Forma e dimensioni della terra

Forma e dimensioni della terra

Tutti i corpi celesti appaiono come dischi visti da tutte le posizioni. La loro forma è quindi sferica la forma più compatta, quella dove le particelle si dispongono tra loro più vicine al centro del corpo. Causa di tutto cjò è la forza di gravità.

Paralleli e Meridiani
La terra è divisa in paralleli, cioè circonferenze di diverso raggio, tutte parallele tra di loro. La maggiore di esse né detta equatore e divide la terra in due parti: emisferi. Quello boreale a nord e quello australe a sud.
I paralleli sono uno ogni angolo di incidenza e visto che equatore e paralleli sono perpendicolari, i paralleli sono novanta nel emisfero australe e novanta in quello boreale.

Vi sono poi delle linee che intersecano perpendicolarmente i paralleli e sono dette meridiani. I meridiani individuano delle circonferenze sulla sfera del globo ma solo una parte di circonferenza viene definita meridiano, mentre l'altra parte viene definita antimeridiano. Sono dislocati uno ogni grado e quindi sulla superficie della terra ve ne sono presenti 360.

Il primo meridiano è quello fondamentale, quello di Greenwich.

Latitudine
E' la distanza angolare di un punto dall'equatore misurata lungo l'arco di meridiano passante per quel punto.
La distanza angolare è l'arco al centro corrispondente all'arco di meridiano compreso tra il punto e l'equatore. Ci riduciamo dunque a misurare l'angolo al centro.
Si misura in gradi e se ci troviamo sull'equatore sarà 0° mentre a uno dei due poli 90°.
Bisogna inoltre definire se ci si trova nell'emisfero boreale o in quello australe: N o S

Longitudine
E' la distanza angolare di un punto rispetto al meridiano fondamentale misurata sull'arco di parallelo passante per quel punto.
Questa volta si misura l'angolo al centro formato dall'arco che va dal meridiano fondamentale al nostro punto.
Bisogna anche definire se ci si trova a dx o a sx del meridiano di Greenwich: O oppure E

Fusi Orari
Per convenzione la terra è stata divisa in 24 spicchi è in ogni spicchio vi è l'ora comune. Quando il sole giunge sul meridiano fondamentale di Greenwich, allora lì è mezzogiorno. Andando a Est si aggiunge un'ora ad ogni spicchio che si incontra mentre andando a Ovest del meridiano fondamentale si toglie un'ora ad ogni spicchio che si incontra. Quando poi si giunge alla linea di cambiamento della data, si toglie un giorno, mantenendo invariata l'ora se siamo a Est di Greenwich, mentre se ne aggiunge uno se andiamo a Ovest di Greenwich.

Angolo di incidenza dei raggi solari
Una idea del perché i raggi solari giungono, quasi paralleli sulla superficie terrestre è data dalle dimensioni della terra rispetto a quelle del sole. Il sole è grande 100 volte di più della terra, cioè il suo diametro e 100 volte più grande di quello della terra. La distanza tra sole e terra equivale a 100 diametri solari, oppure a 10000 terrestri. Ecco perchè possiamo considerare paralleli i raggi, emessi da tutta la superficie solare, che giungono sulla terra. L'angolazione con cui cadono sulla terra è detta angolo di incidenza, e determina la temperatura di quel luogo. Più sono perpendicolari, più il calore aumenta.

Conseguenza del moto di Rotazione
Il sole illumina esattamente metà della superficie terrestre mentre l'altra riamane buia. La regione di confine è detta circolo di illuminazione. Il passaggio dalla superficie illuminata a quella buia non è brusco, sono presenti periodi dove non è presente il sole in cielo ma la luce arriva ugualmente: sono il crepuscolo e l'alba. Durante il giorno il sole si alza sempre più fino a raggiungere l'inclinazione max, poi ridiscende. Il sole culmina quando giunge su un punto nel quale i raggi sono a perpendicolo. Per il moto di rotazione poi il sole cade su un altro meridiano dove valgono le stesse considerazioni fatte per quello precedente.


Conseguenza del moto di Rivoluzione
Il fenomeno del moto di rivoluzione determina le stagioni. Ciò è spiegato dal fatto che l'asse terrestre è inclinato rispetto al piano dell'eclittica. D'estate quindi avremo una inclinazione dei raggi solari diversa da quella che abbiamo in inverno, e proprio questa inclinazione che varia appunto, determina le stagioni. L'angolo max di incidenza si sposta e non è sempre sullo stesso parallelo si sposta infatti tra 23° 27' N e 23°27' S. Se fosse sempre fermo sull'equatore avremmo che la durata del dì è uguale alla notte in tutti i giorni dell'anno.

TERRA SOLIDA

Minerali e Rocce
I materiali che costituiscono la terra prendono il nome di minerali e rocce.
I minerali sono solidi cristallini inorganici con composizione chimica definita. Sono cristallini cioè ioni, atomi e molecole hanno una disposizione spaziale ben ordinata.
Le rocce sono aggregati di minerali a volte più di uno, e in questi miscugli ciascun minerale conserva le sue caratteristiche.

Classificazione dei minerali
La classificazione dei minerali si basa sullo ione negativo presente. La più frequente è quella dello ione negativo ossigeno che si abbina con altri ioni negativi formando ioni poliatomici. Questi ioni hanno l'ossigeno più:
-silicio ed è detto quindi silicato
-carbonio ed è detto carbonato
-sodio ed è detto solfato
Questi tre si differenziano per il numero di cariche presenti rispettivamente. 4,2 e 2.
Altri non hanno come elemento negativo l'ossigeno ma diversi:
-aloidi che come ione hanno il cloro
-solfuri in cui lo ione negativo è il solfuro
Insieme a questi elementi bisogna aggiungere che nella composizione chimica dei minerali sono presenti anche altri elementi in minore quantità: es. oro.

I Silicati
I principali componenti della crosta terrestre sono i silicati.
Lo ione silicato possiede 4 cariche negative, ed ha una struttura spaziale tetraedrica. Il tetraedro è un solido con 4 facce triangolari uguali.
Lo ione silicio possiede 4 cariche positive, mentre uno ione ossigeno possiede 2 cariche negative, quindi uno ione silicato che è uno ione poliatomico ha complessivamente 8 cariche negative. Ma ogni silicato è neutro e quindi per essere equilibrato deve avere qualcosa che gli toglie 4 cariche negative. Per fare ciò i tetraedri si dispongono a catene e mettono in compartecipazione uno ione ossigeno. Oppure si aggiungono degli ioni metallici positivi che equilibrano il tetraedro. Visto che si possono disporre ha catene, cioè possono assumere una conformazione spaziale, i silicati si dispongono a tetraedri isolati, a catene a piani a struttura spaziale.

Silicati mafici e felsici
Man mano che si passa da tetraedri singoli a tetraedri con conformazione spaziale, diminuisce il rapporto che c'è fra silicio e ossigeno. Se infatti alla partenza avevamo un rapporto di ¼, nei tetraedri complessi il rapporto si può abbassare anche ad ½. La presenza degli ioni metallici per equilibrare lee cariche si fa via, via meno potente e aumenta la condivisione degli ioni ossigeno.
I minerali con un colore verde scuro hanno un'alta concentrazione di metalli come il ferro e il magnesio. In questi composti aumenterà anche la densità perché i loro atomi hanno massa maggiore di quella dei minerali. Mentre nei minerali con bassa concentrazione di questi metalli avremo una colorazione più chiara.
I minerali con alta concentrazione, colore verdastro e basso rapporto tra ossigeno e silicio sono detti silicati mafici.
Mentre i minerali con bassa concentrazione, colore chiaro e alto rapporto silicio/ossigeno, sono detti silicati felsici.

Minerali non silicati
I mierali non silicati sono poco presenti nella crosta terrestre ma sono abbondantemente presenti sopra la superficie terretre. I carbonati lo ione che si lega più frequentemente allo ione carbonato è il calcio. I minerali costituiti da carbonato di calcio sono la calcite e l'argonite. Un altro materiale carbonato è la dolomite composta da carbonato e magnesio. Il calcare è un altro esempio di carbonato di calcio.
Tra i solfati, quello più conosciuto è il gesso, solfato di calcio idratato, infatti nella sua composizione sono presenti molecole di acqua.

CLASSIFICAZIONE DELLE ROCCE

Processi di Formazione delle Rocce
Le rocce vengono classificate secondo il loro processo di formazione, infatti nella classificazione delle rocce teniamo conto dei materiali che sono costituiti e non andiamo ad analizzare minerale per minerale che compone una roccia.
I processi che hanno portato alla formazione di vari tipi di rocce sono: processo magmatico, processo sedimentario, processo metamorfico.
Le tre categorie in cui dividiamo le rocce sono determinate da questi tre processi che ne hanno portato la loro formazione.

Rocce Magmatiche
Quando la terra ebbe origine vi era una ammasso di sostanze fluide che erano tenute insieme dalla forza di gravità. Con il passare del tempo queste rocce si stabilirono: quelle più leggere verso l'esterno, mentre quelle più pesanti si avvicinarono sempre più verso il centro della terra. I materiali più esterni cominciarono ad abbassare la loro temperatura, allontanandosi dal loro punto di fusione.
Da li i n poi cominciarono a formarsi i composti solidi. Il processo di solidificazione determinò l'associarsi di alcuni minerali con punti di fusione vicini tra loro. Mam mano che la temperatura si abbassava cambiavano lo stato con qui si associavano i vari minerali, dando così origine alle rocce della terra.
Una massa di minerali allo stato fuso, insieme a delle sostanze aeriformi viene definita magma. La formazione delle rocce a seguito di un processo magmatico viene definita roccia magmatica.

Rocce sedimentarie
Una sostanza instabile come lo può essere la sostanza derivata dal processo di formazione delle rocce magmatico, tende a stabilirsi e a dividersi formando così dei composti di minerali divisi e diversi che sono però stabili. Questo processo porta alla disgregazione delle rocce che non si sono aggregate bene, in rocce minori. Tutti questi detriti sommati a quelli che si staccano per l'azione di agenti dopo che si è completato il processo magmatico porta alla formazione delle rocce sedimentarie. Rocce cioè formate da tutti questi detriti che si staccano dalle rocce per cercare la stabilità.

Rocce metamorfiche
Le rocce sedimentarie si formano in condizioni di temperatura bassa e pressione bassa. Le rocce magmatiche si formano in condizioni di temperatura alta e pressione bassa. Le rocce magmatiche e quelle sedimentarie possono scivolare sotto la superficie terrestre dove trovano alte temperature e alta pressione: qui subiscono una mutazione, alterando il reticolo cristallino che le forma: hanno quindi origine le rocce metamorfiche.
Il processo metamorfico genera delle rocce solide se poi questo magma supera la temperatura di fusione dei vari minerali compresi, allora la roccia si trasforma in magma e se si solidifica si originano rocce magmatiche.

Il ciclo litogenetico
I diversi processi di formazione ci indicano che i vari tipi di rocce si possono trasformare gli uni negli altri. Infatti le rocce magmatiche e quelle metamorfiche possono essere trasfomate in rocce sedimentarie, le rocce sedimentarie e quelle magmatiche possono subire metamorfismo. Le rocce sedimentarie e quelle metamorfiche possono fondersi e trasformarsi in magma, per dare poi origine a nuove rocce.
Questo ciclo di formazione delle rocce è detto ciclo litogenetico. Questo ciclo ci dimostra come la crosta terrestre è in continua evoluzione, e si rinnovi continuamente anche nelle sue profondità.

ROCCE MAGMATICHE, intrusive ed effusive
Il processo di solidificazione delle rocce magmatiche è importante per poi classificarle e definirle. Se il processo avviene in maniera lenta e graduata senza una dispersione dei gas contenuti nel magma, senza brusche variazioni di temperatura e pressione si ha la formazione di un reticolo cristallino ordinato. Se invece il processo di solidificazione avviene bruscamente, lasciando cioè scappar via i gas del magma, sottoponendo il magma a brusche variazioni di temperatura e di pressione, non avremo la formazione di rocce con reticoli cristallini ordinati, ma di rocce vetrose. Le rocce magmatiche che sono soggette al primo processo di solidificazione sono quelle intrusive, cioè quelle che si formano sotto terra, dove le altre rocce sedimentarie fanno da gabbia contro la fuga dei gas e mantengono temperatura costante facendole abbassare gradatamente. Quelle rocce che invece sono soggette al secondo processo di solidificazione, quello più veloce sono dette rocce effusive perché il processo avviene all'aria aperta dove i gas scappano e il cambiamento di temperatura è brusco.

Struttura e composizione mineralogica
La forma e la disposizione dei minerali in una roccia magmatica ne determina la struttura. Una roccia magmatica intrusiva è caratterizzata da una struttura cristallina es. granito.
Delle rocce che hanno subito un processo di formazione rapido, cioè quelle effusive, hanno una struttura microcristallina o vetrosa. Su alcuni di queste rocce sono presenti anche dei piccoli cristalli detti fenocristalli. Rocce di questo genere sono dette porfirica.
La composizione di una roccia magamtica è definita dall'insieme di minerali diversi che la compongono. I minerali presenti nelle rocce magmatiche sono quasi sempre i silicati. I silicati però, non sono presenti in una roccia in tutti i suoi modelli: quarzo, ortoclasio, miche,  anfiboli, plagioclasi, pirosseni e olivine. La diversa aggregazione di questi minerali silicati da origine a rocce diverse.

Rocce felsiche e rocce mafiche
Anche le rocce si posso no dividere in rocce mafiche o in rocce felsiche. Le rocce mafiche sono quelle rocce con un'alta concentrazione di metalli e con una densità alta. Le rocce ultramafiche sono quelle rocce con una alta densità, una bassa concentrazione di silicio ed una alta concentrazione di minerali.
Le rocce felsiche sono quelle rocce che hanno una densità bassa ed hanno minerali in piccolissime quantità.
Le rocce mafiche e quelle felsiche possono inoltre essere di tipo effusivo o di tipo intrusivo: granito è una roccia felsica intrusiva mentre la riolite è sempre felsica ma è effusiva.

ROCCE SEDIMENTARIE formazione e struttura
Le rocce che si sono formate in condizioni differenti da quelli dell'atmosfera terrestre, quando vengono a contatto con l'atmosfera, si sgretolano in materiali diversi che gli agenti atmosferici trasportano nelle depressioni naturali. Questi detriti prendono il nome di sedimenti sciolti. Il deposito e l'accumulo di diversi strati di sedimenti porta all'inabissamento dei materiali più vecchi. La loro compressione fa si che questi materiali si leghino gli uni agli altri, espellendo l'acqua.
Questi processi descritti avvengono nell'arco di milioni di anni, e portano il sedimento sciolto alla formazione di una vera e dura roccia compatta non più formata da tanti materiali ma da uno solo.
La struttura delle rocce sedimentarie è irregolare perché ci possono essere dei periodi in cui detriti abbanodano e periodi dove abbiamo una scarsità di materiali depositati. La variazione della quantità dei materiali da origine a diversi strati con diversi spessori che caratterizzano appunto le rocce sedimentarie.
Il processo che porta alla formazione di rocce sedimentarie viene detto diagenesi.

Rocce clastiche
Le rocce clastiche sono formate da detriti provenienti dalle rocce magmatiche, sedimentarie e metamorfiche. I granuli che formeranno la roccia possono essere più o meno arrotondati. Se sono arrotondati tanto sono sintomo di lunghi percorsi: trasporto marino e fluviale. Se sono aguzzi sintomo di brevi tragitti: caduta di detriti dalle montagne. Le rocce clastiche sono suddivise in gruppi secondo la dimensione dei frammenti che le compongono.
Si parla di sabbia se le dimensioni sono inferiori a 0.062 mm e se passano i 2.0 mm si parla di ghiaia o di conglomerato. Se ci abbassiamo dai 0.062mm si parla di silt o di Argilla.

Rocce organogene
Questo tipo di rocce si è formato dal deposito di materiali organici come resti di animali. Tipici insediamenti di questo genere sono formati dal deposito di gusci di molluschi. I fondali marini sono ricoperti da uno strato di rocce ottenuto con questo processo. Altri esempi sono i carbon fossili e gli idrocarburi possono essere considerati formati da questo processo. Le barriere coralline sono formate da questo processo, la roccia corallina è infatti il frutto del lavoro dei coralli.

Rocce chimiche
Un esempio di rocce chimiche sono le rocce evaporiti. Sono formate da sali che erano disciolti nell'acqua e che per effetto dell'evaporazione dell'acqua anche parziale si sono depositati sul fondale e si sono formati così degli agglomerati.
Altre rocce chimiche si formano quando l'acqua dei fiumi incontra quella dei mari. Ioni dell'una reagiscono con quelli dell'altra formano così dei sali insolubili. I minerali più comuni nelle rocce chimiche sono il gesso e il salgemma.
ROCCE METAMORFICHE

Il processo metamorfico avviene quando abbiamo una trasformazione rispetto alla struttura originaria dell roccia. Il processo di trasformazione si innesca perché abbiamo una variazione della temperatura e della pressione, infatti le rocce diventano più dense e assumono posizioni più compatte se sono soggette a delle sollecitazioni.
I tre processi per cui si distinguono la formazione di rocce metamorfiche sono:
metamorfismo regionale quando si è soggetti all'azione della temperatura e della pressione
metamorfismo di contatto quando si è soggetti alla forza della temperatura
metamorfismo cataclastico quando si è soggetti alla forza della pressione

Metamorfismo regionale
Il metamorfismo regionale è quello sicuramente più importante sia per le grandi quantità di detriti che mette in gioco sia per le grande rivoluzioni che compie. I moviemnti e le variazioni avvengono sempre più in profondità dove abbiamo delle max temperature e delle maggiori pressioni. Le pietre sono infatti spostate sempre più verso il basso. Una sottoposizione a processi metamorfici più o meno intensi provoca dei diversi cambiamenti e la formazione di varie rocce.

Metamorfismo di Contatto
Avviene solo con l'ausilio della temperatura. Nel metamorfismo di contatto succede che rocce preesistenti vengano a contatto con rocce magmatiche intrusive ed effusive che 'cuociono' le rocce più vecchie senza però farle fondere e farle diventare magma. Queste rocce cambiano la loro cristallizzazione e il loro modo di aggregarsi. Un tipo di roccia che si forma con questo tipo di metamorfosi è il marmo.

Metamorfismo cataclastico
Questo processo sfrutta invece solo la pressione, tramite infatti la pressione di due grandi formazioni rocciose in prossimità della superficie. Le due masse spinte le une contro l altre provocano una variazione nella composizione mineralogica della roccia. Non possono provocare dei rigonfiamenti in superficie perché sopra di loro ci sta la terra. Abbiamo un metamorfismo cataclastico anche quando due rocce scorrono le une sopra le altre: si genera quindi uno sfregamento che porta alla rottura e allo sbriciolamento delle rocce e alla loro modifica nella struttura mineralogica grazie alla pressione e al calore.

Il principio dell'attualismo
Da sempre le popolazioni umane sono state impressionate da fenomeni quali i terremoti ed eruzioni vulcaniche. Fino al settecento vigeva l'ipotesi del catastrofismo, secondo il quale la terra, la superficie terrestre rimaneva calma per periodi di tempo relativamente lunghi e ogni tanto senza imprecisate date avvenivano fenomeni che ne sconvolgevano la superficie e l'ordine. Questi fenomeni erano i terremoti e le eruzioni vulcaniche. Col passare del tempo si abbandono a questa ipotesi e si passa a quella dell'attualismo. Secondo questa ipotesi invece, la terra è soggetta a continui movimenti che ne alterano l'aspetto della superficie ma che specialmente agiscono sotto la superficie terrestre. Questi fenomeni non sono udibili e percettibili dall'uomo perché avvengono nella parte interna del pianeta.

La struttura interna del pianeta
La terra è un corpo sferico che al suo interno possiamo suddividerlo in vari strati. Se si passa da uno strato all'altro vediamo dei cambiamenti di temperatura, di pressione e di composizione. Il primo strato è detto crosta terrestre è si trova ad una distanza relativamente breve dalla superficie terrestre: 5/70 Km.
Il secondo passaggio avviene a 2900 km di profondità è il terzo è vicino al centro della terra 5100 km. La prima fascia è quella della discontinuità di Moho dove sopra di questa c'è la crosta terrestre. Poi più in basso c'è il mantello che culmina con la discontinuità di Gutenbergh,. Ancora più in basso c'è il nucleo diviso in due parti, quello interno e quello esterno dalla discontinuità di Lehman.

Fenomeni Sismici
Il terremoto è un fenomeno tettonico, cioè quei fenomeni caratterizzati dallo spostamento di grandi masse rocciose, messe in movimento da forze che agiscono all'interno del pianeta. IL terremoto consistein una vibrazione del terreno, una scossa sismica è la liberazione di una grande quantità di energia nel sottosuolo che in superficie provoca grandi danni.
L'energia che si libera durante un terremoto è definita energia elastica. Una massa rocciosa che è soggetta a spinte tende ad accumulare tutta l'energia, e poi a tornare nella posizione originale. Una roccia che è soggetta a spinte si allunga e si deforma immagazzinando tutta l'energia, una volta però raggiunto il limite di elasticità, le roccie si spezzano e scaricano tutta l'energia accumulata, provocando così la scossa sismica che si propaga in superficie.

Le onde sismiche
Nelle rocce attraversate dalle onde sisimiche, le particelle cominciano a vibrare e si fermano solo quando le onde elastiche smettono. Quando le onde smettono, le particelle smettono di vibrare e ritornano alla posizione originale. Le rocce non subiscono modifiche permanenti. Un terremoto genera tre tipi di onde. Le onde S, L e P.
Le onde S e P si propagano dal punto in cui è avvenuta la spaccatura della terra, ipocentro, e si propagano solo dentro la terra. Le onde L si propagano invece dall'epicentro che è un punto che sta sulla superficie della terra, sulla verticale dell'ipocentro, e si diffondono solo sulla superficie terrestre.

Le onde P sono onde di compressione, infatti producono una oscillazione delle particelle lungo la direzione di propagazione dell'onda. Le rocce sono quindi soggette a continue dilatazioni  e compressioni.
Le onde S producono un'oscillazione delle particelle delle rocce lungo rette perpendicolari alla direzione di propagazione dell'onda. Le rocce subiscono quindi come un'ondulazione.

Il sismografo
Il sismografo è uno strumento che serve a registrare ed analizzare i terremoti, anche quelli più piccoli. Il sismografo si basa sul principio di inerzia, secondo il quale, un corpo non vincolato al terreno ma libero, se non è soggetto a nessun tipo di forza tende a mantenere la sua situazione di quiete. Allora se al corpo è attaccata una parte grafica che registra quando si muove il terreno sotto di lui vediamo che possiamo misurare i terremoti.
Il grafico tracciato dal sismografo è detto sismogramma.

L'intensità e il magnitudo del terremoto
Abbiamo detto che i terremoti sono causati dalla liberazione di energia da parte di grandi masse rocciose che la avevano acquistata in precedenza. Per dare un'idea della potenza liberata dal terremoto si ricorre al magnitudo, cioè un'indicazione dell'energia liberata in corrispondenza dell'ipocentro. Il magnitudo è misurato con la scala Richter che ne definisce la potenza del terremoto.
Ma un terremoto può anche essere valutato in base ai dani che produce su cose e persone. La scala Mercalli valuta i dani effettuati dal terremoto, ed è ricavata dall'analisi dei danni ottenuti.