Astronomia e affini

L'interno della Terra, detto anche Geosfera, è costituito da rocce di diversa composizione e fase (solida, principalmente, ma talvolta anche liquida). Grazie allo studio dei sismogrammi si è giunti a considerare l'interno della terra suddiviso in una serie di gusci; difatti si è notato che le onde sismiche subiscono fenomeni di rifrazione nell'attraversare il pianeta. La rifrazione consiste nella modifica della velocità e della traiettoria di un onda quando questa si trasmette ad un mezzo con differente densità. Si sono potute così rilevare superfici in profondità in cui si verifica una brusca accelerazione e deviazione delle onde, e in base a queste sono state identificate quattro zone sferiche concentriche: la crosta, il mantello, il nucleo esterno e il nucleo interno. L'interno della Terra, come quello degli altri pianeti terrestri, è diviso chimicamente in una crosta formata da rocce da basiche ad acide, un mantello ultrabasico e un nucleo terrestre composto principalmente da ferro. Il pianeta è abbastanza grande da avere un nucleo differenziato in un nucleo interno solido e un nucleo esterno liquido, che produce un debole campo magnetico a causa della convezione del suo materiale elettricamente conduttivo. Dal punto di vista delle proprietà meccaniche, la crosta e la porzione superiore del mantello formano la litosfera, rigida; una porzione intermedia del mantello, che si comporta in un certo senso come un fluido enormemente viscoso, costituisce l'astenosfera, mentre il mantello inferiore, di nuovo rigido, si chiama mesosfera. Materiale proveniente dall'astenosfera si riversa continuamente in superficie attraverso vulcani e dorsali oceaniche non conservando però la composizione originale perché soggetto a cristallizzazione frazionata. Lo schema seguente riassume le profondità e la caratteristica principale per la definizione dei vari gusci che compongono la Terra: 0-30/35 km -- Crosta (proprietà chimiche) 0-60 km -- Litosfera (proprietà fisiche) 60-700 km -- Astenosfera o Mantello superiore (proprietà fisiche) 30/35-2900 km -- Mantello (proprietà chimiche e fisiche) 700-2900 km -- Mesosfera (proprietà fisiche) 2900-5100 km -- Nucleo esterno (proprietà chimiche e fisiche) 5100-~6375 km -- Nucleo interno (proprietà chimiche e fisiche) [modifica] Proprietà chimico-fisiche della geosfera Nel suo insieme, la composizione della Terra ordinata secondo la massa dei costituenti è: 34.6% ferro 29.5% ossigeno 15.2% silicio 12.7% magnesio 2.4% nichel 1.9% zolfo 0.05% titanio La temperatura all'interno della Terra aumenta progressivamente fino a raggiungere i 5270°K al suo centro. Il calore interno è stato generato in parte durante la formazione del pianeta e da allora ulteriore calore è stato continuamente generato dal decadimento radioattivo di isotopi dell'uranio, del torio e del potassio. Le rocce sono cattive conduttrici di calore, pertanto il calore trasmesso dall'interno all'esterno del pianeta è solo un ventimillesimo del calore che il pianeta riceve dal Sole. La densità media della Terra è di 5,515 g/cm3, rendendolo il pianeta più denso del Sistema Solare. Poiché la densità delle rocce della crosta terrestre varia da 2,6 a 3,5 g/cm3, il materiale del nucleo deve essere molto più denso: circa 5,7 g/cm3, vedi nucleo terrestre per approfondimenti. [modifica] Biosfera Per approfondire, vedi la voce Vita (biologia). La Terra è l'unico pianeta conosciuto ospitante la vita. Le forme di vita del pianeta compongono la biosfera. Le teorie correnti pongono la sua nascita a qualche centinaio di milioni di anni dopo la formazione del pianeta, tra 3,5 e 4 miliardi di anni fa. La biosfera è divisa in vari biomi, abitati da una popolazione di flora e fauna all'incirca simile. Sulla terra, i biomi sono separati principalmente secondo la latitudine. I biomi a nord del circolo polare artico e a sud del circolo polare antartico sono relativamente vuoti di vita animale e vegetale, mentre quelli più popolati si trovano vicino all'equatore. [modifica] Atmosfera Per approfondire, vedi la voce Atmosfera. La Terra ha un'atmosfera relativamente spessa, composta per il 78% di azoto, per il 21% di ossigeno e per l'1% di argon, più tracce di altri gas tra cui il biossido di carbonio e l'acqua. L'atmosfera separa la superficie terrestre dall'ambiente inospitale dello spazio e blocca buona parte delle radiazioni solari e non. I suoi vari strati, la troposfera, la stratosfera, la mesosfera, la termosfera e l'esosfera sono diversi attorno al globo e variano anche assieme alle stagioni. [modifica] Idrosfera Per approfondire, vedi la voce Oceano (geografia). La Terra è l'unico pianeta del Sistema Solare la cui superficie ospita acqua liquida. L'acqua copre il 71% della superficie terrestre (di cui il 97% è acqua salata e 3% acqua dolce [2]), e la divide in cinque oceani e sette continenti. La presenza di acqua liquida sulla superficie terreste è una combinazione delle giuste caratteristiche orbitali, del vulcanismo, della gravità, dell'effetto serra, del campo magnetico e dell'atmosfera ricca di ossigeno. Ci sono varie ipotesi che Europa, un satellite di Giove, ospiti dell'acqua liquida sotto lo strato di ghiacci che ricopre interamente la superficie (Per saperne di più si può leggere questo articolo in inglese tratto da un sito della NASA: [3]). La Terra è in effetti oltre il bordo esterno delle orbite che permetterebbero ad un pianeta di essere abbastanza caldo per formare acqua liquida. Senza una qualche forma di effetto serra, l'acqua della Terra congelerebbe. I reperti paleontologici indicano che ad un certo punto, dopo che i batteri blu-verdi (Archea) colonizzarono gli oceani, l'effetto serra smise di funzionare, e la Terra si congelò completamente per un periodo compreso tra 10 e 100 milioni di anni (vedi Terra congelata). Sugli altri pianeti, come Venere, l'acqua gassosa è dissociata dagli ultravioletti solari, e l'idrogeno è ionizzato e soffiato via dal vento solare. L'effetto è lento, ma inesorabile. Si pensa che questa sia la causa della mancanza d'acqua di Venere. Privato dell'idrogeno, l'ossigeno reagisce con la superficie e viene inglobato in minerali solidi. Sulla Terra, uno scudo di ozono assorbe la maggior parte degli ultravioletti energetici nell'alta atmosfera, riducendo questo effetto. La magnetosfera inoltre impedisce al vento solare di interagire con l'ionosfera sottostante. Infine il vulcanismo, aiutato dagli effetti di marea della Luna, emette continuamente vapore d'acqua dall'interno. La tettonica a placche della Terra ricicla il carbonio e l'acqua mediante la subduzione di zone ricche di sedimenti, convertendoli in magma ed emessi dai vulcani come biossido di carbonio gassoso e vapore. Le correnti oceaniche, inoltre, sono ritenute causa di una particolare oscillazione dell'asse di rotazione terrestre, detta oscillazione di Chandler. [modifica] Età della Terra Modelli chimici basati sull'attuale abbondanza di isotopi radioattivi con lunghissimi tempi di decadimento e l'analisi composizionale di materiale non differenziato proveniente da meteoriti e dalla Luna datano la formazione della Terra a 4,5 miliardi di anni fa. La difficoltà principale nella determinazione dell'età della Terra è legata al fatto che nessuna roccia attualmente affiorante sul pianeta presenta questa età; ciò è dovuto alla natura fluida o plastica della totalità della crosta terreste durante il primo miliardo di anni circa. Inoltre processi di differenziazione magmatica separavano in questa prima fase i vari elementi concentrandone solo alcuni all'interno della crosta terrestre. Questo frazionamento rende difficile stabilire con esattezza il contenuto iniziale di alcuni geocronometri e pertanto non è possibile calcolare con esattezza le abbondanze iniziali. Le rocce più antiche rinvenibili sul pianeta sono rocce continentali, si ritrovano nei cratoni e hanno un'età pari a 4,1 miliardi di anni. La maggior parte della crosta oceanica è più giovane, perché continuamente riciclata dai meccanismi legati alla tettonica delle placche: la rocce più antiche in questo tipo di crosta sono giurassiche e hanno un'età di 100 milioni di anni. [modifica] La Terra nel Sistema Solare La rotazione terrestre.La Terra ruota una volta al giorno attorno all'asse che unisce il Polo Nord al Polo Sud. Ruota attorno al Sole, completando una rivoluzione all'anno. Ha un satellite naturale, la Luna, che le gira attorno in circa 28 giorni. Viste dal Polo Nord terrestre, tutte questi movimenti si svolgono in senso antiorario. I piani dei movimenti non sono precisamente allineati: l'asse della Terra è inclinato di 23,5 gradi rispetto alla perpendicolare del piano Terra-Sole (causando le stagioni), e il piano Terra-Luna è inclinato di cinque gradi, cosa che impedisce il verificarsi di due eclissi ogni mese, e le rende invece un evento raro. In varie epoche venne ritenuto che la Terra fosse piatta, delimitata dalle acque dell'oceano, e fosse al centro dell'universo. Si riteneva che la Terra fosse piatta perché non si conosceva la natura centrale della forza di gravità che permette di avere il cielo sempre come alto e il centro della Terra sempre come basso e quindi superare l'apparente paradosso che si dovesse camminare con la testa rivolta verso il "basso" dall'altra parte della Terra. Le prime testimonianze della sfericità terrestre ci arrivano da Pitagora (VI-V secolo a.C.) e da Parmenide (V secolo a.C.); poi Aristotele (384 a.C.-322 a.C.) portò le prime dimostrazioni ed infine Eratostene (274 a.C.-196 a.C.) fece le prime misurazioni. Gli studiosi del Basso Medio Evo, poi, come Guglielmo di Conches, Giovanni di Sacrobosco, Ruggero Bacone, Tommaso d'Aquino, Brunetto Latini, Dante Alighieri, Giovanni Buridano ed altri sostennero la sfericità della terra con argomenti, per lo più di questo genere: 1. Il sole, a mezzogiorno, indica il sud qualsiasi sia il nostro punto di osservazione: se la terra fosse piatta, non sarebbe così; 2. L'ombra proiettata dalla terra sulla luna, durante un'eclissi parziale, è un arco di cerchio; 3. La parte che per prima scompare di una nave all'orizzonte è la chiglia. Si ritenne molto più a lungo che la Terra fosse al centro dell'universo perché si ha l'impressione che siano tutti gli altri corpi celesti a girare intorno ad essa; inoltre osservando il cielo di notte si ha l'impressione che sia una volta incurvata sulla Terra, illusione dovuta all'immensità dello spazio. La precisione necessaria nelle misurazioni astronomiche per poter confutare con certezza la teoria geocentrica fu raggiunta solo alla fine del Medioevo.