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

-1-
Capire
il
Sistema Terra
GEOLOGIA
GEOGRAFIA FISICA
GEOMORFOLOGIA

1.2
La GEOLOGIA è una scienza... come lo sono la Chimica e la Fisica!
…..ma i geologi soffrono dello svantaggio di non poter essere capaci di
compiere esperimenti nelle stesse condizioni dei chimici e dei fisici
Ipotesi - Teoria - Legge
Una ipotesi
è una spiegazione preliminare derivata da un certo numero
di osservazioni
Quando una ipotesi è suffragata da numerose prove, essa può essere
considerata una teoria
Una teoria per la quale non esistano sufficienti ragioni per poterla
confutare può essere considerata una legge
L’universo è sensibile e governato da leggi immutabili nel tempo
Una buona teoria deve...
essere la più semplice spiegazione disponibile
spiegare un’ampia serie di fenomeni

1.3
I dati utilizzati in geologia derivano da….
Osservazioni:
‣ tipo, distribuzione e struttura delle rocce
‣ indagini al microscopio
Esperimenti:
‣ chimici
‣ geofisici
Il problema della sperimentazione
Dato che i geologi studiano sistemi molto estesi (centinaia di km) e
che si sono evoluti durante lunghi periodi di tempo (milioni di anni),
essi non possono eseguire esperimenti controllati, ma sono costretti a
osservare i risultati degli esperimenti già effettuati dalla Natura

UNIFORMISMO
Il presente è la chiave per capire il passato (James Hutton, 17…)
Le leggi naturali non cambiano, ma possono cambiare sia le categorie che
l’intensità dei processi che le regolano
IL FATTORE TEMPO
‣ Il fattore TEMPO costituisce la grande differenza fra la geologia e le
altre scienze (dal punto di vista geologico, il ritmo degli eventi nel corso di una
vita umana è trascurabile!)
‣ Ordine di grandezza dei processi geologici: da µm/anno a cm/anno
‣ I grandi terremoti possono spostare la superficie del suolo di alcuni metri in
pochi secondi, ma si verificano soltanto ogni 500 anni o quasi
I ritmi dei processi geologici sono quasi sempre più lenti di quelli degli effetti antropici sull’ambiente
L’unità ufficiale di tempo è il secondo, ma sarebbe molto inopportuno usarla in geologia; in molti casi
anche l’anno risulta troppo piccolo.
Pertanto, i geologi usano i milioni di anni come unità standard di tempo:
10 Ma = 10 milioni di anni fa
10 m.a. = un intervallo di tempo delladuratadi 10 milioni di anni
1.4

montagna
cratere meteorico
Alcuni lineamenti geologici
richiedono milioni di anni per
prendere forma …..
…..per
altri bastano secondi!
1.5

1.6
Origine del Sistema Solare
Qualsiasi teoria deve essere compatibile con i seguenti fatti:
1) L’angolo fra l’asse di rotazione e il piano dell’orbita è piccolo (eccetto Urano).
2) Tutti pianeti compiono un moto di rivoluzione attorno al Sole nella stessa direzione,
secondo orbite quasi circolari.
3) Tutti i pianeti (eccetto Venere e Urano) ruotano nella stessa direzione del moto di
rivoluzione, come i loro satelliti.
4) Ciascun pianeta si trova ad una distanza dal Sole doppia rispetto a quellq del più vicino
pianeta interno (legge di Titus-Bode).
5) Il 99.9 % della massa risiede nel Sole; il 99 % del momento angolare nei pianeti.
6) Due gruppi di pianeti:
- terrestri (interni): Mercurio, Venere, Terra, Marte
- gioviani (esterni): Giove, Saturno, Urano, Nettuno.
7) I pianeti terrestri sono principalmente costituiti da O, Si, Fe, Mg. Il Sole è quasi
interamente costituio da H & He.

1.7
Ipotesi Nebulare
Condensazione da primordiale nuvola di gas (nebula) in lenta
rotazione conformazione di alcune “gocce”
Ipotesi della Collisione
Frammenti del Sole furono strappati per attrazione da una
stella di passaggio, con formazione di planetesimali che,
collidendo, avrebbero formato i pianeti
Ipotesi dei Protopianeti
Grandi nuvole di gas cominciano a condensare.
Vortici turbolenti attirano materia; piccoli frammenti si accrescono e
collidono, eventualmente formando aggregaties di gas e frammenti solidi
più grandi.
La maggior parte della massa si accumula nel centro, turbolenza nelle
altre parti.
I Protopianeti, più grandi degli attuali, eventualmente si contraggono a
causa dell’attrazione gravitativa da loro stessi esercitata.

1.8
Evoluzione del Sistema Solare
Il nostro
Sistema
Solare

1.9
Appena più piccola di Mercurio.
La Luna
La sua superficie è molto diversa da quella della Terra.
Assenza di atmosfera e, quindi, di processi di alterazione delle
rocce.
Formazione della Luna

Scala dei tempi per Sole, Terra e Luna
Un pianeta in evoluzione
Terra primitiva
omogenea
Situazione
attuale
Inizio della
differenziazione
1.10

1.11
Litosfera
Idrosfera
Atmosfera
Biosfera
Sistemi terrestri
interagenti
Composizione relativa in
elementi

Tettonica delle Placche
Il concetto unificante delle Scienze della Terra
• La parte più esterna della Terra è formata da circa 20 distinte
“placche” (spesse circa 100 km) che si muovono incessantemente l’una
rispetto all’altra.
• Questi moti costituiscono la causa prima dei terremoti e della
formazione delle catene montuose.
1.12
litosfera: è il guscio
rigido della Terra
(~100 km) che
costituisce le placche
astenosfera: è una
parte del mantello al
disotto della
litosfera
La litosfera scorre
sopra l’astenosfera

1.13
La teoria della Deriva dei Continenti
Suggerita da Alfred Wegener nel 1912.
Rigettata (allora) dalla maggior parte dei geologi.
Nuovi dati dopo la 2a Guerra Mondiale conducono alla “rivoluzione
della tettonica delle placche” degli anni ‘60.
Attualmente è
accettata quasi
universalmente.
Gli odierni trattati
di Geologia
differiscono
radicalmente da
quelli di 40 anni fa.
Il Supercontinente Pangea
(200 milioni di anni fa)

1.14
Moti convettivi in un fluido riscaldato
Correnti di convezione nell’interno della Terra
Tre diversi tipi di margini delle placche: divergenti, convergenti, trasformi

Margini divergenti e
margini convergenti
Faglia trascorrente di
S.Andreas
(California)
1.15
L’Islanda si sta dividendo perché si trova a
cavallo della Dorsale Medio-Atlantica

Le placche attuali
1.16