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Vulcani centrali - strato - scudo
Vulcani lineari - islandesi - dorsali
Attività effusiva dominante
- hawaiano: lava basica, poco viscosa, vulcani a scudo, colate ampie centinaia di km. Formano fontane di lava alte 100 m e caldere (depressione in seguito a crollo dovuto ad un rapido svuotamento);
- islandese: lava basica, poco viscosa, vulcani lineari, colate ampie centinaia di km.
Attività parzialmente effusiva
- stromboliano: lava meno fluida, si forma una crosta che esplode in seguito alla pressione dei gas (modesta esplosione).
Attività effusiva-esplosiva mista
- vulcaniano: lava più viscosa, meno basica, solidifica a "tappo", esplosione violenta;
- pliniano (vesuviano): lava più viscosa, meno basica, solidifica nel condotto e l'esplosione è violentissima;
- peleano: lava a T bassa (600-800°), forma cupole, torri, spine (h: 100 m), nubi dense di gas scendono lungo i pendii con grande velocità.
Attività solo esplosiva:
- idromagmatico: correnti sotterranee interagiscono con magmi a basse profondità, si forma vapore e aumenta la pressione, esplodono tutte le rocce sovrastanti, i gas si elevano sotto forma di anello (base-surge) e si espandono a grandi velocità.
Prodotti
Solidi: piroclasti (>6cm: bombe/6cm-2mm: lapilli/2mm: polveri e ceneri).
Liquidi (lave):
- colata a corda, solidifica liscia;
- colata a blocchi, spinge la lava già solidificata, superficie ruvida;
- colata a cuscino, dorsali oceaniche, susseguirsi di solidificazioni sferiche dovute alla P dell'acqua.
Areiformi
Vapore acqueo (70% max), prodotti gassosi di N, S, Cl, F, C.
Nube ardente: nube che sale per centinaia di metri e persa l'energia segue una pioggia di prodotti piroclastici (per esplosione centrale). Se l'esplosione è laterale la nube viaggia per chilometri a bassa quota.
Attività vulcanica secondaria
Colate di fango: i detriti piroclastici incoerenti, in seguito a precipitazioni atmosferiche formano fanghi che corrono lungo i pendii del vulcano (Lahar).
Manifestazioni tardive:
- acque termo-minerali: i gas si accumulano in correnti d'acqua sotterranee che emergono formando bacini termali;
- geyser: cavità aperta, fontane di acqua bollente e vapori a intervalli regolari;
- fumarole: emissioni di gas + vapori caldi;
- mofete: emissioni di vapore + CO2;
- putizze: emissioni di vapore + SO2.
Distribuzione dei vulcani
- dorsali oceaniche: alta profondità, colate basiche e ampie; bassa profondità colate più colonne di vapore acqueo;
-fosse oceaniche: vulcani esplosivi lungo i sistemi arco-fossa, magma si forma per anatessi;
- punti caldi: attività vulcanica risalente a migliaia di anni prima (Etna: 600.000 anni). Condotto vulcanico e camera magmatica antichissimi, il magma risale dal mantello (2900km).
Vulcani italiani
Etna: 600.000 anni fa: attività sottomarina, cuscini
120.000 vulcano a scudo
35.000 vulcano a strato
10.000 frana per collasso
Toscana e Veneto vulcani spenti da milioni di anni
Isole Eolie (Stromboli, vulcano): fossa, fusione per anatessi
Vesuvio (Campania): attività da 120.000 anni, vulcani a strato.
Terremoti
Ipocentro: punto in cui si libera l'energia è all'interno della Terra
Terremoto: serie di onde elastiche che si propagano attraverso la Terra causate dalla deformazione a frattura di masse rocciose del sottosuolo. Le rocce sottoposte ad una forza si comportano in maniera elastica e si deformano fino al raggiungimento del Limite di rottura. Dal punto più debole (ipocentro) si innesca una lacerazione e si crea una faglia (lungo il piano le rocce possono scorrere). Se è gia esistente una faglia il sisma avviene quando l'energia accumulata è sufficiente a battere la resistenza d'attrito.
Rimbalzo elastico: brusco ritorno delle masse rocciose in posizione di equilibrio, l'energia elastica si libera sotto forma di calore e forti vibrazioni. Questi accumuli di forza sono causati dai movimenti della crosta e del mantello superiore.
Ciclo sismico
Pre sismico: deformazione elastica
Sismico: rottura
Post sismico: ritorno all'equilibrio
Onde longitudinali: (tipo suono) sono le più veloci, onde P (4-8 km/s ogni mezzo)
Onde trasversali: (tipo corda) variazione di forma, non di volume, onde S (2.3-4.6 no fluidi)
Onde superficiali: onde R (solo acqua) e L (orizzontalmente) sono più lunghe e più lente (epicentro)
La v e la direzione delle onde cambiano quando cambia la materia attraversata (onde dirette - onde di rimbalzo)
Sismogramma: registrazione del movimento con un sismografo. Nella prima parte troviamo onde P, nella seguente onde P e S e infine R e L
Dromocrone: curve che indicano i tempi di propagazione di ogni tipo di onda in funzione della distanza
Posizione dell'epicentro (3 stazioni) ipocentro (10 stazioni)
Terremoti superficiali 0-70km, intermedi 70-300km, profondi 300-700km
Scala mercalli MSC: 12 gradi.
Isosisme: curve chiuse che delimitano i gradi della scala su carta
Intensità: valutazione degli effetti su cose, persone e suolo (isosisma esterna limita la zona colpita)
Scala Richter (M=log(a) + C*log(d) + D // a = A/a0 // d = distanza // C,D = parametri regionali)
Magnitudo di un terremoto: confrontiamo le ampiezze dell'onda sismica con A0 (standard) in log10 (1 grado: 30 volte)
Maremoto: collasso isole vulcaniche, grandi frane sottomarine, grandi eruzioni vulcaniche, terremoti. Onde lunghe, v = 500-900km/h, si alzano con l'abbassarsi del livello dell'acqua
Distribuzione dei terremoti:
- dorsali oceaniche: t. superficiali
- archi insulari del Pacifico/costa occidentale americana: tutti i tipi di terremoti, più superficiali lungo la costa, più profondi verso i continenti (fosse oceaniche: anatessi)
- punti caldi: seguono le erruzioni vulcaniche e differente profondità (solitamente mai profondi)
Interno della terra: le onde P vengono rifratte (deviate). Studiando le traiettorie si differenziano le zone della crosta (Moho), mantello-nucleo (Gutemberg), nucleo esterno-interno (Lehman). Le onde S non attraversano in nucleo esterno fluido
Tettonica delle Placche
La tettonica delle placche spiega il sollevamento di catene montuose, la formazione di rocce, il vibrare sismico del pianeta, i fenomeni di vulcanismo, la modifica di forma dei continenti e degli oceani.
Volume Terra: 1,083 * 10^21 m³ Densità media Terra: 5,52 g/cm³ Densità Crosta: 2,7 g/cm³
Crosta
Spessore continentale: c.a 35 km (fino a 70 km sotto le grandi catene montuose)
Spessore oceanico: c.a 10 km
Rocce continentali: granitotidi (c.a 2,7 g/cm³) ricche di SiO2
Rocce oceaniche: basiche (c.a 3 g/cm³) ricche di Fe, Mg, Ca
Alla base della crosta è presente la superficie (discontinuità) di Mohorovich (moho).
Mantello (82% Vol Terra)
Arriva fino a 2900 km di profondità dove troviamo la discontinuità di Gutemberg.
Aumenta la Pressione: da 9 kbar a 1400 kbar
Aumenta la Densità: da 3,3 g/cm³ a 5,6 g/cm³
Litosfera: da 0 a 70 km, crosta + mantello solido
Astenosfera: da 70 a 250 km, mantello parzialmente fuso (10%)
Mantello sup: da 250 a 400 km Olivina
da 400 a 700 km Spinello, silicati di Mg e Fe
oltre 700 km ossidi di Fe, Mg e Si
Nucleo (16% Vol Terra, ha raggio di 3470 km)
Aumenta la Pressione: da 1400 kbar a 3600 kbar
Aumenta la Densità: da 9,7 g/cm³ a 13 g/cm³
Nucleo esterno, fuso
Arriva fino a 5170 km di profondità dove troviamo la discontinuità di Lehmann.
Nucleo interno solido
Presenza di Ferro puro + 5% di Nichel (+ Silicio, Zolfo per giustificare la densità relativamente bassa)
Flusso di calore
Flusso termico di circa 0,006 W/m²
Energia liberata in un anno 50 volte superiore di quella liberata da terremoti + vulcani.
Isotopi radioattivi: l'energia cinetica delle particelle emesse dagli isotopi radioattivi che decadono (N14 – C14) produce calore.
Correnti convettive: sotto le dorsali oceaniche materiale più fluido e più caldo libera calore aumentando il flusso termico locale. All'interno del mantello le rocce profonde – divenute più calde per il decadimento radioattivo - si muovono verso l'alto (qualche cm/anno) mentre masse di rocce vicine alla crosta divenute più fredde scendono.
La temperatura interna della Terra
La temperatura all'interno della Terra aumenta di circa 30° C per ogni km di profondità (gradiente geotermico).
Curva geoterma (ascisse: km; ordinate: °C)
Nel mantello la curva del punto di fusione rimane al di sopra della geoterma, esclusa la fascia dell'astenosfera che si la cui curva si avvicina molto e determina una parziale fusione delle rocce. In corrispondenza della discontinuità di Gutemberg, il rapido aumento di P e D determina una curva del punto di fusione sempre sottostante alla geoterma (nucleo esterno) fino alla discontinuità di Lehmann dove le rocce del nucleo interno sono solide (temp. Max 3400°C).
Il campo magnetico terrestre (esiste da almeno 3,5 miliardi di anni)
Il campo magnetico terrestre può essere definito solo parzialmente dipolare poichè una volta che i materiali magnetici superano il punto di Curie (500°C) perdono il loro magnetismo permanente.
L'ipotesi sull'origine del campo geomagnetico è un modello simile a quello della dinamo ad autoeccitazione.
Una bobina di filo conduttore viene fatta ruotare all'interno di un campo magnetico, generando al suo interno una corrente indotta che alimenta e mantiene attivo il campo (è necessario un magnete esterno per attivare il sistema).
Nel caso della Terra, il materiale conduttore in movimento (la bobina) è individuata nel nucleo esterno in metallo fuso, mosso dai movimenti convettivi come quelli dell'astenosfera ma un milione di volte più veloci. Il magnetismo esterno che ha dato il via potrebbe essere di origine solare.
Paleomagnetismo
Consente lo studio del campo magnetico terrestre del passato: molte rocce mantengono ancora una magnetizzazione propria, indotta al momento della loro formazione.
Quando una lava si raffredda, i materiali sensibili al campo geomagnetico si magnetizzano, disponendosi in direzione del campo (piccoli magneti permanenti). Se la roccia non viene nuovamente fusa la sua magnetizzazione rimane inalterata per milioni di anni (indicazione del polo magnetico al momento della sua solidificazione).
Non sono i poli magnetici ad essersi spostati (sono circa nella stessa posizione rispetto all'asse di rotazione) ma sono i continenti ad essere migrati e ciò giustifica il fatto che due rocce datate lo stesso periodo indicano due distinte posizioni del poli.
Alcune rocce risalenti alla disposizione attuale dei continenti presentano una direzione del campo opposta. Si sono infatti susseguite diverse inversioni di polarità, da normale (come oggi) con il campo orientato verso il Polo Nord, a inverse. Scala stratigrafica paleomagnetica.
La struttura della crosta
Nella crosta continentale sono presenti rocce tra oggi e 4 miliardi di anni fa (struttura più antica), nella crosta oceanica sono presenti rocce fino a 190 milioni di anni fa (struttura giovane).
La crosta oceanica (composizione regolare):
sottile strato di sediementi non litificati (non compattati e induriti)
considerevole spessore di basalto (rocce magmatiche effusive)
considerevole spessore di gabbro (rocce magmatiche intrusive)
La Moho segna il passaggio alle rocce ultrabasiche (peridotiti) del mantello
La crosta continentale (composizione eterogenea):
in superficie troviamo rocce sedimentarie, magmatiche e metamorfiche
in profondità rocce metamorfiche di alta temperatura (assenza di acqua)
La crosta continentale ha avuto una complessa evoluzione dominata dall'orogenesi (formazione di grandi catene montuose). Le aree cratoniche (più antiche) appaiono oggi come ampie pianure poco bombate, costituite da ammassi di rocce ignee e metamorfiche (scudi) ricoperte da rocce sedimentarie di età più recente (tavolati). Nelle aree orogeniche (più giovani) il processo di orogenesi non è ancora concluso e non è stata raggiunta la stabilità delle aree cratoniche.
Isostasia: tendenza della crosta a raggiungere una posizione di equilibrio attraverso il galleggiamento sul mantello grazie alla minore densità. Maggiore è l'altezza della crosta, maggiore sarà il suo sprofondamento (es: iceberg).
La deformazione del mantello solido è motivata dal fatto che una forza esercitata per tempi lunghissimi provoca una deformazione plastica.
L'espansione dei fondali oceanici
Circa 200 milioni di anni fa i continenti formavano un supercontinente Pangea circondato da un solo oceano Pantalassa. La deriva dei continenti smembrò la Pangea fino a farle ottenere la disposizione attuale (T. di Wegener).
Prove geografiche e geologiche: Wegener vide una notevole somiglianza tra le linee di costa dell'Africa e dell'America del Sud. Ipotizzò allora che in origine le terre emerse formassero la Pangea.
Prove paleontologhiche: negli strati sediementari di fine Era paleozoica (260 milioni) del Brasile e del Sud Africa vengono rinvenuti gli identici resti di un piccolo rettile e di una pianta; i resti della pianta si trovano anche in India, Australia e Antartide. In Età mesozoica (100 milioni) i depositi e le faune fossili appaiono radicalmente diversi nei due continenti.
Prove paleoclimatiche: rocce elaborate da ghiacciai continentali affiorano in Africa, Brasile e India, luoghi dove il clima oggi è tutt'altro che glaciale; giocimenti di carbone (originati da forste) si trovano in Antartide e Australia.
La teoria di W. Non dimostrava sotto quali forze la deriva dei continenti ebbe luogo. Nel XX secolo, trivellazioni oceaniche dimostrarono che la crosta oceanica è in continua evoluzione (qualche cm/anno).
Le dorsali oceaniche corrispondono ad una lunghissima fascia di crosta ampia 3-4 km ed elevata 2-3 km rispetto ai fondali. Al centro di questa catena troviamo una depressione di 1,5-3 km (rift valley). Un sistema trasversale di faglie divide in diversi segmenti le dorsali oceaniche (faglie trasformi). È anche presente il movimento longitudinale delle faglie che origina terremoti. Lungo le dorsali fuoriesce lava che solidifica a cuscino, ampliando la superficie della crosta oceanica. Il fenomeno è dovuto ai movimenti convettivi del mantello e la fusione delle rocce che risalgono verso la superficie è dovuta ad una diminuzione della pressione litostatica. Nuove faglie taglieranno le rocce appena solidificate e altro magma continuerà ad affluire.
Le fosse abissali sono depressioni del fondale relativamente strette, molte delle quali raggiungono profondità di 10 km. L'attività vulcanica è sistematicamente presente, localizzata ad una certa distanza dalla fossa dove si individua un arco vulcanico.
Se la fossa fiancheggia il margine di un continente, lungo il confine di questo saranno presenti vulcani (Ande).
Se la fossa è in pieno oceano, parallelamente ad essa si osserva un arco di isole vulcaniche (isole Marianne).
Il vulcanismo lungo le fosse è altamente esplosivo, magmi molto ricchi di gas e vapori, magma acido e poco viscoso.
I sistemi arco-fossa sono accompagnati da fenomeni sismici, i cui ipocentri determinano il piano di Benioff (parte della crosta oceanica che s'inabissa con angolo tra 30°-70° rispetto alla superficie terrestre).
Il collegamento tra dorsali e fosse è al centro dell'ipotesi dell'espansione dei fondi oceanici (I. di Hess):
i moti convettivi spingono sotto le dorsali, elevandone la quota e assotiliando la crosta
i fenomeni di vulcanismo effusivo estendono la crosta e spingono i due fondi separati dalla rift valley
il mantello permette uno scorrimento dei fondi oceanici
in prossimità delle fosse la crosta divenuta più densa e fredda sprofonda con un lento movimento (subduzione)
la discesa genera violenti attriti (terremoti)
la crosta raggiunge il mantello e fonde, generando nuovo magma per il vulcanismo esplosivo
Una conferma dell'ipotesi è data dall'alternanza di fasce parallele alle dorsali dove la disposizione magnetica è positiva e negativa (inversione della polarità). Questo stabilisce che la crosta oceanica non si è originata tutta assieme: in prossimità delle dorsali la crosta è giovane, in prossimità delle fosse è più antica.
Tettonica delle placche
La litosfera è suddivisa in 6 placche principali e altre minori. I margini delle placche possono essere:
• Costruttivi o divergenti, dorsali oceaniche
• Distruttivi o convergenti, sistemi arco-fossa
• Conservativi, faglie trasformi lungo le quali le placche scorrono
Le placche posso essere formate da litosfera continentale e/o oceanica.
Il movimento delle placche provoca la deformazione della crosta e il fenomeno dell’orogenesi.
• Orogenesi per consumazione di crosta oceanica in subduzione
• Orogenesi per collisione continentale
• Orogenesi per accrescimento crostale
Il ciclo di Wilson prevede che dopo un tempo lunghissimo i continenti si uniscano in un nuovo super continente per poi smembrarsi e riaggregarsi, ecc…
• Stadio embrionale (rift valley), spaccatura e fuoriuscita di magma (margine costruttivo)
• Stadio giovanile, il magma emerso solidifica e spinge progressivamente le due placche allontanandole fino a che la nuova crosta non viene riempita da piogge o sprofonda sotto al livello del mare (nascita fondale oceanico)
• Stadio maturo, il fondale oceanico è ampio e in espansione, lungo le coste si formano prismi sedimentari
Verifica del modello
Il vulcanismo effusivo e i terremoti superficiali si trovano lungo le dorsali oceaniche
Il vulcanismo esplosivo e terremoti profondi sono legati ai fenomeni di subduzione
Il vulcanismo isolato e terremoti isolati superficiali e intermedi sono legati ai punti caldi
I moti convettivi provocano uno sprofondamento di masse di materiali relativamente freddi fino al nucleo dal quale contemporaneamente si innalzano colonne di materiale caldo, spesso in corrispondenza dei punti caldi (pennacchi).
Questa energia è dovuta al calore latente e al decadimento radioattivo degli isotopi all’interno della Terra.
Astronomia
Magnitudine assoluta (M) e apparente (m)
-27_____-13________0___1___2___3___4___5___6_______30 (m)
0-6 visibili ad occhio nudo e classificate da Tolomeo.
m0 è 2,5 volte più luminosa di m1, 6,25 volte più luminosa di m2, ecc...
Le stelle più deboli visibili ad occhio nudo sono m6,5.
Per conoscere la luminosità intrinseca delle stelle usiamo M, corrisponde alla luminosità che le stelle avrebbero se fossero poste ad una distanza di 10 parsec (PC).
M=m +5-5 log d d in parsec (1PC = 3,26 A.L.)
Questo metodo è applicabile solo alle stelle poste a una distanza minore di 100 parsec.
Gli spettri consentono di superare questo limite e di suddividere le stelle in classi. Stelle apparenti alle stesse classi hanno, in media, la stessa M. Noti quindi M e m è possibile risalire alla distanza.
Non tutte le stelle hanno una M costante: Variabili pulsanti cefeidi.
Stelle doppie e sistemi di stelle
Stelle doppie: due stelle ruotano una attorno all'altra. Viste dalla Terra, si eclissano a intervalli regolari (stelle binarie).
Dall'analisi delle loro orbite è possibile risalire alle loro masse (la maggior parte ha massa compresa tra 1/10 e 50 volte quella del Sole). Dall'analisi dei periodi di occultamento (eclissi) è possibile ricavare il diametro delle stelle.
Colori, temperature e spettri stellari
____O____B____A____F____G____K____M__(N) (classi spettrali)
60k 30k 10k 7,5k 6k 5k 3,5k (T*lambda=k legge di Rien)
Spettroscopi. Un qualunque raggio luminosi da origine a uno spettro (bande di tutti i colori dell'iride), dal rosso (lambda max) al blu (lambda min), oppure da una serie di bande la cui posizione e il cui numero dipendono dalla composizione chimica della sorgente.
Il tipo spettrale dipende dalla temperatura del corpo emittente. Le stelle sono costituite per l'80% di H e per il 19% di He; il restante 1% di altri elementi.
Stelle in fuga (Red Shift) e stelle in avvicinamento (Blue Shift)
Il movimento di una stella viene studiato controllando la posizione dell'astro rispetto alle stelle circostanti e ripetendo l'osservazione a lunghi intervalli di tempo. Questo se la stella si muove perpendicolarmente all'asse osservatore-stella.
Quando una stella si avvicina a noi o si allontana da noi, gli spettri stellari appaiono diversamente da come sono in realtà.
Effetto Doppler: in una sorgente di luce che si allontana velocemente da noi, aumenta la lunghezza d'onda (le bande di assorbimento dello spettro sono spostate verso il rosso, non quelle di emissione!). Analogamente la lunghezza d'onda di una che si avvicina si riduce (pe bande sono spostate verso il blu).
Maggiore è l'effetto Doppler, maggiore è la velocità (di allontanamento se Red Shift, di avvicinamento se Blue Shift).
Materia interstellare e nebulose
Nebulose: ammassi interstellari di finissime polveri e gas.
- oscure: se ci appaiono come ombre, macchie nere, su un fondo luminoso di stelle
- a riflessione: se vengono attraversate dalla luce di stelle molto luminose e quindi risultano debolmente illuminate
- a emissione: se sono dotati di una luminosità propria dovuta al fenomeno della fluorescenza (radiazioni ultraviolette provenienti da stelle vicine interagiscono con i gas).
Equilibrio dinamico, fornace nucleare
Il Sole, come le altre stelle, finirebbe per collassare su se stesso (collasso gravitazionale) se alla gravità non si opponesse la pressione dei gas che tende a farli dilatare e che aumenta con la temperatura. Nel nucleo (d= 134g/cm^3) non esistono più legami molecolari e il gas è formato da elettroni liberi e nuclei atomici. I nuclei (di H e He) per l'alta temperatura sono in continuo movimento e le collisioni tra essi generano fusioni termonucleari che trasformano l'H in He. Nello scontro tra nuclei di H che vanno a formare nuclei di He lo 0,7% della massa si converte in energia (E=mc^2). Ogni secondo sul Sole 4,5 milioni di tonnellate di massa si convertono in energia.
Diagramma H-R
Vi sono stelle azzurre (calde) che trasformano la loro massa in energia molto velocemente e stelle rosse (fredde) che la trasformano più lentamente. Evoluzione delle stelle.
Noi, per ricostruire tale evoluzione, disponiamo di un'istantanea delle stelle come ci appaiono oggi mentre per evolversi esse ci mettono anche miliardi di anni (il Sole ha 10 miliardi di anni di vita, oggi è alla sua metà).
Il diagramma H-R ( -x=T; y=M) presenta una diagonale di stelle, la "sequenza principale", dalle più calde e luminose (alto a sinistra) alle più fredde e meno luminose (basso a destra). Ma troviamo anche stelle definite giganti e supergiganti rosse che presentano una temperatura bassa ma una luminosità elevata (al pari delle più calde). Questo è giustificato dal fatto che la loro superficie radiante è più estesa.
Allo stesso tempo troviamo le nane bianche, stelle calde con una luminosità bassa (al pari delle più fredde). Esse avranno una superficie radiante più ristretta.
Formazione di una stella
Tutta inizia dalle nebulose, nelle quali troviamo i globuli di Bok, addensamenti di grandi quantità di polveri e gas che appaiono come nuclei oscuri. I globuli per forze esterne (venti) si frammentano in parti più piccole nelle quali le particelle della nebulosa per forza gravitazionale (Fg) si uniscono. L'energia gravitazionale si trasforma in energia cinetica e aumenta la temperatura del corpo gassoso che si trasforma in una protostella (rilascio di radiazioni infrarosse).
- se la massa è insufficiente a innescare le reazioni termonucleari la stella "muore" (nana bruna).
- se la massa è sufficiente a innescare questi processi e a raggiungere temperature di 15 milioni di K inizia la trasformazione di H in He. La pressione dei gas contrasta la Fg e la stella è stabile e adulta. Ora la stella si trova nella "sequenza principale" del diagramma H-R (consuma tutto l'H). Le stelle calde vivono milioni di anni, quelle fredde miliardi.
- finito l'H, il nucleo di He collassa su se stesso, aumenta la T e la P e l'involucro esterno gassoso si espande finché la Fg non ferma l'espansione e si raggiunge l'equilibrio (gigante rossa: He in C).
Se l'espansione supera il punto di equilibrio, poi ritorna al di sotto di esso, poi lo supera nuovamente e di nuovo torna al di sotto, ecc... abbiamo una variabile pulsante cefeide.
In base alla massa iniziale della stella essa potrà sfruttare reazioni di diversi elementi ma giungerà al punto in cui finirà l'energia.
Masse diverse, destini diversi
- massa iniziale poco inferiore a quella del Sole: la stella collassa gradualmente su se stessa fino ad ottenere una altissima densità. Nuclei circondati da tantissimi elettroni, privi di una fonte di energia nucleare; è destinata a raffreddarsi lentamente (nana bianca).
- massa iniziale tra 0,8 e 8 volte quella del Sole: la stella finisce ugualmente come nana bianca ma prima perde gli strati più esterni per effetto delle forze dei venti stellari. Questi strati sono chiamati nebulose planetarie (poiché contengono H, He, C, O, N, ecc...). In alcuni casi si manifestano esplosioni stellari: "novae" sono dette queste stelle la cui luminosità aumenta di 150.000 volte per poco tempo.
- massa iniziale oltre 8 volte quella del Sole: le reazioni termonucleari formano una serie di gusci (Fe al nucleo, P, Si, Ne, ecc...). La stella collassa su se stessa, genera una gigantesca esplosione, e gran parte di questa stella, "detta supernova", si disintegra e viene lanciata nello spazio. Il materiale rimasto per Fg giunge a una densità tale che elettroni e protoni si fondono e diventa una stella di neutroni (20-30km di d). Essa è definita pulsar poichè emana onde radio lungo un'asse che non coincide con quella della rotazione, percepibili con radiotelescopi a intervalli regolari.
- massa iniziale decine di volte maggiore di quella del Sole: dopo la fase "supernova", la densità raggiunta per Fg riduce la dimensione a massimo 10km di diametro. Si forma così un buco nero, con campo gravitazionale immenso.
Le galassie
La nostra Galassia (sistema solare + migliaia di stelle) comprende la via lattea, fascia di aspetto lattiginoso. La galassia ha la forma di un disco centrale da cui dipartono lunghi bracci a spirale e comprende tre 100 miliardi di stelle (d=100k AL; spessore=15k-1k AL).
Nella nostra galassia esistono anche "ammassi stellari", stelle vicine tra loro che si muovono assieme:
- aperti: centinaia di stelle distribuite in modo irregolare
- globulari: 100k-1000k, distribuite regolarmente a formare un globo
Gran parte di questi ammassi si trovano fuori dal disco centrale e sono in una nuvola sferica, molto rarefatta e priva di polveri(-> quindi non si creano stelle), chiamata "alone galattico" (r=50k AL).
Lungo la via lattea si possono formare stelle con elementi chimici pesanti riciclati, portati dai venti stellari o da esplosioni di stelle antiche.
Universo formato da più galassie
Le galassie possono essere ellittiche, a spirale, spirale ....( .... Perpendicolare al disco centrale), globulari (sfera), irregolari.
La distanza media tra due galassie (2,5mAL = 8 Mpc).
Gruppo locale: 30 galassie nel raggio di 3mAL.
Questi ammassi sono legati fra loro dalla forza gravitazionale.
Super ammassi di galassie (centinaia di Mpc) separati tra loro da spazi vuoti: l'universo appare come una struttura spugnosa.
Radiogalassie: galassie lontanissime con emissioni radio intensissime. Esplosione di una parte o dell'intero nucleo della galassia. Le emissioni escono con velocità di 1000 km/s.
Quasar (quasi stellar radiosource): corpi all'apparenza stellari, più distanti delle radiogalassie, che emettono onde radio (d= 1-10 mAL).
Mille miliardi di volte più luminose del sole, più luminose di una grande galassia. Le reazioni nucleari sono inadatte per descrivere tale energia: si tratta forse di energia gravitazionale liberata su grandissima scala.
K di Hubble
Il Sistema Solare (SS: 200.000 U.A. Intorno al sole, 8 pianeti, 60 satelliti, asteroidi, meteore, comete)
Il Sole (raggio 109 volte quello della terra, P = 28g, Teq = 25gg, Tpoli = 37gg, ruota a velocità diverse come un fluido)
Il Sole è una stella ed è la nostra principale fonte di energia. Grazie ai raggi solari (onde elettromagnetiche) giungono sulla Terra particelle cariche di energia dette fotoni che possono essere convertiti in energia elettrica. In condizioni meteorologiche ideali e con la stella allo Zenit (ovvero lungo la retta fittizia perpendicolare al suolo passante per l’osservatore) abbiamo un’energia pari a 1000 W/m² (nell’atmosfera sono 1360 W/m²). Questo perché l’atmosfera riflette e assorbe sotto forma di calore parte dell’energia.
Il Sole è una stella di tipo spettrale G (5000-6000 K) ed è suddivisa in 5 zone:
• Il nucleo, all’interno del quale sono ancora attive le reazioni di fusione termonucleare che portano la temperatura a 15 milioni di K. È composto dal 35% di H e dal 65% di He; l'energia è emanata sotto forma di raggi x e γ;
• La zona radiativa, composta da plasma (particelle allo stato atomico) che assorbe e riemette con lunghezze d’onda maggiori le onde elettromagnetiche provenienti dal nucleo;
• La zona convettiva, all’interno della quale per convezione abbiamo la risalita e lo sprofondamento di materiali con diverse temperature e densità. Il trasporto del calore è molto veloce ed i gas sono più stabili;
• La fotosfera, la superficie solare, non è stabile e compaiono bolle di gas caldissimi (granulazioni), zone buie e più fredde (macchie solari) e vampate improvvise che liberano onde UV, che in atmosfera terrestre danno origine alle aurore (brillamenti).
• Atmosfera solare, composta dalla cromosfera e dalla corona. Qui si originano i venti solari a partire da gas rarefatti ionizzati ad altissime temperature;
Pianeti (Mercurio, Venere, Terra, Marte, Giove, Saturno, Urano, Nettuno)
Leggi di Keplero (1600)
• I pianeti descrivono orbite ellittiche con il Sole posto su uno dei due fuochi. Perielio: punto più vicino al Sole; Afelio: punto più distante dal Sole;
• Il ramo vettoriale che congiunge il Sole al pianeta descrive aree uguale in tempi uguali (vafelio < vperielio)
• I quadrati dei periodi di rivoluzione sono proporzionali ai cubi delle distanze (k=T^2/d^3). I pianeti più distanti sono quelli più lenti.
Legge di gravitazione universale di Newton: i pianeti sono attratti dalla massa del Sole. F=G(m1*m2)/r^2
Esistono due tipi di pianeti separati dalla fascia degli asteroidi:
• Terrestri: interni alla fascia degli asteroidi, sono molto piccoli e densi, sono costituiti da rocce e ghiacci sulla superficie, hanno atmosfere gassose poco spesse e pochi satelliti (1 Terra, 2 Marte).
• Gioviani: esterni alla fascia, gassosi, giganti, formati da H, He, metano, ammoniaca, temperature più basse, atmosfere più spesse, molti satelliti.
Mercurio
Assomiglia alla Luna, è il pianeta più interno al SS, non ha più un’atmosfera ed è quindi preda di meteoriti.
T di rivoluzione: 88gg; T di rotazione 59gg; Escursione termica: +425 lato illuminato / -175 lato buio.
Ha perso l’atmosfera per via dei venti solari e della piccola massa, non sono presenti fenomeni di vulcanismo e ha una struttura concentrica con nucleo interno metallico.
Venere
Pianeta gemello della Terra per dimensioni e densità. Effetto serra molto prolungato (T=460°) e venti a 300 km/h che ruotano in senso opposto alla rotazione. È molto visibile, riflette la luce del Sole. Intensa attività tettonica (vulcani, terremoti, orogenesi), superficie erosa. Pressione di 90g e c’è moltissima CO2 perché non c’è acqua.
Marte
Giorno simile a quello terrestre, ruota su un asse inclinato. T di rivoluzione: 670gg
Attività vulcanica (vulcano Olimpo 25 km), crateri da impatto, segni di erosione dovuti all’acqua, venti. Le calotte polari cambiano dimensioni con le stagioni. Pressione di 1/50g; sabbia ricca di ossidi di ferro, ghiaccio coperto da ghiaccio secco. Ha due piccoli satelliti simili ad asteroidi: Fobos e Deimos.
Giove
Elevata massa, pianeta gassoso, schiacciato ai poli per la forza centrifuga. Piccolo nucleo metallico poi a strati liquidi e gassosi tutti di H. Bande alternate di movimenti convettivi che portano in superficie materiali. Temperatura interna molto alta. Atmosfera: 85% H, 15% He, NH3, CH4, S. Macchia rossa (2r=25-50.000 km) ellisse che si muove con l’ATM. Ha molti satelliti (Europa, io, Callisto, Ganimede).
Saturno
Involucro di gas che avvolge un mantello di H liquido e un nucleo roccioso. Anello di ghiaccio e polveri di spessore 100m e lunghezza 200.000 km. Satelliti: Titano, ecc…
Urano
Ha 20 satelliti, una temperatura di -200°C e ha l’asse di rotazione sull’orbita (rotola).
Nettuno
Satelliti (Tritone), criovulcanismo (metano ghiacciato)
Plutone non è più catalogato come pianeta dal 2006.
Corpi minori (asteroidi, comete, meteoriti)
• Asteroidi (es: Ida + luna Dattilo): corpi rocciosi tra Marte e Giove in una fascia di 2 U.A. e hanno dimensioni tra in 10 e 1000 km. Sono di forma irregolare, privi di atmosfera e sono presenti crateri. Alcuni orbitano nell’orbita di Giove: i greci lo seguono e i troiani lo precedono. Sono formati da materiali di nebulosa che non si sono aggregati per la gravità di Giove (Cerere, Pallade, Giunone, Vesta).
• Meteoriti: materiale extraterrestre che si avvicina alla Terra, attraversa l’atmosfera e arriva al suolo. Se non raggiungono la superficie terrestre sono meteore e hanno dimensioni minori ai meteoriti e si consumano per attrito. Sono preziosi per la composizione chimica: la maggior parte di esse provengono dalla fascia degli asteroidi (frammenti). Lititi: rocce; Sideriti (Fe-Ni): frammenti di nuclei di asteroidi; Sideroliti: rocce + metalli.
• Comete: gas e vapori congelati (H2O, NH3, CO2) + rocce e metalli. Hanno moti ellittici con ellissi molto schiacciate. Sono luminose solo quando sono vicine al Sole per processi di sublimazione. Nucleo di max 10 km. Per sublimazione si forma una chioma e una coda (la coda ha sempre l’estremità opposta al Sole per effetto del vento solare). La chioma è grande come Giove e la coda è lunga milioni di km. Hanno moti periodici (T<600 anni: fascia di Oort; T<200 anni: fascia di Kuiper). Cometa di Halley: ha un breve periodo (T=76 anni).
Formazione del SS
Si è formato 4,6 miliardi di anni fa, nebulosa della via lattea, formata da H, He e altri materiali. Supernova esplosa vicina dalla quale provengono gli elementi più pesanti.
Protosole: inizia ad emanare calore. Dai protopianeti sfuggono elementi: i pianeti interni – che hanno temperature più alte di ebollizione e fusione – perdono i materiali più leggeri che vanno a formare i pianeti esterni.
Da protosole a Sole: stato in cui il Sole ha provocato grandi venti solari che hanno liberato gli spazi tra i pianeti dai residui rimasti (gas, polveri e frammenti).
Bombardamento cosmico molto intenso: impatti di meteoriti sui pianeti privi di atmosfera.
I materiali leggeri che nella fase primordiale sono stati sparati all’esterno rientrano occasionalmente sotto forma di comete.
Terra: geoide a forma di sfera schiacciata ai poli
Se guardiamo la stella polare al polo Nord si trova a 90°, alla nostra latitudine a 45° all’equatore a 0°
Alzandoci aumenta il campo visivo
Durante l’eclissi l’ombra è circolare (forma sferica). La struttura di geoide e non di ellissoide è dovuta alle forze interne che hanno modificato la superficie.
Eratostene (III a.C.): solstizio di estate, i raggi solari sono perpendicolari a Siene. Ad Alessandria formano un angolo di 7°. La distanza tra Siene e Alessandria è di 5000 stadi (1 stadio = 157m). 2πr = 157*5000*360*1/7 = 40.100 km circa
Richer (XVII sec.) T = 2π*sqrt(l/g) Periodo maggiore a Parigi che a Caienna (geq < gpoli)
Paralleli: sezione della Terra in piani paralleli e perpendicolari all’asse terrestre (180° = 180 paralleli)
Meridiani: sezione con piani passanti per l’asse terrestre (360° = 360 meridiani)
Latitudine: distanza angolare tra il punto e l’equatore
Longitudine: distanza angolare tra il punto e il meridiano di Greenwich
Moti
Rotazione (O E) in 23h 56m (giorno sidereo); ω = 15°/h
Prove:
• Analogia con gli altri pianeti
• Alternarsi del dì e della notte (crepuscolo/alba: passaggio non netto per via dell’atmosfera)
• Moto apparente delle stelle attorno alla stella Polare
• Pendolo di Foucault: Pantheon di Parigi. T = 34h (E O)
• Guglielmini: caduta di gravi dalla torre degli Asinelli. Oggetti spostati di 17mm Est
• Forza di Coriolis: un corpo che va dai poli verso l’equatore si sposta verso Ovest, un corpo che percorre al contrario si sposta verso Est.
• Ferrel: venti dell’emisfero boreale soffiano verso Est, venti dell’emisfero australe soffiano verso Ovest
Conseguenze: variazione della g al variare della latitudine (Fc = m ω² R)
Rivoluzione (T = 1 anno; anno sidereo = 365gg 6h; anno tropico 20 min più lento; v = 29,8 km/s)
Prove:
• Moto apparente del Sole in un anno davanti alle costellazioni dello Zodiaco
• Analogia dei moti di rivoluzione degli altri pianeti
• Passaggio periodico di meteore (Agosto: Perseidi; Novembre: Leonidi)
• Aberrazione della luce stellare di Bradley: i raggi della stella non ci arrivano nell’immediato per il ritardo dovuto al movimento intorno al Sole
Conseguenze:
• Diversa durata del dì e della notte nei vari momenti dell’anno a causa dell’angolo dell’asse di rotazione (4 posizioni limite: equinozi e solstizi)
• Succedersi delle stagioni: la linea dei solstizi non coincide con quella afelio-perielio
• Diversa durata del giorno sidereo (stessa posizione della stella 23h 56m) e del giorno solare (tempo per percorrere 1/365 dell’orbita)
Solstizio estivo 21/06
Sole allo Zenit a 23°27’N (tropico del Cancro); circolo polare Sud non illuminato. Nel nostro emisfero il sole raggiunge la massima altezza possibile a mezzogiorno.
Equinozio d’autunno 22/09 // Equinozio di primavera 21/03
Sole allo Zenit all’equatore, circolo di illuminazione passa per i poli, giorno e notte sono alla massima durata;
Solstizio d’inverno c 22/12
Sole allo Zenit a 23°27’S (tropico del Capricorno), circolo polare Nord non illuminato. Emisfero Australe: il sole raggiunge la massima altezza a mezzogiorno.
Le stagioni dipendono dall’inclinazione dell’asse e non dalla distanza dal Sole. Semestre primavera-estate più lungo per la II legge di Keplero.
Stagioni meteorologiche: il giorno più caldo viene raggiunto per inerzia termica. Si impiega del tempo per aumentare la T dopo aver ricevuto i raggi solari.
Moti millenari
Moto doppio conico: in tempi molto lunghi l’asse terrestre descrive un movimento doppio conico in senso opposto alla rotazione dovute all’attrazione esercitate dal Sole e dalla Luna (T = 26.000 anni, 20 min ogni anno)
Terremoti
Ipocentro: punto in cui si libera l'energia è all'interno della Terra
Terremoto: serie di onde elastiche che si propagano attraverso la Terra causate dalla deformazione a frattura di masse
rocciose del sottosuolo. Le rocce sottoposte ad una forza si comportano in maniera elastica e si deformano fino al
raggiungimento del Limite di rottura. Dal punto più debole (ipocentro) si innesca una lacerazione e si crea una faglia
(lungo il piano le rocce possono scorrere). Se è gia esistente una faglia il sisma avviene quando l'energia accumulata è
sufficiente a battere la resistenza d'attrito.
Rimbalzo elastico: brusco ritorno delle masse rocciose in posizione di equilibrio, l'energia elastica si libera sotto forma
di calore e forti vibrazioni. Questi accumuli di forza sono causati dai movimenti della crosta e del mantello superiore.
Ciclo sismico
Pre sismico: deformazione elastica
Sismico: rottura
Post sismico: ritorno all'equilibrio
Onde longitudinali: (tipo suono) sono le più veloci, onde P (4-8 km/s ogni mezzo)
Onde trasversali: (tipo corda) variazione di forma, non di volume, onde S (2.3-4.6 no fluidi)
Onde superficiali: onde R (solo acqua) e L (orizzontalmente) sono più lunghe e più lente (epicentro)
La v e la direzione delle onde cambiano quando cambia la materia attraversata (onde dirette - onde di rimbalzo)
Sismogramma: registrazione del movimento con un sismografo. Nella prima parte troviamo onde P, nella seguente onde
P e S e infine R e L
Dromocrone: curve che indicano i tempi di propagazione di ogni tipo di onda in funzione della distanza
Posizione dell'epicentro (3 stazioni) ipocentro (10 stazioni)
Terremoti superficiali 0-70km, intermedi 70-300km, profondi 300-700km
Scala mercalli MSC: 12 gradi.
Isosisme: curve chiuse che delimitano i gradi della scala su carta
Intensità: valutazione degli effetti su cose, persone e suolo (isosisma esterna limita la zona colpita)
Scala Richter (M=log(a) + C*log(d) + D // a = A/a0 // d = distanza // C,D = parametri regionali)
Magnitudo di un terremoto: confrontiamo le ampiezze dell'onda sismica con A0 (standard) in log10 (1 grado: 30 volte)
Maremoto: collasso isole vulcaniche, grandi frane sottomarine, grandi eruzioni vulcaniche, terremoti. Onde lunghe, v =
500-900km/h, si alzano con l'abbassarsi del livello dell'acqua
Distribuzione dei terremoti:
- dorsali oceaniche: t. superficiali
- archi insulari del Pacifico/costa occidentale americana: tutti i tipi di terremoti, più superficiali lungo la costa, più
profondi verso i continenti (fosse oceaniche: anatessi)
- punti caldi: seguono le erruzioni vulcaniche e differente profondità (solitamente mai profondi)
Interno della terra: le onde P vengono rifratte (deviate). Studiando le traiettorie si differenziano le zone della crosta
(Moho), mantello-nucleo (Gutemberg), nucleo esterno-interno (Lehman). Le onde S non attraversano in nucleo esterno
fluido
Tettonica delle Placche
La tettonica delle placche spiega il sollevamento di catene montuose, la formazione di rocce, il vibrare sismico del
pianeta, i fenomeni di vulcanismo, la modifica di forma dei continenti e degli oceani.
Volume Terra: 1,083 * 10^21 m³ Densità media Terra: 5,52 g/cm³ Densità Crosta: 2,7 g/cm³
Crosta
Spessore continentale: c.a 35 km (fino a 70 km sotto le grandi catene montuose)
Spessore oceanico: c.a 10 km
Rocce continentali: granitotidi (c.a 2,7 g/cm³) ricche di SiO2
Rocce oceaniche: basiche (c.a 3 g/cm³) ricche di Fe, Mg, Ca
Alla base della crosta è presente la superficie (discontinuità) di Mohorovich (moho).
Mantello (82% Vol Terra)
Arriva fino a 2900 km di profondità dove troviamo la discontinuità di Gutemberg.
Aumenta la Pressione: da 9 kbar a 1400 kbar
Aumenta la Densità: da 3,3 g/cm³ a 5,6 g/cm³
Litosfera: da 0 a 70 km, crosta + mantello solido
Astenosfera: da 70 a 250 km, mantello parzialmente fuso (10%)
Mantello sup: da 250 a 400 km Olivina
da 400 a 700 km Spinello, silicati di Mg e Fe
oltre 700 km ossidi di Fe, Mg e Si
Nucleo (16% Vol Terra, ha raggio di 3470 km)
Aumenta la Pressione: da 1400 kbar a 3600 kbar
Aumenta la Densità: da 9,7 g/cm³ a 13 g/cm³
Nucleo esterno, fuso
Arriva fino a 5170 km di profondità dove troviamo la discontinuità di Lehmann.
Nucleo interno solido
Presenza di Ferro puro + 5% di Nichel (+ Silicio, Zolfo per giustificare la densità relativamente bassa)
Flusso di calore
Flusso termico di circa 0,006 W/m²
Energia liberata in un anno 50 volte superiore di quella liberata da terremoti + vulcani.
Isotopi radioattivi: l'energia cinetica delle particelle emesse dagli isotopi radioattivi che decadono (N14 – C14) produce
calore.
Correnti convettive: sotto le dorsali oceaniche materiale più fluido e più caldo libera calore aumentando il flusso
termico locale. All'interno del mantello le rocce profonde – divenute più calde per il decadimento radioattivo - si
muovono verso l'alto (qualche cm/anno) mentre masse di rocce vicine alla crosta divenute più fredde scendono.
La temperatura interna della Terra
La temperatura all'interno della Terra aumenta di circa 30° C per ogni km di profondità (gradiente geotermico).
Curva geoterma (ascisse: km; ordinate: °C)
Nel mantello la curva del punto di fusione rimane al di sopra della geoterma, esclusa la fascia dell'astenosfera che si la
cui curva si avvicina molto e determina una parziale fusione delle rocce. In corrispondenza della discontinuità di
Gutemberg, il rapido aumento di P e D determina una curva del punto di fusione sempre sottostante alla geoterma
(nucleo esterno) fino alla discontinuità di Lehmann dove le rocce del nucleo interno sono solide (temp. Max 3400°C).
Il campo magnetico terrestre (esiste da almeno 3,5 miliardi di anni)
Il campo magnetico terrestre può essere definito solo parzialmente dipolare poichè una volta che i materiali magnetici
superano il punto di Curie (500°C) perdono il loro magnetismo permanente.
L'ipotesi sull'origine del campo geomagnetico è un modello simile a quello della dinamo ad autoeccitazione.
Una bobina di filo conduttore viene fatta ruotare all'interno di un campo magnetico, generando al suo interno una
corrente indotta che alimenta e mantiene attivo il campo (è necessario un magnete esterno per attivare il sistema).
Nel caso della Terra, il materiale conduttore in movimento (la bobina) è individuata nel nucleo esterno in metallo fuso,
mosso dai movimenti convettivi come quelli dell'astenosfera ma un milione di volte più veloci. Il magnetismo esterno
che ha dato il via potrebbe essere di origine solare.
Paleomagnetismo
Consente lo studio del campo magnetico terrestre del passato: molte rocce mantengono ancora una magnetizzazione
propria, indotta al momento della loro formazione.
Quando una lava si raffredda, i materiali sensibili al campo geomagnetico si magnetizzano, disponendosi in direzione
del campo (piccoli magneti permanenti). Se la roccia non viene nuovamente fusa la sua magnetizzazione rimane
inalterata per milioni di anni (indicazione del polo magnetico al momento della sua solidificazione).
Non sono i poli magnetici ad essersi spostati (sono circa nella stessa posizione rispetto all'asse di rotazione) ma sono i
continenti ad essere migrati e ciò giustifica il fatto che due rocce datate lo stesso periodo indicano due distinte posizioni
del poli.
Alcune rocce risalenti alla disposizione attuale dei continenti presentano una direzione del campo opposta. Si sono
infatti susseguite diverse inversioni di polarità, da normale (come oggi) con il campo orientato verso il Polo Nord, a
inverse. Scala stratigrafica paleomagnetica.
La struttura della crosta
Nella crosta continentale sono presenti rocce tra oggi e 4 miliardi di anni fa (struttura più antica), nella crosta oceanica
sono presenti rocce fino a 190 milioni di anni fa (struttura giovane).
La crosta oceanica (composizione regolare):
sottile strato di sediementi non litificati (non compattati e induriti)
considerevole spessore di basalto (rocce magmatiche effusive)
considerevole spessore di gabbro (rocce magmatiche intrusive)
La Moho segna il passaggio alle rocce ultrabasiche (peridotiti) del mantello
La crosta continentale (composizione eterogenea):
in superficie troviamo rocce sedimentarie, magmatiche e metamorfiche
in profondità rocce metamorfiche di alta temperatura (assenza di acqua)
La crosta continentale ha avuto una complessa evoluzione dominata dall'orogenesi (formazione di grandi catene
montuose). Le aree cratoniche (più antiche) appaiono oggi come ampie pianure poco bombate, costituite da ammassi di
rocce ignee e metamorfiche (scudi) ricoperte da rocce sedimentarie di età più recente (tavolati). Nelle aree orogeniche
(più giovani) il processo di orogenesi non è ancora concluso e non è stata raggiunta la stabilità delle aree cratoniche.
Isostasia: tendenza della crosta a raggiungere una posizione di equilibrio attraverso il galleggiamento sul mantello
grazie alla minore densità. Maggiore è l'altezza della crosta, maggiore sarà il suo sprofondamento (es: iceberg).
La deformazione del mantello solido è motivata dal fatto che una forza esercitata per tempi lunghissimi provoca una
deformazione plastica.
L'espansione dei fondali oceanici
Circa 200 milioni di anni fa i continenti formavano un supercontinente Pangea circondato da un solo oceano Pantalassa.
La deriva dei continenti smembrò la Pangea fino a farle ottenere la disposizione attuale (T. di Wegener).
Prove geografiche e geologiche: Wegener vide una notevole somiglianza tra le linee di costa dell'Africa e dell'America
del Sud. Ipotizzò allora che in origine le terre emerse formassero la Pangea.
Prove paleontologhiche: negli strati sediementari di fine Era paleozoica (260 milioni) del Brasile e del Sud Africa
vengono rinvenuti gli identici resti di un piccolo rettile e di una pianta; i resti della pianta si trovano anche in India,
Australia e Antartide. In Età mesozoica (100 milioni) i depositi e le faune fossili appaiono radicalmente diversi nei due
continenti.
Prove paleoclimatiche: rocce elaborate da ghiacciai continentali affiorano in Africa, Brasile e India, luoghi dove il
clima oggi è tutt'altro che glaciale; giocimenti di carbone (originati da forste) si trovano in Antartide e Australia.
La teoria di W. Non dimostrava sotto quali forze la deriva dei continenti ebbe luogo. Nel XX secolo, trivellazioni
oceaniche dimostrarono che la crosta oceanica è in continua evoluzione (qualche cm/anno).
Le dorsali oceaniche corrispondono ad una lunghissima fascia di crosta ampia 3-4 km ed elevata 2-3 km rispetto ai
fondali. Al centro di questa catena troviamo una depressione di 1,5-3 km (rift valley). Un sistema trasversale di faglie
divide in diversi segmenti le dorsali oceaniche (faglie trasformi). È anche presente il movimento longitudinale delle
faglie che origina terremoti. Lungo le dorsali fuoriesce lava che solidifica a cuscino, ampliando la superficie della crosta
oceanica. Il fenomeno è dovuto ai movimenti convettivi del mantello e la fusione delle rocce che risalgono verso la
superficie è dovuta ad una diminuzione della pressione litostatica. Nuove faglie taglieranno le rocce appena solidificate
e altro magma continuerà ad affluire.
Le fosse abissali sono depressioni del fondale relativamente strette, molte delle quali raggiungono profondità di 10 km.
L'attività vulcanica è sistematicamente presente, localizzata ad una certa distanza dalla fossa dove si individua un arco
vulcanico.
Se la fossa fiancheggia il margine di un continente, lungo il confine di questo saranno presenti vulcani (Ande).
Se la fossa è in pieno oceano, parallelamente ad essa si osserva un arco di isole vulcaniche (isole Marianne).
Il vulcanismo lungo le fosse è altamente esplosivo, magmi molto ricchi di gas e vapori, magma acido e poco viscoso.
I sistemi arco-fossa sono accompagnati da fenomeni sismici, i cui ipocentri determinano il piano di Benioff (parte della
crosta oceanica che s'inabissa con angolo tra 30°-70° rispetto alla superficie terrestre).
