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L'interno della terra

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L'interno della terra.

Le strade per lo studio dell'interno della terra.

Lo studio dei materiali all'interno della terra tramite l'esplorazione diretta del suolo tramite le sonde è arrivata solo fino a 15 km su un raggio di 6.300 km e le rocce sollevate dai movimenti orogenetici non vanno oltre i venti chilometri di profondità. Lo studio delle caratteristiche della terra avviene tramite rilevamenti indiretti: variazioni locali del campo di gravità, la diversa intensità del flusso di calore, le proprietà del campo magnetico e soprattutto i tracciati delle onde sismiche le quali passando per la terra stessa interagiscono con i materia 242e46c li che via via incontrano per il loro cammino, si usano a questo scopo i dati rilevati dal passaggio delle onde P e S perchè le onde L e le altre onde sismiche non passano dall'interno della terra. In alcuni casi sono stati molto utili le onde prodotte dall'esplosioni nucleari delle quali sappiamo precisamente ora, luogo, profondità e energia dell'esplosione.Le onde sismiche subiscono tre tipi fondamentali di alterazione muovendosi intorno alla terra: la rifrazione(a una deviazione di percorso dovuta alla diversa densità dei materiali incontrati e della loro temperatura), la riflessione (dovuta a una differenza fra due strati successivi di densità o composizione chimica dei materiali) e la variazione di velocità  (infatti essa aumenta con il diminuire della temperatura e l'aumento della densità). La terra si è formata in seguito a un'aggregazione di materiale quindi possiamo risalire alla struttura chimica della terra analizzando la struttura chimica dei meteoriti(la maggior parte di essi è composta da ferro e nichel).



Campo gravitazionale terrestre.

Massa terrestre: 6x10^27 g.Volume:1x10^12 km^3. Densità:5,5 g/cm^3.

Principio dell'isostasia:Quanto più un corpo montuoso emerge dalla superficie terrestre, tanto più vi doveva essere un difetto di masso nelle radici sottostanti.Questo fu notato nel misurare la distanza fra Kaliana e Kalianpur(due località alla base dell'Himalaya) dove fu misurata nella maniera più precisa la distanza con la triangolazione e la triangolazione con le stelle e il filo a piombo, fra le due misurazioni c'era uno scarto di 150m il mistero fu risolto prendendo in considerazione la massa dell'HImalaya che curvava il campo gravitazionale, ma l'errore secondo studi dei fisici, non doveva essere di 150m, bensì di 450 m.L'accelerazione dovrebbe corrispondere al valore teorico medio di 9,81 m/s^2 se l'accelerazione non corrisponde a questo valore dipende dalla distribuzione anomale delle masse al di sotto della superficie terrestre. Queste anomalie prendono il nome di anomalie di Bouger.

Le discontinuità:

Nel 1909 Mohorovicic scoprì una discontinuità nelle proprietà elastiche dei materiali capace di riflettere le onde sismiche.

Questa discontinuità si trova a 50 km e viene chiamata discontinuità di Mohorovicic.Nel 1913 Gutemberg scoprì una discontinuità alla profondità di 2.900 km ,discontinuità di Gutemmberg, infatti le onde P registrate fino a 100° dall'epicentro presentano un'ampiezza abbastanza omogenea, ma da 100° a 140° le onde vengono notevolmente attenuate e questa zona viene chiamata zona d'ombra.In un secondo tempo Lehmann scoprì che le onde riflesse nella zona fra i 100° e i 140° attraversavano la discontinuità di Gutemberg e venivano riflesse da un'altra discontinuità a 5000 km , discontinuità di Lehmann.

Crosta,mantello, nucleo.

La crosta è lo strato più esterno della terra delimitato dalla discontinuità di Mohorovicic(o più semplicemente Moho).Al di sopra della Moho le rocce presentano una velocità media di circa 6/7 Km/s. La Moho si trova a  profondità variabile da 10km(per i fondali oceanici ha una densità di 3 g/cm^3 ), 35/40km(per i continenti) a 70 km(per le radici delle catene montuose come le Alpi con una densità di 2,8g/cm^3).La crosta oceanica è composta in superficie da 1-2 km di sedimenti e sotto da una crosta basaltica, nella continentale ci sono invece le rocce granitiche questo strato viene detto «strato del granito»

Il mantello si estende sotto la discontinuità di Moho, fino alla discontinuità di Gutemberg la velocità dell'onda P varia da 8 km/s a 13km/s, la densità passa da 3 g/sm^3 a 5,6 g/cm^3.La temperatura aumenta fino a 3000° la pressione raggiunge valori di 1,4 -1,5 milioni di atm.Molto vicine alla temperatura di fusione ma non sono fuse, come testimonia il propagarsi delle onde S, a causa dell'elevata pressione.

Il confine nucleo-mantello.Al di sotto della discontinuità di Gutemberg le onde S non si propagano più, ciò sta a indicare che la terra si trova allo stato liquido. Il confine nucleo-mantello può essere spesso da nemmeno un km a 500km, si ha una netta variazione della composizione chimica e dello stato del materiale

Il nucleo, all'interno del nucleo c'è la discontinuità di Lehmann che separa il nucleo esterno, liquido, dal nucleo interno,solido in cui si propagano le onde S. Il nucleo è composto da una miscela di ferro e di silicio.

Litosfera,Astenosfera,Mesosfera.

La Moho corrisponde a una discontinuità strutturale fra la crosta e il mantello, la litosfera invece corrisponde a tutta la crosta e la parte superiore del mantello che sono collegati fra loro in modo rigido, la litosfera è suddivisa in un certo numero di zolle che seguono la curvatura della terra.Lo spessore totale della litosfera è diverso nelle aree continentali(dai 100km ai 300km) e in quelle oceaniche(sui 70 km).L'astenosfera inizia sotto la litosfera e si estende fino ai 700km di profondità.L'astenosfera superiore è composta da rocce che non sono rigide, in questa zona non possono avvenire terremoti ,questo strato viene anche chiamato LVL(Low Velocity Layer) per la bassa velocità di propagazione delle onde sismiche.La non rigidezza dell'astenosfera superiore comporta che la litosfera non si debba muovere vincolata dallo strato inferiore e che quindi le zolle litosferiche si possono muovere. LVL termina a 200/250km dove le rocce tornano allo stato solido fino alla discontinuità di Gutemberg.Dopo LVL abbiamo l'astenosfera intermedia composta da rocce dure.




A 400km di profondità abbiamo un brusco aumento della velocità, che segna la fine della astenosfera intermedia e l'inizio dell'astenosfera inferiore che continua fino a 700km.A 700km abbiamo un altro aumento della velocità e inizia la mesosfera.

Il calore all'interno della terra

La terra originata per accrezione dalla nebulosa solare primitiva trasformò la forza di gravità in calore. La sua temperatura 4,5 miliardi di anni fa raggiunse temperature grandissime tanto da riuscire a fondere il ferro.Il 70% del calore attuale all'interno della terra è dovuto all'energia prodotta dal decadimento dei materiali radioattivi presenti nella crosta e nel mantello, mentre il calore primordiale è ritenuto poco importante.L'aumento medio della temperatura con la profondità viene detto gradiente geotermico ed è di circa 3° ogni 100 metri, con l'aumentare della profondità il gradiente diminuisce fino ad arrivare alla temperatura massima di 4300°. Il flusso di calore attraverso la superficie è di circa 0,06 W per m^2 molto inferiore rispetto al flusso del sole 1000W per m^2.La temperatura dipende molto dalla costituzione delle zone sottostati la superficie(a 40km di profondità nelle regioni tettonicamente attive possiamo avere anche 1000° rispetto ai 500° delle altre regioni).Il trasporto del calore all'interno della terra avviene per forza per convezione(il contatto e l'irraggiamento sono due forme di trasporto che sono pochissimo efficaci per la terra), alla convezione si contrappone l'altissima vischiosità delle roccie.Così vengono a creare delle celle convettive dove all'interno sale il materiale caldo e ai lati scende il materiale freddo, esso si muove di circa qualche cm/anno.Le celle convettive del mantello sembrano essere il motore principale della tettonica a zolle.

Il campo magnetico terrestre.

La terra possiede un campo magnetico proprio il cui asse nord-sud è inclinato di circa 11° gradi rispetto all'asse rotazione della terra(Angolo di declinazione terrestre), l'intensità di questo campo magnetico si misura in Gauss.L'inclinazione magnetica è l'angolo che l'ago magnetico libero di ruotare per la verticale forma  rispetto alla superficie terrestre.L'origine del campo magnetico, inizialmente si credeva che il campo magnetico fosse dovuto alla grande massa di materiale ferromagnetico presente all'interno della terra; poi il fisico Curie scoprì il punto di Curie (che si trova fra i 500°-700°) a questa temperatura qualsiasi materiale diventa diamagnetico.L'ipotesi a cui oggi si sta lavorando è la dinamo di autoeccitazione.Supponiamo che la Terra fosse stata inizialmente immersa in un campo magnetico provocato dal Sole, la Terra fatta di materiale conduttore allo stato fuso avrebbe avuto all'interno di se un passaggio di corrente indotta nel nucleo, che a sua volta avrebbe generato un campo magnetico e via di seguito , così da mantenersi attivo per "sempre". Nel nucleo esterno(liquido) il materiale conduttore. facendo traiettorie elicoidali opposte secondo la forza deviante di Coriolis, genera il campo elettromagnetico; si è calcolato che ogni secolo l'intensità del campo magnetico cala del 5%.Analizzando i dati raccolti da da degli aerei per rilevare sottomarini nemici nell'oceano Atlamtico e pacifico si scoprìl'esistenza di anomalie negative (cioè dove il fondale era stato magnetizzato come se il polo nord fosse a sud) e positive.Ben presto si riuscì a dimostrare che lungo le dorsali medio oceaniche viene prodotta nuova crosta oceanica attraverso la messa in posto di nuove lave basaltiche; la lava solidificando si magnetizza permanentemente con la direzione del campo magnetico in quel momento presente.Con questi studi abbiamo scoperto che 500.000-600.000 anni fa il campo magnetico cambiò polarità.







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