Fisica della Terra. Gaetano Festa

Transcript

1 Fisica della Terra e dell Atmosfera Gaetano Festa

2 Obiettivi del corso Come è fatta la Terra? Quali sono i meccanismi che ne determinano la dinamica? Comprendere ed applicare metodologie per lo studio del sistema Terra-Atmosfera

3 Programma Fondamenti di Meccanica del Continuo (Deformazioni, sforzi, Eq. della dinamica) Sismologia(Teoria del Raggio, Onde di Superficie, Oscillazioni libere della Terra) Flusso di Calore (Geoterma, Conduzione nella crosta, principi di convezione) Campo Magnetico (Nucleo Terrestre, Paleomagnetismo) Tettonica a zolle Fisica dell Atmosfera (Principi di Climatologia, Fisica-Chimica dell Atmosfera)

4 Esercitazioni Risoluzione di problemi computazionali per lo studio della Terra Discretizzazione di eq. differenziali Equazione della corda Simulazione delle onde sismiche in un mezzo omogeneo Analisi della soluzione Problema inverso dei modelli di Terra

5 Libri di Testo Layand Wallace. ModernGlobal Seismology. Aki and Richards. Quantitative Seismology Turcotte and Shubert. Geodynamics Gasparini e Mantovani.Fisica della Terra solida Barry and Chorley. Atmosphere, Weather and Climate.

6 Esame Scritto : Risoluzione di un problema attraverso metodi di simulazione Orale: Discussione del programma

7 Sommario lez. 1 Osservazioni sulla dinamica terrestre Modelli di struttura terrestre Meteoriti Formazione della terra

8 Effetti della Dinamica della Terra Vulcani Terremoti Montagne

9 Terremoti I terremoti sono lo strumento più accurato per lo studio dell interno della Terra (a diverse scale) I terremoti sono stati utilizzati per lo studio della struttura della Terra a partire dagli anni Trenta 132 Dc: Primosismografo Houfeng Didong Yi

10 Terremoti 1855: Sismografo di Palmieri 1872: Effetto dei Terremoti dovuti alle faglie, Gilbert

11 Vulcani Dal 1800 Scienza osservazionale. Soltanto nel 1910 venne proposta una teoria per vulcani e terremoti attraverso la tettonica

12 Montagne XVII Secolo : Teoria della deformazione delle rocce (Steno). XVIII Secolo : Prime mappe geologiche. Teoria di montagne prodotte per forze verticali (Hutton) XIX Secolo : Teoria delle forze orizzontali prodotte per contrazione

13 Tettonica Osservazioni geologiche sulla presenza di fossili Localizzazione di vulcani e terremoti

14 Tettonica

15 Tettonica

16 Struttura della Terra Ipotesi di Halley(1692): Terra Cava con sfere dei diametri di Mercurio, Marte e Venere Ipotesi di Symmes(1818). Terra bucata ai poli, con 4 gusci, anch essi aperti.

17 Meteoriti Molte informazioni sulla struttura dei pianeti deriva dalle meteoriti La maggior parte delle meteoriti viene dalla zona dei pianetini, tra Marte e Giove Ogni anno cadono sulla superficie circa 3500 meteoriti delle quali se ne recuperano 5 e 6. Le meteoriti possono essere costituite da rocce, ferro o da entrambi

18 Condriti Hanno una crosta scura (atmosfera ed impatto) ed una matrice piuttosto chiara La loro struttura superficiale è costituita da corpi piccoli (millimetri) detti condrule Hanno una matrice interna, a grana più fine Sono costituiti da materiali ricchi in silicio, come olivina e pirossene

19 Acondriti Molto difficili da riconoscere : hanno una struttura molto simile ai basalti terrestri Sono il guscio esterno di asteroidi, che si sono frammentati

20 Meteoriti metalliche Meteoriti costituite principalmente da ferro e nichel Densità molto superiore a quella delle rocce normalmente presenti sulla superficie terrestre

21 Ipotesi sulla struttura della Terra Struttura a due strati, con un nucleo metallico (ferro/nichel) ed un guscio esterno costituito da silicati Massa della Terra kg, dalla legge di Newton Momento di inerzia, ca0.33 mr 2 dalla legge di Newton, mentre quello teorico è 0.4 mr 2 (Conservazione momento Terra-Luna)

22 Formazione del sistema solare Contrazione di una nebulosa (collasso gravitazionale) Dimensioni : 1 pc(3.26 lightyears); Tempo: 5000 Myr; M=M(sole), H, He, Li Durante questo processo, più supernovaesi sono formate vicino al sole (meteoriti- Fe60) Durante il collasso la velocità aumentacome la probabilità di collisione, trasferendo energia cinetica in calore (gradiente termico): planetario Contrazione vs calore : Equilibrio idrostatico!

23 Formazione dei pianeti Formazione per accrezione (100 m) Gradiente termico -> Divisione pianeti terrestri e solari Condensazione di materiali pesanti, immersi in gas e polvere. Pianetiesterni oltre la linea di glaciazione

24 Struttura della Terra

25 La terra oggi.