La struttura interna della Terra
Mappa concettuale
Il nucleo terrestre, diviso in una parte esterna liquida e una interna solida, è fondamentale per la generazione del campo magnetico. La tettonica a placche spiega il movimento delle placche litosferiche e i fenomeni geologici correlati, come terremoti e vulcani. La crosta terrestre, composta da silicati e ossidi, varia in spessore e composizione tra le zone continentali e oceaniche.
Riassunto
Schema
Struttura e Composizione del Nucleo Terrestre
Il nucleo terrestre, situato al di sotto del mantello terrestre, è una sfera con un raggio di circa 3500 km. Occupa circa un sesto del volume totale della Terra, ma contiene circa un terzo della sua massa a causa della sua densità, che è circa 2.5 volte superiore a quella del mantello. La composizione del nucleo è prevalentemente ferrosa, con la presenza di ferro e nichel, oltre a tracce di altri elementi pesanti. Il nucleo si divide in una parte esterna liquida, che permette la generazione del campo magnetico terrestre, e una parte interna solida, la cui consistenza è dovuta alle immense pressioni che prevalgono sull'effetto delle alte temperature. La transizione tra il nucleo esterno liquido e il nucleo interno solido avviene alla "superficie di Lehmann". La scoperta che le onde sismiche trasversali (S) non si propagano attraverso il nucleo esterno ha fornito la prova della sua natura liquida.Tettonica a Placche: Evidenze Geofisiche e Morfologiche
La teoria della tettonica a placche descrive il movimento delle placche litosferiche sulla superficie terrestre. Le evidenze a sostegno di questa teoria includono la distribuzione dei terremoti e dei vulcani lungo i margini delle placche, la presenza di fossili simili su continenti ora separati, e le bande di anomalia magnetica simmetriche rispetto alle dorsali oceaniche, che testimoniano l'espansione dei fondali oceanici. Il paleomagnetismo, che studia le variazioni del campo magnetico terrestre registrate nelle rocce, fornisce ulteriori prove attraverso la ricostruzione dei movimenti dei continenti e la variazione dei poli magnetici nel tempo.Caratteristiche Fisiche della Crosta Terrestre
La crosta terrestre è lo strato più esterno e solido del nostro pianeta, con uno spessore medio di 40 km per la crosta continentale e di circa 6-7 km per quella oceanica. Composta principalmente da silicati e ossidi, la crosta continentale è caratterizzata da una composizione granitica, mentre quella oceanica da basalti e gabbri. La crosta si comporta in modo elastico fino al raggiungimento di una soglia di resistenza meccanica, oltre la quale può fratturarsi, causando terremoti. Questi eventi sismici sono concentrati principalmente lungo i margini delle placche tettoniche, dove si verificano i maggiori sforzi.Il Flusso di Calore Terrestre: Origine e Caratteristiche
Il flusso di calore terrestre è il trasferimento di energia termica dall'interno del pianeta verso la superficie. Questo flusso è generato sia dal calore residuo della formazione della Terra sia dal decadimento di elementi radioattivi all'interno del mantello e della crosta. Il calore si muove per conduzione nella crosta e nella litosfera, mentre nel mantello e nel nucleo esterno avviene per convezione. La Legge di Fourier governa la conduzione del calore, affermando che il flusso è direttamente proporzionale al gradiente di temperatura. Il flusso medio globale è di circa 87 mW m−2, ma varia in base alla posizione geografica e alle caratteristiche geologiche locali.Topografia del Fondo Oceanico e Raffreddamento della Litosfera
La topografia del fondo oceanico è modellata dal ciclo di creazione e distruzione della crosta oceanica. La crosta si forma alle dorsali oceaniche, dove il magma risale e si solidifica, e si allontana progressivamente raffreddandosi e aumentando in densità. Questo processo di raffreddamento e ispessimento della litosfera oceanica porta alla formazione di una topografia caratteristica, con le dorsali oceaniche che si elevano rispetto al fondale circostante. Eventualmente, la crosta oceanica più fredda e densa viene subdotta sotto le placche continentali o altre placche oceaniche.Anomalie del Geoide e Gravità Terrestre
Le anomalie del geoide sono variazioni della forma teorica della Terra, causate da differenze nella distribuzione della massa all'interno del pianeta. Queste anomalie possono essere misurate e utilizzate per studiare la struttura interna della Terra e i processi geodinamici. La gravità terrestre varia in base alla latitudine, all'altitudine e alla distribuzione delle masse terrestri. I modelli di compensazione isostatica, come quelli di Airy e Pratt, spiegano come la topografia sia bilanciata da variazioni nella densità e nello spessore della crosta e del mantello.Geomagnetismo e Magnetizzazione delle Rocce
Il geomagnetismo è lo studio del campo magnetico terrestre e della sua registrazione nelle rocce. La magnetizzazione residua naturale (NRM) delle rocce può assumere diverse forme, come la magnetizzazione termo-residua (TRM) acquisita durante il raffreddamento delle rocce ignee, la magnetizzazione residua chimica (CRM) risultante da cambiamenti mineralogici, e la magnetizzazione residua deposizionale (DRM) legata all'allineamento di particelle magnetiche durante la deposizione sedimentaria. Queste informazioni sono fondamentali per comprendere la storia geologica della Terra e per interpretare le anomalie magnetiche, come quelle osservate sul fondo oceanico.Propagazione di Onde Elastiche e Sismologia
Le onde sismiche si propagano attraverso la Terra seguendo percorsi detti raggi sismici, che possono essere influenzati dalle proprietà fisiche del sottosuolo. Utilizzando principi di ottica geometrica, come la legge di Snell, i sismologi possono determinare la posizione e la profondità di un terremoto. La magnitudo dei terremoti, originariamente misurata con la scala Mercalli e successivamente con la scala Richter, è oggi definita più accuratamente con la magnitudo delle onde superficiali e la magnitudo del momento sismico. Quest'ultima scala, in particolare, è basata sul momento sismico, che è una misura del lavoro totale compiuto dalla forza di rottura lungo la faglia e non presenta saturazione per eventi di grande entità.
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Il nucleo terrestre
Composizione
Il nucleo terrestre è composto principalmente da ferro e nichel, con tracce di altri elementi pesanti
Divisione
Parte esterna
La parte esterna del nucleo terrestre è liquida e permette la generazione del campo magnetico terrestre
Parte interna
La parte interna del nucleo terrestre è solida a causa delle immense pressioni che prevalgono sull'effetto delle alte temperature
Superficie di Lehmann
La transizione tra il nucleo esterno liquido e il nucleo interno solido avviene alla "superficie di Lehmann"
La tettonica a placche
Descrizione
La teoria della tettonica a placche spiega il movimento delle placche litosferiche sulla superficie terrestre
Evidenze
Distribuzione dei terremoti e dei vulcani
La distribuzione dei terremoti e dei vulcani lungo i margini delle placche è una delle evidenze a sostegno della teoria della tettonica a placche
Fossili simili su continenti separati
La presenza di fossili simili su continenti ora separati è un'altra evidenza a sostegno della teoria della tettonica a placche
Bande di anomalia magnetica
Le bande di anomalia magnetica simmetriche rispetto alle dorsali oceaniche testimoniano l'espansione dei fondali oceanici e sono un'altra evidenza a sostegno della teoria della tettonica a placche
Paleomagnetismo
Il paleomagnetismo, che studia le variazioni del campo magnetico terrestre registrate nelle rocce, fornisce ulteriori prove attraverso la ricostruzione dei movimenti dei continenti e la variazione dei poli magnetici nel tempo
La crosta terrestre
Composizione
La crosta terrestre è composta principalmente da silicati e ossidi
Spessore
Crosta continentale
Lo spessore medio della crosta continentale è di circa 40 km
Crosta oceanica
Lo spessore medio della crosta oceanica è di circa 6-7 km
Comportamento
La crosta terrestre si comporta in modo elastico fino al raggiungimento di una soglia di resistenza meccanica, oltre la quale può fratturarsi causando terremoti
Flusso di calore terrestre
Generazione
Il flusso di calore terrestre è generato sia dal calore residuo della formazione della Terra sia dal decadimento di elementi radioattivi all'interno del mantello e della crosta
Trasferimento
Conduzione
Il calore si muove per conduzione nella crosta e nella litosfera, mentre nel mantello e nel nucleo esterno avviene per convezione
Legge di Fourier
La Legge di Fourier governa la conduzione del calore, affermando che il flusso è direttamente proporzionale al gradiente di temperatura
Flusso medio globale
Il flusso medio globale è di circa 87 mW m−2, ma varia in base alla posizione geografica e alle caratteristiche geologiche locali
La struttura interna della Terra
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00
Dimensione e posizione nucleo terrestre
Sfera di raggio circa 3500 km sotto il mantello, 1/6 volume Terra.
01
Composizione nucleo terrestre
Prevalentemente ferro e nichel, con tracce di altri elementi pesanti.
02
Superficie di Lehmann
Confine tra nucleo esterno liquido e nucleo interno solido.
