Il pianeta terra

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LE CARATTERISTICHE DEL PIANETA TERRA
La terra: un pianeta unico nel sistema solare
La Terra ha una massa relativamente piccola e si trova a una distanza dal Sole sufficiente per ricevere il calore solare, senza raggiungere le temperature estreme dei pianeti più vicini.
• Campo gravitazionale: Grazie alla sua massa la terra possiede un campo gravitazionale, cioè attira a sé i corpi con una forza uguale al prodotto della massa del corpo per l’accelerazione di gravità (g , che ha un valore di 9, 81 m/s quadrato).
• Raggio medio: Il raggio medio della terra (infatti la sua forma non è perfettamente sferica) è di 6371,22 km
• Densità media: la densità media, calcolata in base al rapporto tra la massa e il volume, ha il valore di 5,5 g/ cm cubo.
L’intero pianeta è avvolto da un involucro gassoso abbastanza tenue, dello spessore di alcune centinaia di km, chiamato Atmosfera.
• Atmosfera: composta prevalentemente da azoto, ossigeno e anidride carbonica, è differente da quella degli altri pianeti e non rispecchia la composizione della litosfera. L’atmosfera terrestre è essenziale per la sopravvivenza degli esseri viventi: fornisce loro molte sostanze necessarie e li protegge dalle radiazioni solari ultraviolette, che vengono assorbite e trattenute prima di raggiungere la superficie terrestre.
• Litosfera: la litosfera è l’involucro solido della Terra, costituito prevalentemente da ossidi metallici e silicio
La terra ha alcune caratteristiche singolari, che la rendono differente da tutti gli altri pianeti: è l’uncio pianeta, per quanto ne sappiamo, che su cui sia presente acqua allo stato liquido e su cui si siano sviluppate forme di vita.
• Idrosfera: l’insieme delle acque presenti nei mari, negli oceani e sui continenti prende il nome di idrosfera
• Biosfera: è l’insieme degli esseri viventi.
L’interno della Terra non è omogeneo
La terra è costituita da tre involucri concntrici con composizione chimica e densità differenti:
- Crosta: è l’involucro più esterno, è molto sottile, in particolare negli oceani dove ha uno spessore di una decina di km. Nelle aree continentali ha uno spessore maggiore, specialmente in corrispondenza delle catene montuose più elevate, dove raggiunge il 70 km di profondità. La crosta è formata da materiali molto eterogenei, ma meno densi rispetto al sottostante mantello.
- Mantello: si estende dalla crosta fino ad una profondità di 2900 km, dove inizia il nucleo.
Litosfera: La porzione superiore del mantello è solida e relativamente fredda, ha un comportamentorigido ed elastico, simile a quello della crosta sovrastante. Per questo in molti casi si preferisce considerare la crosta e il mantello superiore come strati di un solo involucro rigido, cui viene dato il nome di litosfera.. la litosfera si estende fino a una profondità media di 100 km.
Astenosfera: la parte del mantello che si trova al di sotto della litosfera si chiama astenosfera, è uno strato caldo e plastico dove i materiali sono parzialmente fusi e perciò hanno una maggiore mobilità. Sotto l’astenosfera, che termina a una profonditòà di 350 km circa, il mantello ritorna solido e rigido.
- Nucleo: il nucleo è la regione centrale della terra, ed è composto prevalentemente da ferro e nichel. E’ molto più denso del mantello o della crosta. Nella parte più esterna è liquido, mentre nella parte più interna è allo stato solido.
La terra è un pianeta in continua evoluzione
La dinamica (cioè i movimenti) della crosta terrestre può essere ricondotta a due categorie di fenomeni:
• I processi endogeni: sono la manifestazione della attività interna, sono rappresentati dall’attività vulcanica, dall’attività sismica e da tutti i movimenti della crosta, il cui “motore” è il calore interno della terra.
• I processi esogeni: sono processi in cui intervengono fattori che agiscono all’esterno della litosfera, sono causati dai continui scambi che avvengono tra atmosfera, idrosfera, biosfera e materiali della crosta solida. L’idrosfera e l’atmosfera esercitano un’azione meccanica e reagiscono chimicamente con le sostanze solide della crosta, trasformendole e disgregandole. Di conseguenza molte sostanze passano dalla litosfera all’idrosfera o all’atmosfera e viceversa. I processi esogeni sono i principali responsabili della varietà dei paesaggi che osserviamo.
La forma e le dimensioni della terra
• Disco piatto: così la terra era ritenuta dagli antichi, un disco piatto sul quale le terre emerse erano circondate dalle acque di un grande oceano, oltre le quali non era possibile spingersi. Il centro del mondo erano le foci del Nilo e le acque dell’oceano si fondevano con la volta celeste.
• Terra sferica: L’idea di una terra sferica venne introdotta nel V secolo a. C. da Pitagora, e successivamante ripresa da molti filosofi greci. Le prime argomentazioni a sostegno di questa ipotesi si basano sull’osservazione dell’ombra terrestre durante le eclisssi di luna (se il nostro pianeta fosse piatto l’ombra sarebbe elissoidale, ma siccome l’ombra è sempre e comunque circolare, la terra è sferica). In seguto la sfericità della terra venne provata da numerose osservazioni empiriche (orizzonte sensibile di un osservatore: cioè la parte visibile della superficie terrestre è delimitato da una circonferenza che aumenta di diametro spostando in alto il punto di osservazione. Se la terra fosse piatta, ciò non avverrebbe). La convinzione che la terra fosse sferica fu abbandonata nel Medioevo ma ripresa definitivamente nel XV secolo.
• Elissoide di rotazione (sferoide): Verso la fine del XVII secolo molti scienziati cominciarono a rendersi conto che la Terra non è una sfera perfetta e che la sua forma è condizionata dal suo moto di rotazione. Infatti la Terra ruota su se stessa a velocità notevole; per questo la forza centrifuga (che è diretta dall’asse di rotazione verso l’esterno) ha causato una concentrazione di materia nelle zone che si muovono più rapidamente, producendo un rigonfiamento nella zona equatoriale e uno schiacciamento ai poli. Questa ipotesi fu avanzata da Newton e venne confermata agli inizi del 1700 da studi sulla gravità e sulla curvatura dei meridiani, quando si scoprì che l’accelerazione di gravità g, data dal rapporto tra forza peso e massa di un oggetto (g = P / m), non ha uguale valore in ogni punto della superficie terrestre, ma aumenta spostandosi dall’equatore ai poli. Poiché l’attrazione gravitazionale esercitata dalla massa terrestre diminuisce con la distanza dal centro della terra, i poli devono essere più vicini al centro rispetto all’equatore. Sempre nel ‘700 si dimostrò con metodi astronomici, che il raggio di curvatura terrestre aumenta in prossimità dei poli, infatti il tragitto da percorrere per spostarsi di 1° lungo il meridiano è più breve in prossimità dell’equatore, e aumenta verso i poli. Richer diede una prima prova sperimentale delo schiacciamento terrestre nel 1671. Si era portato alla Cayenna (vicino all’equatore) un pendolo di oscillazione di un secondo, alla Cayenna questo pendolo ritardava di 2” circa, perciò lo studioso aveva dovuto accorciarne la lunghezza. Se la terra fosse una sfera perfetta ogni meridiano sarebbe un semicerchio perfetto e la lunghezza di tutti gli archi corrispondenti a un angolo al entro di 1° sarebbe costante. Nel 1666 l’astronomo Piccard compì delle misurazioni sul meridiano terrestre. Queste misurazioni lo portarono ad affermare che non c’è schiacciamento ai poli. Si accese una disputa fra Newton e l’Accademia francese, disputa che si spense dopo aver mandato una spedizione in Perù e in Lapponia. Le misure del meridiano continuarono per tutto il 700 e nel 1793 la lunghezza del meridiano venne presa come riferimento per l’unità di misura di lunghezza, il metro. Il metro campione è una sbarra di platino – iridio conservata a Parigi. Venne usata fino al 1960 ed è la quarantamilionesima parte del meridiano terrestre. La nuova misura del metro si riferisce alla lunghezza d’onda nel vuoto della riga rosso- arancio del cripton 86. In base a queste considerazioni la figura geometrica che più si avvicina alla forma della Terra è un elissoide di rotazione (sferoide) cioè un solido generato dalla rotazione di un’ ellisse intornoc ad uno degli assi. Nel caso della Terra la rotazione avviene intorno all’asse polare. Intorno al 1840 alcuni geografi (tra i quali c’era un certo Everest)compirono misurazioni in diversi punti del globo con due metodi differenti (della triangolazione e astronomico). I risultati di queste misurazioni combaciano sempre, ma quando gli studiosi si trovano a misurare la distanza fra due cittadine in India (distanti 600 km), rilevano una differenza di 150 m tra i due metodi di misurazione. L’anomalia è spiegata in questo modo da Pratt: la catena montuosa dell’Himalaya esercita una attrazione gravitazionale tale da deviare il filo a piombo. Viene quindi definita la nuova forma della terra: il geoide.
• Geoide: Le irregolarità della struttura terrestre risultano evidenti quando si studia il campo gravitazionale terrestre, che non coincide con il campo gravitazionale che la terra avrebbe se fosse un elissoide. La mancanza di omogeneità interna determina la variazione dell’intensità della forza di gravità. Per la stessa ragione il filo a piombo non si dispone quasi mai secondo la verticale geocentrica (=direzionec che congiunge il luogo al centro della terra) ma viene deviato di un angolo variabile e dipendente dalla distribuzione delle masse superficiali e dalla densità dei materiali in profondità (verticale fisica). Geoide è un solido dalla forma particolare, non è una superficie geometrica ma fisica caratterizzata dall’essere perpendicolare in ogni suo punto alla direzione della forza di gravità. Esso è simile all’elissoide ma se ne discosta per valori che non superano il centinaio di metri. In pratica la linea del geoide è esterna alla linea dell’elissoide in prossimità dei continenti, mentre sta al di sotto dell’elissoide in prossimità degli oceani. Poiché la forma del geoide è molto complessa, in molti casi è conveniente continuare ad utilizzare come riferimento l’elissoide: normalmente le carte geografiche vengono costruite in base all’elissoide, mentre per determinare altitudine o profondità si utilizza il geoide.
I dati utilizzati per la costruzione dell’elissoide sono stati rivisti e perfezionati nel corso del tempo. Dal 1924 si utilizza un elissoide di riferimento internazionale, i cui dati sono stati stabiliti dal geodeta americano Hayford; ma dal 1960 è utilizzato l’elissoide astrogeodetico, in base ai dati ricavati dallo studio delle orbite dei satelliti artificiali (le orbite dei satelliti artificiali sono determinate dal campo gravitazionale della terra, che è a sua volta influenzato dalla diversa distribuzionedelle masse all’interno del nostro pianeta). La forma della terra è simile a quella di una pera.
Il sistema di riferimento sulla terra
• Poli geografici: La terra è un corpo celeste che ruopta intorno al suo asse di rotazione. Questo intrseca la superficie terrestre in due punti che restano fissi durante la rotazione: i poli geografici, cioè il polo nord e il polo sud. Questi due poli sonpo usati come punto di riferimento per localizzare tutti gli altri punti sulla superficie terrestre
• Equatore: è la linea fondamentale di riferimento sulla superficie terrestre, ed è il circolo massimo equidistante dai poli. Si ottiene come intersezione con la superficie terrestre di un piano immeginario passante per il centro della terra, perpendicolare all’asse di rotazione equidistante dai poli. Il piano equatoriale divide la terra in due emisferi: quello settentrionale o boreale e quello meridionale o australe.
• Paralleli: sono circoli determinati dall’intersezione con la superficie terrestre di piani paralleli al piano equatroriale. Teoricamente sono infiniti ma è consuetudine considerare solo i circoli posti alla distanza angolare di 1° l’uno dall’altro. I paralleli di riferimento sono quindi 180, 90 a nord e 90 a sud dell’equatore, che è il parallelo 0. I paralleli hanno circonferenza sempre minore via via che ci si avvicina ai poli, perciò il 90° parallelo sarà un punto, non un circolo.
• Meridiani: Dall’intersezione con la superficie terrestre dei piani che contengono l’asse terrestre si ottenfono i circoli massimi passanti per i poli, cioè i meridiani. Teoricamente i meridiani sono infiniti, ma convenzionalmente si considerano i meridiani che hanno distanza angolare di 1°. I meridiani sono quindi 360 e hanno tutti la stessa lunghezza. Il meridiano fondamentale (dal 1884, in seguito ad un accordo internazionale) è il meridiano passante per l’osservatorio astronomico di Greenwich, vicino Londra. Partendo da questo meridiano fondamentale (meridiano 0) si contano 179 meridiani ad est e 179 ad ovest, il 180° è detto antimeridiano.
• Reticolato geografico: l’intersezione fra meridiani e paralleli determina la formazione di un reticolato ideale, il reticolato geografico.
La posizione di un punto sulla superficie terrestre
Si può detrminarla con due metodi diversi:
• Il metodo delle coordinate relative o polari: che consentono di stabilire la posizione di un punto rispetto a un osservatore posto in un luogo qualsiasi sulla superficie terrestre. Il piano di riferimento è il piano dell’orizzonte, qu questo piano si stabiliscono come riferimento i punti cardinali: l’est (dove il sole sorge nei giorni di equinozio), l’ovest (dove il sole tramonta nei giorni di equinozio), il nord e il sud. Le coordinate polari sono due: la distanza dal centro del sistema (=il punto in cui si trova l’osservatore), e che è data dalla lunghezza del segmento che congiunge l’osservatore = con il punto P da individuare; e L’azimut che è l’angolo compreso tra il segmento OP e il segmento che congiunge l’osservatore con il nord. L’azimut viene misurato a partire da nord, in senso orario. Le coordinate polari non possono servire da riferimento universale perché basta che l’osservatore cambi posizione e cambiano i valori.
• Il metodo delle coordinate assolute o geograifiche: che consnte di stabilire la posizione di un punto dul reticolato geografico. Sono la latitudine e la longitudine.
- La latitudine di un punto P è la distanza angolare tra il parallelo passante per P e l’equatore; si misura in gradie frazioni di grado e va da 0°(equatore) a 90° N (polo nord) nell’emisfero boreale, e da 0° a 90° S (polo sud) nell’emisfero australe. Tutti i punti che si trovano sul medesimo parallelo hanno stessa latitudine.
- La longitudine di un punto P è la distanza angolare tra il meridiano passante per P e il meridiano fondamentale. La longitudine varia da 0° a 180° E (antimeridiano di Greenwich) per i punti posti ad est del meridiano di Greenwich e da 0° a 180° (antimeridiano di Greenwich) per i punti che si trovano ad ovest. Tutti i punti che si trovano sullo stesso meridiano hanno la stessa longitudine.
- L’altitudine o quota: Sul mare latitudine e longitudine bastano, ma sulle terre emerse per determinare esattamente la coordinate di un punto è necessaria l’altitudine. L’altitudine si misura con strumenti particolari (gli altimetri) e con particolari tecniche di triangolazione. Può essere positiva (sopra il livello del mare) o negativa (sotto il livello del mare).
I MOVIMENTI DELLA TERRA
Il moto della terra nel sistema solare
Sono:
• Moto di rotazione intorno al proprio asse
• Moto di rivoluzione intorno al Sole
• Moto di traslazione che la Terra compie insieme agli altri pianeti del sistema solare verso l e costellazioni di Ercole
• Moto di recessione della galassia Dovuti all’ attrazione
• Moto di precessione degli equinozi gravitazionale che gli altri corpi
• Spostamento della linea degli apsidi del sistema solare esercitano
• Variazione dell’inclinazione dell’asse terrestre sulla Terra
• Variazione dell’eccentricità dell’orbita
Questi ultimi 5 moti sono detti millenari perché sono lentissimi e di cui non si possono osservare direttamente le conseguenze. Comunque influenzano il clima con fenomeni come le glaciazioni, e provocano variazioni nella posizione della Terra nello spazio e soprattutto variazioni nella distribuzione dell’insolazione.
Per effetto di tutti questi moti (che formano insieme un moto unico e complesso) la Terra non occupa mai due volte lo stesso punto nell’ universo.