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