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01_capire il sistema Terra.pdf - Università degli Studi di Firenze

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-1-<br />

Capire<br />

<strong>il</strong><br />

Sistema <strong>Terra</strong><br />

GEOLOGIA<br />

GEOGRAFIA FISICA<br />

GEOMORFOLOGIA


1.2<br />

La GEOLOGIA è una scienza... come lo sono la Chimica e la Fisica!<br />

…..ma i geologi soffrono dello svantaggio <strong>di</strong> non poter essere capaci <strong>di</strong><br />

compiere esperimenti nelle stesse con<strong>di</strong>zioni dei chimici e dei fisici<br />

Ipotesi - Teoria - Legge<br />

Una ipotesi<br />

è una spiegazione preliminare derivata da un certo numero<br />

<strong>di</strong> osservazioni<br />

Quando una ipotesi è suffragata da numerose prove, essa può essere<br />

considerata una teoria<br />

Una teoria per la quale non esistano sufficienti ragioni per poterla<br />

confutare può essere considerata una legge<br />

L’universo è sensib<strong>il</strong>e e governato da leggi immutab<strong>il</strong>i nel tempo<br />

Una buona teoria deve...<br />

essere la più semplice spiegazione <strong>di</strong>sponib<strong>il</strong>e<br />

spiegare un’ampia serie <strong>di</strong> fenomeni


1.3<br />

I dati ut<strong>il</strong>izzati in geologia derivano da….<br />

Osservazioni:<br />

‣ tipo, <strong>di</strong>stribuzione e struttura delle rocce<br />

‣ indagini al microscopio<br />

Esperimenti:<br />

‣ chimici<br />

‣ geofisici<br />

Il problema della sperimentazione<br />

Dato che i geologi stu<strong>di</strong>ano sistemi molto estesi (centinaia <strong>di</strong> km) e<br />

che si sono evoluti durante lunghi perio<strong>di</strong> <strong>di</strong> tempo (m<strong>il</strong>ioni <strong>di</strong> anni),<br />

essi non possono eseguire esperimenti controllati, ma sono costretti a<br />

osservare i risultati <strong>degli</strong> esperimenti già effettuati dalla Natura


UNIFORMISMO<br />

Il presente è la chiave per <strong>capire</strong> <strong>il</strong> passato (James Hutton, 17…)<br />

Le leggi naturali non cambiano, ma possono cambiare sia le categorie che<br />

l’intensità dei processi che le regolano<br />

IL FATTORE TEMPO<br />

‣ Il fattore TEMPO costituisce la grande <strong>di</strong>fferenza fra la geologia e le<br />

altre scienze (dal punto <strong>di</strong> vista geologico, <strong>il</strong> ritmo <strong>degli</strong> eventi nel corso <strong>di</strong> una<br />

vita umana è trascurab<strong>il</strong>e!)<br />

‣ Or<strong>di</strong>ne <strong>di</strong> grandezza dei processi geologici: da µm/anno a cm/anno<br />

‣ I gran<strong>di</strong> terremoti possono spostare la superficie del suolo <strong>di</strong> alcuni metri in<br />

pochi secon<strong>di</strong>, ma si verificano soltanto ogni 500 anni o quasi<br />

I ritmi dei processi geologici sono quasi sempre più lenti <strong>di</strong> quelli <strong>degli</strong> effetti antropici sull’ambiente<br />

L’unità ufficiale <strong>di</strong> tempo è <strong>il</strong> secondo, ma sarebbe molto inopportuno usarla in geologia; in molti casi<br />

anche l’anno risulta troppo piccolo.<br />

Pertanto, i geologi usano i m<strong>il</strong>ioni <strong>di</strong> anni come unità standard <strong>di</strong> tempo:<br />

10 Ma = 10 m<strong>il</strong>ioni <strong>di</strong> anni fa<br />

10 m.a. = un intervallo <strong>di</strong> tempo delladurata<strong>di</strong> 10 m<strong>il</strong>ioni <strong>di</strong> anni<br />

1.4


montagna<br />

cratere meteorico<br />

Alcuni lineamenti geologici<br />

richiedono m<strong>il</strong>ioni <strong>di</strong> anni per<br />

prendere forma …..<br />

…..per<br />

altri bastano secon<strong>di</strong>!<br />

1.5


1.6<br />

Origine del Sistema Solare<br />

Qualsiasi teoria deve essere compatib<strong>il</strong>e con i seguenti fatti:<br />

1) L’angolo fra l’asse <strong>di</strong> rotazione e <strong>il</strong> piano dell’orbita è piccolo (eccetto Urano).<br />

2) Tutti pianeti compiono un moto <strong>di</strong> rivoluzione attorno al Sole nella stessa <strong>di</strong>rezione,<br />

secondo orbite quasi circolari.<br />

3) Tutti i pianeti (eccetto Venere e Urano) ruotano nella stessa <strong>di</strong>rezione del moto <strong>di</strong><br />

rivoluzione, come i loro satelliti.<br />

4) Ciascun pianeta si trova ad una <strong>di</strong>stanza dal Sole doppia rispetto a quellq del più vicino<br />

pianeta interno (legge <strong>di</strong> Titus-Bode).<br />

5) Il 99.9 % della massa risiede nel Sole; <strong>il</strong> 99 % del momento angolare nei pianeti.<br />

6) Due gruppi <strong>di</strong> pianeti:<br />

- terrestri (interni): Mercurio, Venere, <strong>Terra</strong>, Marte<br />

- gioviani (esterni): Giove, Saturno, Urano, Nettuno.<br />

7) I pianeti terrestri sono principalmente costituiti da O, Si, Fe, Mg. Il Sole è quasi<br />

interamente costituio da H & He.


1.7<br />

Ipotesi Nebulare<br />

Condensazione da primor<strong>di</strong>ale nuvola <strong>di</strong> gas (nebula) in lenta<br />

rotazione conformazione <strong>di</strong> alcune “gocce”<br />

Ipotesi della Collisione<br />

Frammenti del Sole furono strappati per attrazione da una<br />

stella <strong>di</strong> passaggio, con formazione <strong>di</strong> planetesimali che,<br />

collidendo, avrebbero formato i pianeti<br />

Ipotesi dei Protopianeti<br />

Gran<strong>di</strong> nuvole <strong>di</strong> gas cominciano a condensare.<br />

Vortici turbolenti attirano materia; piccoli frammenti si accrescono e<br />

collidono, eventualmente formando aggregaties <strong>di</strong> gas e frammenti soli<strong>di</strong><br />

più gran<strong>di</strong>.<br />

La maggior parte della massa si accumula nel centro, turbolenza nelle<br />

altre parti.<br />

I Protopianeti, più gran<strong>di</strong> <strong>degli</strong> attuali, eventualmente si contraggono a<br />

causa dell’attrazione gravitativa da loro stessi esercitata.


1.8<br />

Evoluzione del Sistema Solare<br />

Il nostro<br />

Sistema<br />

Solare


1.9<br />

Appena più piccola <strong>di</strong> Mercurio.<br />

La Luna<br />

La sua superficie è molto <strong>di</strong>versa da quella della <strong>Terra</strong>.<br />

Assenza <strong>di</strong> atmosfera e, quin<strong>di</strong>, <strong>di</strong> processi <strong>di</strong> alterazione delle<br />

rocce.<br />

Formazione della Luna


Scala dei tempi per Sole, <strong>Terra</strong> e Luna<br />

Un pianeta in evoluzione<br />

<strong>Terra</strong> primitiva<br />

omogenea<br />

Situazione<br />

attuale<br />

Inizio della<br />

<strong>di</strong>fferenziazione<br />

1.10


1.11<br />

Litosfera<br />

Idrosfera<br />

Atmosfera<br />

Biosfera<br />

Sistemi terrestri<br />

interagenti<br />

Composizione relativa in<br />

elementi


Tettonica delle Placche<br />

Il concetto unificante delle Scienze della <strong>Terra</strong><br />

• La parte più esterna della <strong>Terra</strong> è formata da circa 20 <strong>di</strong>stinte<br />

“placche” (spesse circa 100 km) che si muovono incessantemente l’una<br />

rispetto all’altra.<br />

• Questi moti costituiscono la causa prima dei terremoti e della<br />

formazione delle catene montuose.<br />

1.12<br />

<br />

<br />

<br />

litosfera: è <strong>il</strong> guscio<br />

rigido della <strong>Terra</strong><br />

(~100 km) che<br />

costituisce le placche<br />

astenosfera: è una<br />

parte del mantello al<br />

<strong>di</strong>sotto della<br />

litosfera<br />

La litosfera scorre<br />

sopra l’astenosfera


1.13<br />

La teoria della Deriva dei Continenti<br />

Suggerita da Alfred Wegener nel 1912.<br />

<br />

<br />

Rigettata (allora) dalla maggior parte dei geologi.<br />

Nuovi dati dopo la 2a Guerra Mon<strong>di</strong>ale conducono alla “rivoluzione<br />

della tettonica delle placche” <strong>degli</strong> anni ‘60.<br />

Attualmente è<br />

accettata quasi<br />

universalmente.<br />

Gli o<strong>di</strong>erni trattati<br />

<strong>di</strong> Geologia<br />

<strong>di</strong>fferiscono<br />

ra<strong>di</strong>calmente da<br />

quelli <strong>di</strong> 40 anni fa.<br />

Il Supercontinente Pangea<br />

(200 m<strong>il</strong>ioni <strong>di</strong> anni fa)


1.14<br />

Moti convettivi in un fluido riscaldato<br />

Correnti <strong>di</strong> convezione nell’interno della <strong>Terra</strong><br />

Tre <strong>di</strong>versi tipi <strong>di</strong> margini delle placche: <strong>di</strong>vergenti, convergenti, trasformi


Margini <strong>di</strong>vergenti e<br />

margini convergenti<br />

Faglia trascorrente <strong>di</strong><br />

S.Andreas<br />

(California)<br />

1.15<br />

L’Islanda si sta <strong>di</strong>videndo perché si trova a<br />

cavallo della Dorsale Me<strong>di</strong>o-Atlantica


Le placche attuali<br />

1.16

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