma è un miscuglio di gas e minerali allo stato fuso, può accadere che alcuni di essi ad un certo punto raggiungano la temperatura di solidificazione e se hanno il tempo di solidificare si separano dalla restante massa liquida. Se solidificano i minerali a densità maggiore, la massa restante più leggera tende a risalire. I gas contenuti nel magma sono responsabili della risalita del magma stesso. Il magma, una volta fuoriuscito dal cratere, avendo perso i gas, prende il nome di lava. Dal camino vulcanico partono due tipi di eruzioni: lineari e centrali. Le prime emettono lava fluida che esce molto velocemente e ricopre zone molto ampie (fratture della crosta terrestre strette e lunghe). Di questo tipo è l’attività vulcanica delle dorsali oceaniche da cui fuoriesce magma basaltico che dà origine a nuova crosta terrestre determinando l’espansione dei fondali oceanici. Le eruzioni centrali sono quelle che scaricano da una bocca centrale, o cratere e danno origine a vulcani dalla caratteristica forma conica. L’attività dei vulcani può essere:  Effusiva: magma poco viscoso, scorre come un fiume. Vengono emesse delle colate laviche, tranquille e continue;  Esplosiva: magma molto viscoso esce sotto forma di violente esplosioni che danno origine a nubi ardenti di gas, ceneri e vapore acqueo. Vengono emessi tanti frammenti, detti piroclastici. Questi frammenti di lava si solidificano e si accumulano in luoghi di sedimentazione In vulcanologia la caldera (latino călĭdārĭus, caldo; spagnolo caldera, caldaia) è un'ampia conca o depressione, spesso occupata da un lago e di forma circolare o ellittica, che si forma normalmente dopo lo sprofondamento della camera magmatica di un edificio vulcanico, in seguito a delle eruzioni molto violente. Vulcanesimo secondario: fenomeni dovuti al calore presente nel sottosuolo. Le fumarole sono fenomeni vulcanici connessi all’attività dei vulcani durante il periodo di quiescenza. Sono emissione di vapore acqueo e gas ad altissima temperatura, che fuoriescono da fessure del terreno. I gas sono composti prevalentemente da anidride carbonica e zolfo. I geyser sono sorgenti intermittenti che emettono acqua e vapore all’altezza di 50 60 metri. Sono dovuti al fatto che l’acqua si raccoglie in condotti sotterranei e per la presenza di calore giunge all’ebollizione come getto violento di acqua e vapore, finchè il condotto non si svuota del tutto. Nel caso delle sorgenti termali, le acque della falda acquifera si riscaldano per contatto con una massa magmatica calda esse pertanto emergono in superficie e sono ricche di gas e Sali disciolti. Infine i soffioni boraciferi sono getti di vapore e acido borico usati per produrre energia elettrica. Il territorio Italiano è ricco di vulcani attivi. Infatti l’Italia si trova al confine di due placche (africana e europea) che sono tutt’ora in avvicinamento. Tra i vulcani attivi ricordiamo l’Etna e lo Stromboli. Invece il Vesuvio è in fase quiescente. I TERREMOTI Un terremoto o sisma consiste in vibrazioni della crosta terrestre causate da una improvvisa liberazione di energia elastica, accumulata a seguito della deformazione di rocce profonde. I terremoti si manifestano soprattutto in determinate aree della crosta terrestre dette aree sismiche. Il sismologo Reid studiò fenomeni sismici di grandi entità, ad esempio il terremoto del 1906 che distrusse la città di San Francisco in California. Ciò gli consentì di elaborare una teoria circa l’origine dei terremoti: teoria del ritorno elastico secondo la quale le rocce che costituiscono le zone litosferiche, in profondità, sono sottoposte a forti sollecitazioni che ne provocano la deformazione. Esse si comportano in maniera elastica, cioè si deformano, finchè non raggiungono il loro limite di rottura, quindi il limite massimo di elasticità. Superato questo valore le rocce si spezzano e scaricano l’energia accumulata. sia la loro forma e disposizione all’interno della roccia stessa. Il metamorfismo è un processo che avviene allo stato solido. La condizione che determina il processo metamorfico è l’aumento di temperatura e pressione Ciclo delle rocce: 1. Il magma, presente nelle camere magmatiche dei vulcani, risale dalla parte alta del mantello, si raffredda in superficie, formando rocce effusive, oppure si raffredda in profondità, formando rocce intrusive. 2. Le rocce magmatiche vengono degradate dagli agenti atmosferici: i prodotti vengono trasportati in luoghi di sedimentazione 3. I sedimenti vanno incontro ad un processo di litificazione e si trasformano via via in rocce metamorfiche 4. Queste ultime, più in profondità, riscaldano e raggiungono la temperatura di fusione dando origine al magma ATMOSFERA L’atmosfera è l’involucro di gas che avvolge la Terra. Dal punto di vista chimico è composta da una miscela di gas in cui prevalgono azoto (78%), ossigeno (20.9%), argon, anidride carbonica, e altri gas quali neon, idrogeno, elio. La composizione dell’aria non è costante ma varia alle diverse altitudini. Nel corso dei secoli l’atmosfera ha subito una grande trasformazione. Subito dopo la nascita della Terra circa 4, 5 miliari di anni fa, la Terra era composta da un mare di magma. La degassazione del magma a seguito di continui fenomeni vulcanici è considerata fondamentale per la differenziazione della Terra in una parte solida, una parte liquida e una parte gassosa. L’atmosfera primordiale ebbe origine dalla liberazione di sostanze gassose e probabilmente era formata da vapore acqueo, diossido di carbonio, idrogeno, cloruro di carbonio, monossido di carbonio. L’idrogeno, elemento più leggero, si è disperso nell’Universo. L’evoluzione dell’atmosfera è stata causata circa 2,8 miliardi di anni fa grazie ai primi organismi fotosintetici che convertirono il diossido di carbonio in ossigeno. La concentrazione di ossigeno andò progressivamente aumentando con la comparsa di alghe verdi e delle piante, con conseguente diminuzione del diossido di carbonio. Quando l’ossigeno raggiunge concentrazioni del 2% si formò l’ozono che costituì uno schermo alle radiazioni UV provenienti dal Sole. Questo segnò il passaggio della vita dai mari alla Terraferma (480 milioni di anni fa). L’ossigeno aumentò progressivamente fino a raggiungere il 20% grazie ad un ulteriore aumento degli organismi fotosintetici, che colonizzarono le terre emerse. Uno dei ruoli più importanti dell’atmosfera è quello di trattenere i raggi solari, infatti solo il 47% dei raggi solari è assorbito dalla Terra. L’atmosfera si suddivide in cinque strati, o sfere, diversi per le caratteristiche fisiche. Lo spessore degli strati che costituiscono l’atmosfera è massimo all’equatore e minimo ai poli. Il parametro fisico che consente la suddivisione dell’atmosfera in cinque strati è la temperatura. Partendo dalla superficie terrestre gli strati sono i seguenti:  Troposfera: contiene quasi tutti i gas dell’atmosfera ed è la sede di fenomeni meteorologici e la zona in cui è possibile la vita. La temperatura ha un andamento decrescente. Con l’altitudine la concentrazione di ossigeno diminuisce e l’aria diventa più rarefatta. E’ quella che contiene le nubi. Manifesta i fenomeni metereologici e interagisce con i viventi. La troposfera si comporta come il vetro di una serra, cioè grazie alla troposfera il calore emesso dalla Terra rimane intrappolato anziché essere disperso. Quindi la terra emette delle radiazioni infrarosse che riscaldano la troposfera, anziché disperdersi nello spazio.  Stratosfera (sino ai 50km): è caratterizzata dall’aumento della temperatura e dalla presenza di ozono, gas fondamentale in quanto assorbe le radiazioni UV.  Mesosfera (sino agli 80km): gas molto rarefatto.  Termosfera (500 km): in questo tratto si verificano le aurore polari, fenomeni luminosi visibili nella zona artica e antartica dovuti alla cattura, da parte del campo magnetico terrestre, di particelle cariche di elettricità provenienti dal Sole, che provocano l’emissione di fasci di luce.  Esosfera (sino a 2500 km di altezza): Contiene gas estremamente rarefatti che tendono a diffondersi nello spazio sfuggendo all’attrazione gravitazionale. Pressione atmosferica La pressione atmosferica rappresenta il peso esercitato dai gas dell’atmosfera su una unità di superficie terrestre. Si misura in Pascal (N/m2). Nella pratica si usa il millibar (1 millibars= 100 pascal). La pressione atmosferica diminuisce salendo di quota. Essa decresce di un ordine di grandezza ogni 20km. Questo accade perché man mano che ci allontaniamo dal livello del mare lo spessore dell’involucro gassoso che ci sovrasta diventa più sottile e quindi anche il suo peso diminuisce. Anche l’umidità influisce sulla pressione atmosferica. Il peso dell’aria umida è minore per via della presenza elevata di vapore acqueo, che è più leggero di altri gas. Di conseguenza possiamo affermare che l’aria umida esercita una pressione inferiore di quanto non faccia l’aria secca. L’ultimo parametro che incide sulla pressione atmosferica è la temperatura. A parità di volume, una massa di aria calda ha un peso inferiore ad una massa di aria fredda. Quindi la pressione atmosferica diminuisce all’aumentare della temperatura. Sulla superficie terrestre i punti con gli stessi valori di pressione si rappresentano con le isobare, linee curve chiuse che si tracciano sulle carte del tempo. Le aree di alta pressione sono chiamate anticicloniche e quelle di bassa pressione sono dette cicloniche. I venti I venti sono spostamenti orizzontali di masse d’aria fra due zone vicine in cui sono presenti differenti valori di pressione atmosferica. In generale l’aria si sposta dalle zone ad alta pressione verso quelle a bassa pressione. Il meccanismo di formazione dei venti prevede che: 1. L’aria calda si muove da una zona a bassa pressione e sale, poiché meno densa (AREA CICLONICA) 2. Salendo l’aria si espande, perde umidità, e si raffredda. Viene spinta lateralmente dalla colonna ascendente 3. L’aria più fredda genera una zona ad alta pressione che si muoverà ad una zona a bassa pressione generando il vento I venti sono caratterizzati dalla velocità: essa è direttamente proporzionale alla differenza di pressione e inversamente proporzionale alla distanza tra le aree. La velocità dei venti si misura in metri al secondo. La scala di Beaufort classifica i venti a seconda della velocità e dei danni prodotti ed è suddivisa in dodici gradi, di cui l’ultimo indica la velocità degli uragani. I venti vengono classificati in:  Variabili: alle medie latitudini le zone cicloniche e anticicloniche si muovono continuamente  Venti periodici: come i monsoni e le brezze, mantengono la propria direzione solo in un determinato periodo dell’anno o del giorno. Per quanto riguarda i monsoni, in estate l’oceano si scalda meno del continente e quindi genera una zona anticiclonica (alta pressione), da cui spira verso il continente un vento umido chiamato monsone estivo, accompagnato da piogge torrenziali. In inverno la zona centrale del continente si raffredda, creando una zona anticiclonica, dalla quale spira verso l’oceano un vento freddo e secco chiamato monsone invernale. Per quanto riguarda le brezze, durante il giorno la terra si scalda più rapidamente e quindi l’aria è più leggera rispetto al mare, si ha quindi un movimento di aria dal mare verso la Terra, detto brezza di mare. Invece durante la notte, il mare si scalda più rapidamente, e quindi si ha un movimento di aria dalla Terra, in cui è più pesante, al mare (brezza di Terra, più debole della brezza di mare).  Venti costanti: come gli alisei, spirano per tutto l’anno alla stessa direzione Nubi e precipitazioni Sono fenomeni che dipendono dall’umidità presente nell’atmosfera. Il vapore acqueo proviene soprattutto dall’evaporazione degli oceani, dal suolo e dalla traspirazione delle piante.Se la sua concentrazione nell’aria supera il limite di saturazione, si formano le nubi in quota, la nebbia a bassa quota e avvengono le precipitazioni Le nubi si formano quando una massa d’aria sale verso l’alto nell’atmosfera e si raffredda. In tal caso l’aria contiene meno vapore acqueo, si contrae e dà origine a minutissime goccioline di acqua. Le nubi si classificano in: -strati: si sviluppano in senso orizzontale e sono responsabili del colore grigio del cielo nelle giornate di mal tempo. Sono nubi stabili formate dall’unione di due masse d’aria, una calda e una fredda: la massa calda sovrapponendosi a quella fredda sale lentamente e si raffredda -cumuli: si sviluppano in senso verticale. L’aria calda e umida sale al centro della nuvola e ridiscende ai lati -cirri: dalla forma lunga e sfilacciata, sono formati da cristalli di ghiaccio Le precipitazioni sono la pioggia, la neve e la grandine. Sono fenomeni che si verificano quando le dimensioni delle goccioline d’acqua delle nubi aumentano e diventano troppo grandi per consentire alle gocce di rimanere in sospensione. La pioggia ha origine quando all’interno della nuvola le goccioline d’acqua si muovono e si scontrano, diventando sempre più grandi, e per forza di gravità cadono al suolo. La neve si verifica quando all’interno della nuvola la temperatura è inferiore a zero gradi per cui le goccioline di acqua solidificano in piccoli cristalli di ghiaccio. La grandine è costituita da piccole sfere di ghiaccio che si formano per sovrapposizione di strati successivi e concentrici di ghiaccio. Tempo meteorologico e clima Lo stato della troposfera in un dato momento e in una data località si chiama tempo meteorologico ed è determinato soprattutto da tre parametri: temperatura, umidità e pressione, e anche dai venti e dalle precipitazioni. I dati oggi vengono raccolti tramite satelliti artificiali, lanciati dall’atmosfera più volte al giorno e vengono usati per redigere le carte del tempo in cui si indicano: -isobare, indicate con le lettere maiuscole A e B per indicare zone di alta e bassa pressione. Le zone ad alta pressione sono zone a bassa umidità, il tempo è asciutto e quindi sereno. Le zone a bassa pressione sono zone in cui l’aria è umida e quindi si verificano precipitazioni -i fronti, che rappresentano la superficie di contatto tra due masse d’aria con caratteristiche diverse di umidità e temperatura. Il fronte freddo si forma quando aria fredda proveniente dai poli incontra aria calda di latitudini respirazione e traspirazione. Il vapore acqueo tende a salire e incontra zone dove la temperatura è minore. Esso in tal modo perde calore e condensa formando piccolissime goccioline o cristalli di ghiaccio che danno origine alle nubi. Via via che le goccioline diventano più pesanti cadono sotto forma di precipitazioni. L’acqua torna quindi sulla superficie terrestre e va a rimpinguare oceani, fiumi, laghi o penetra nel terreno. Le falde acquifere possono poi risalire in superficie sgorgando dalle sorgenti. L’acqua che invece cade come neve forma il ghiacciai, che nella stagione calda si sciolgono andando ad alimentare i fiumi e quindi i mari. Quindi nella prima parte il motore è il Sole, che permette l’evaporazione delle acque superficiali. Nella seconda parte, quella delle precipitazioni, il motore è la forza di gravità, che permette la caduta dell’acqua sul suolo e il movimento delle acque in superficie e nelle falde. Acque continentali: costituiscono una delle risorse naturali di più grande importanza. Sono caratterizzate da una bassa concentrazione di Sali disciolti, che in genere è inferiore al cinque per mille. Hanno un ruolo importante nel ciclo idrogeologico in quanto permettono il ritorno di acqua negli oceani, da cui per evaporazione l’acqua passa in atmosfera. Le acque superficiali comprendono i fiumi, i laghi e i ghiacciai. - I fiumi e i corsi d’acqua superficiali, quali torrenti e ruscelli, sono costituiti dall’acqua delle precipitazioni che non si infiltra, non evapora e forma dei sottili corsi d’acqua che via via confluiscono. Un fiume è un corso d’acqua che prende origine da una sorgente e termina in mare in una zona detta foce. Le acque di un fiume scorrono lungo un tragitto detto alveo, o letto, delimitato lateralmente dagli argini. Lungo il suo corso un fiume può raccogliere le acque di altri fiumi detti affluenti. Le caratteristiche più importanti di un fiume sono la lunghezza (distanza sorgente-foce), la pendenza (rapporto tra il dislivello percorso dal fiume e la sua lunghezza), velocità, portata (volume di acqua che passa per unità di tempo in una sezione del fiume). La portata di magra è la portata minima, invece la portata di piena è quella massima, in seguito ad abbondanti precipitazioni - I laghi sono corpi idrici a bassa concentrazione di Sali, formati dall’accumulo di masse d’acqua, temporanee o permanenti, in depressioni naturali della superficie terrestre. Il livello dell’acqua dipende dai fiumi in entrata, immissari, e i fiumi in uscita, emissari. I cambiamenti stagionali e le diminuzioni di temperatura fanno raffreddare gli strati superficiali più delle acque profonde e si avvia un processo di ricambio tra fondo e superficie per effetto di moti convettivi. I laghi tettonici sono quelli che occupano il fondo di depressioni dovute ai movimenti tettonici; i laghi vulcanici occupano il fondo di caldere o crateri vulcanici, i laghi di sbarramento hanno origine quando si verifica una frana lungo il corso di un fiume, i laghi carsici occupano depressioni carsiche, i laghi glaciali si formano all’interno di antiche valli glaciali, costieri. - I ghiacciai sono masse d’acqua allo stato solido che permangono su un territorio. Il ghiaccio si forma dalla neve. Si originano ad una altitudine detta limite delle nevi perenni. Con questo termine si indica la quota al di sopra della quale la neve caduta in inverno non si scioglie completamente in estate. Al Polo Nord invece i ghiacciai si formano per solidificazione dell’acqua marina. I ghiacciai sono sottoposti continuamente ad un ciclo che consente di mantenere un equilibrio fra la massa di neve che si accumula e la massa di neve che si perde. I due fenomeni che caratterizzano questo ciclo sono definiti rispettivamente alimentazione e ablazione. I ghiacciai si muovono lentamente per effetto stesso del loro peso, per azione della forza di gravità. Al di sotto della massa del ghiaccio il ghiaccio è fuso e quindi consente lo spostamento per scivolamento. - Le acque sotterranee sono tutte le acque che circolano nel sottosuolo. Esse provengono dall’acqua piovana che si infiltra nel terreno finchè incontra lo strato impermeabile e quindi forma la falda freatica. Quando le particelle d’acqua incontrano lo strato di roccia impermeabile, smettono di infiltrare nel terreno e si accumulano in tutti gli spazi disponibili. La zona occupata dall’acqua costituisce la falda freatica, delimitata superiormente dalla superficie freatica. Nei periodi secchi la superficie freatica si abbassa e la falda freatica si riduce di spessore. Se la superficie freatica interseca la superficie terrestre si originano le sorgenti. INQUINAMENTO L’uomo ha esercitato un impatto ambientale enorme sull’ambiente, provocando con le proprie attività l’inquinamento ambientale e profonde alterazioni di tutti gli ecosistemi. Le principali conseguenze dell’impatto dell’uomo sull’ambiente sono: - Riduzione della biodiversità, ossia del numero e della varietà di organismi - Deforestazione, l’abbattimento delle foreste per uso agricolo o per altri motivi come lo sfruttamento del legname - Effetto Serra, ossia la mancata dispersione di calore dalla Terra allo spazio provocato dall’anidride carbonica e altri gas serra - Riscaldamento globale, causato dai gas serra, che può provocare un innalzamento del livello marino, cambiamenti nelle precipitazioni, modificazioni nella composizione delle specie, problemi di tipo sanitario, danni per l’agricoltura - Buco dell’ozono, ossia diminuzione della quantità di ozono nella stratosfera, il quale ci difende dalle pericolose radiazioni ultraviolette del sole. E’ dovuta ai clorofluorocarburi e altri composti simili contenenti cloro e bromo - Eutrofizzazione, ossia un’alterazione della qualità delle acque dovuta ad una smodata proliferazione della flora acquatica (alghe), causato da un eccessivo apporto di nitrati e fosfati - Piogge acide, ossia un abbassamento del ph delle precipitazioni, dovuto alle emissioni massicce di ossidi di azoto e di zolfo. Inquinamento atmosferico: l’atmosfera della Terra non è mai stata immutabile ma è cambiata soprattutto negli ultimi due secoli. Questi cambiamenti sono dovuti ad attività umane, come il consumo di combustibili fossili, la combustione di biomasse e la deforestazione. Il fenomeno delle piogge acide è dovuto ai processi di combustione di ogni genere e agli incendi e ha origine dalle interazioni che coinvolgono gli ossidi di azoto e il biossido di zolfo. Questi gas possono essere trasformati nell’arco di pochi giorni in acido nitrico e acido solforico, dando origine alla pioggia acida. Sono state riscontrate piogge acide anche in zone non industrializzate, a causa dell’emissione di ossidi di azoto in seguito alla combustione di biomasse. Le piogge acide danneggiano i materiali all’aperto e gli edifici, la composizione chimica del terreno e quindi la vegetazione, il ph dell’acqua con effetti su flora e fauna e infine sono dannose per la salute dell’uomo. Un’altra conseguenza delle attività dell’uomo è lo smog fotochimico. Si tratta di in tipo di inquinamento che si verifica nelle giornate caratterizzate da stabilità e forte insolazione: gli ossidi di azoto e gli idrocarburi vanno incontro a delle reazioni fotochimiche indotte da luce ultravioletta con formazione di ozono. Esso è fondamentale per neutralizzare la radiazione ultravioletta nella stratosfera ma è un problema quando si accumula in eccesso in profondità della superficie. La sua diminuzione nella stratosfera è data principalmente dai cluoroflorocarburi. Quindi è auspicabile che si abbia un decremento di ozono in superficie, mentre la sua diminuzione nella stratosfera sarebbe deleteria. Finora la distruzione dell’ozono stratosferico è stata particolarmente evidente al di sopra dell’Antartide, dove le basse temperature accelerano i cicli catalitici del cloro, in questa zona fa la sua comparsa, ad ogni primavera a partire dal 1975, un cosiddetto buco. I clorofluoro carburi sono usati come refrigerati, propellenti per bombolette spray, solventi e schiumogeni. Vengono usati perché sono inerti nella bassa atmosfera e quindi non pongono problemi di tossicità nei confronti degli organismi viventi. Purtroppo proprio perché inerti raggiungono la stratosfera, senza subire modificazioni, dove determinano la distruzione di ozono in ossigeno molecolare. L’intrappolamento del calore presso la superficie terrestre, per azione dei gas liberati da processi naturali, permette la vita sulla Terra, sennò le temperature sarebbero troppo fredde. Ma un cambiamento di diversi gradi in più può avere effetti gravi sulle precipitazioni e sul livello nel mare. Studi dei gas intrappolati nei ghiacciai hanno permesso di misurare l’incremento di anidride carbonica e metano negli ultimi anni. L’anidride carbonica è aumentata per via dei combustibili fossili e delle deforestazioni. Il metano deriva soprattutto dalle attività di coltivazione, allevamento, microorganismi nelle discariche, e perdite durante l’estrazione e la distribuzione di carbone e petrolio. Inquinamento delle acque: L’acqua è una grande risorsa energetica. Contiene energia potenziale che dipende dalla posizione e dalla massa, e energia cinetica che dipende dal movimento e dalla massa (cioè dalla velocità). Per via della sovrappopolazione, il consumo di massa e l’inquinamento delle acque, la disponibilità di acqua potabile è inadeguata e tende a diminuire di anno in anno. In Italia consumiamo 170 litri di acqua imbottigliata per abitante all’anno, contro una media europea di 85 e una media mondiale di 15. Nonostante il prezzo maggiore vi è la convinzione che l’acqua imbottigliata sia più sicura. L’acqua dolce è una risorsa presente sul pianeta in maniera disomogenea. In aree abbastanza ampie della Terra l’acqua scarseggia o è di basso livello qualitativo. Sarebbero necessari impianti di depurazione, perforazioni molto profonde e sofisticati sistemi di pompaggio e alcuni stati avrebbero potenzialmente l’acqua ma non dispongono di queste strutture. Un processo degenerativo dell’ecosistema che vede coinvolte le acque è il processo di eutrofizzazione: un arricchimento delle acque di Sali nutritivi che provoca cambiamenti tipici quali l’incremento della produzione di alghe e piante acquatiche. Questa crescita determina un consumo eccessivo di ossigeno e una condizione di anaerobiosi. Le acque si arricchiscono di sostanza tossiche e perdono la loro trasparenza. I pesci muoiono e la balneazione diventa impossibile, con conseguenti danni economici. IL CLIMA Insieme delle condizioni meteorologiche che caratterizzano una determinata zona geografica in un lungo arco di tempo. E’ caratterizzato da fattori ed elementi climatici. I primi sono dovuti alla posizione geografica della zona studiata e sono immutati nel tempo. I secondi sono parametri variabili di pressione, temperatura, umidità, venti, precipitazioni. Il clima è influenzato quindi dalla latitudine, ma a parità di latitudine troviamo climi molto diversi. Questo è dato dal fatto che intervengono altri fattori, come la presenza di rilievi montuosi o bacini idrici, laghi, vegetazione etc. Le precipitazioni, un importante elemento climatico, non hanno un andamento omogeneo lungo la superficie terrestre. Nelle zone equatoriali, dove l’aria è calda e umida, si hanno aree di bassa pressione che scaricano grandi quantità di piogge. Diversamente nelle regioni desertiche e polari si hanno assenza di nuvole e scarse precipitazioni. Un climatologo russo, Koppen, propose una classificazione dei climi sulla base di due parametri (temperatura e piovosità) che influiscono sulla vegetazione. I cinque gruppi climatici sono: caldo umido, arido, temperato umido, freddo umido, nivale. Ognuno si divide in 2 sottogruppi. - Caldo umido : Temperatura superiore ai 18 gradi, precipitazioni abbondanti. Si divide in equatoriale, con un bioma tipico della foresta pluviale, e tropicale in cui il bioma corrispondente è la savana - Clima arido : caratterizzato da forti escursioni termiche e precipitazioni molto scarse. Nel caso del clima arido caldo il bioma è il deserto, mentre nel caso del clima arido freddo il bioma è la steppa - Clima temperato umido : Le temperature sono comprese tra -3 e 18 e le precipitazioni sono moderate. Il clima mediterraneo ha estati calde e secche e inverni miti. Il bioma è caratterizzato dalla macchia mediterranea. Invece il clima marittimo oceanico ha estati non molto calde e inverni alquanto freddi. Il bioma è quello foresta delle latifoglie. - Clima freddo umido : le temperature sono comprese tra -3 e più 10 e ci sono precipitazioni ma concentrate nella stagione calda. Nel clima continentale umido le estati sono brevi e miti e gli inverni freddi e lunghi. Il bioma è la prateria, oppure latifoglie, oppure steppa. Nel clima continentale subartico la temperatura è bassa per la maggior parte dell’anno. Il bioma corrispondente è la taiga - Clima nivale : le temperature non superano i dieci gradi e le precipitazioni sono scarse. Si divide in clima subpolare, con forti escursioni annuali, con il bioma della tundra, e clima polare con gelo perenne, senza bioma. CLIMA SOTTOGRUPPI BIOMA Umido Equatoriale Foresta pluviale