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La terra: La macchina terra, I moti della terra La macchina terra: motore interno, motore esterno, deriva dei continenti, tettonica a zolle, antiche mappe del mondo. La terra può essere paragonata ad una gigantesca macchina azionata da due motori: 1. Il motore interno, azionato dall'energia termica della Terra, produce il ciclo delle rocce, la riparazione della crosta, il sollevamento delle montagne e la deriva dei continenti. La terra è divisa in tre parti fondamentali: nucleo, mantello (di magma fluido e viscoso che diventa più scorrevole in profondità), e crosta. Nel mantello si formano enormi circuiti convettivi che funzionano come tapis roulants, che trascinano la crosta. Esso contribuisce a mantenere il ciclo delle rocce, dovuto sia alle forze disgregatrici dell'erosione, sia alle forze riparatrici dovute al calore interno della terra. Hutton escogitò una teoria ciclica che spiegava la nascita e la scomparsa delle montagne in quattro fasi:
2. Il motore esterno, azionato dall'energia del Sole, produce il ciclo dell'acqua e l'erosione della crosta solida. Il flusso ininterrotto di energia solare mette in moto una macchina termica perpetua: la circolazione atmosferica e il ciclo dell’acqua. L’energia fornita dal Sole crea un dislivello termico, essa infatti scalda alcuni oggetti e non altri. I raggi solari scaldano più o meno la Terra provocando la formazione di moti convettivi e dei venti. Affinché si abbia un vero e proprio motore, è necessario che il sistema termodinamico ceda una certa quantità di calore a una sorgente fredda. In questo caso la sorgente fredda è rappresentata dallo spazio cosmico. Dunque la Terra da un lato riceve energia dal Sole, ma dall’altro essa irraggia energia che si disperde nell’immenso spazio cosmico. La parte della Terra che via via si affaccia vero il Sole si riscalda, ma quella non illuminata si raffredda, perché emette energia verso lo spazio. Il clima temperato della Terra deriva dall’equilibrio tra queste due sorgenti. Cosa accade se la Terra non può più raffreddarsi? Consumando una quantità sempre maggiore di combustibili, l’umanità immette nell’atmosfera quantità crescenti di anidride carbonica. Questa forma intorno alla terra una specie di serra (effetto serra ) che lascia entrare i raggi del Sole ma assorbe la radiazione infrarossa che la Terra emette verso lo spazio cosmico. Continuando così la Terra tenderà a riscaldarsi sempre di più e il suo motore comincerà a girare con sempre maggiore difficoltà. I due motori lavorano ingranando insieme in un unico sistema che produce continuo scambio di materia tra l'atmosfera, la crosta e il mantello. Su questa complessa macchina agiscono cicli incessanti. L'attuale struttura della Terra è frutto di una successione di eventi accaduti in tempi lunghissimi.
Il fisico tedesco Wegener, notando che il profilo delle coste occidentali dell'Africa pareva potersi incastrare perfettamente in quello delle coste orientali del continente sudamericano, elaborò un'interessante ipotesi. Fino a 200 milioni di anni fa secondo Wegener esisteva un'unica grande terra emersa, il Pangea, circondata da un unico immenso oceano, detto Panthalassa. Dalla divisione del supercontinente Pangea si sarebbero formati i vari continenti che lentamente, se ne sarebbero andati alla deriva, cioè iniziarono a spostarsi lentamente verso ovest. Wegener tuttavia non trovò una spiegazione per il distacco dei continenti, ma aprì la strada a studi successivi. Solo dopo la seconda guerra mondiale, grazie alle nuove attrezzature per facilitare la navigazione dei sottomarini nucleari (si deve purtroppo sottolineare come ogni guerra abbia dato un enorme impulso alle innovazioni tecnologiche), si scoprì che sui fondi oceanici vi è fuoriuscita continua di magma, materiale roccioso fuso ad alta temperatura. I fondi oceanici, in corrispondenza dei quali la crosta terrestre è molto sottile, sono solcati da rilievi allungati, detti dorsali oceaniche; esse si snodano lungo la linea mediana che separa un continente dall'altro. Fra le principali ci sono la dorsale medio-atlantica, quella pacifico-antartica, la medio-indiana, l'indiana-antartica e la dorsale delle Kerguelen. Il magma che fuoriesce si raffredda e sospinge lateralmente il materiale già esistente allontanandolo dal centro della dorsale. In questo modo i fondali oceanici si allargano continuamente, si espandono (teoria dell'espansione del fondo oceanico). Questo processo ha causato lo spaccamento della Pangea e il formarsi dei vari continenti, i quali sono tuttora in movimento. Fu così confermata la teoria di Wegener, però con una modifica essenziale: non sono i continenti a muoversi ma vaste aree della crosta terrestre, i cui confini coincidono con le dorsali medio-oceaniche. Queste aree vengono dette zolle o placche, e simili a enormi zattere "galleggiano" sulla parte esterna del mantello trasportando i continenti.
La tettonica è la parte della geologia che studia movimenti e deformazioni della crosta terrestre. La crosta terrestre è suddivisa in placche contigue, alcune delle quali sono più spesse e sostengono i continenti, altre, più sottili formano i fondi oceanici. Queste placche solide si muovono separatamente l'una dall'altra, perché sono spostate dalle correnti convettive che esistono all'interno del materiale fluido del mantello, correnti circolari che da un lato salgono verso la crosta, dall'altro scendono in profondità, ruotando come giganteschi anelli in senso verticale. Nei punti in cui la corrente convettiva arriva fino alla crosta, questa si spacca: il materiale che sale dal mantello spinge e fa allontanare i margini della frattura, si forma nuova crosta che si aggiunge ai margini. E' il caso delle dorsali oceaniche. Anche nei punti in cui la corrente convettiva scende in profondità la crosta terrestre si spacca, però questa corrente tende ad avvicinare i due margini della frattura e a portare verso il basso il materiale della crosta, riassorbendolo e distruggendolo col calore della crosta. Questo è il caso delle fosse oceaniche. La crosta della terra è dunque in continuo movimento: le placche da un lato si accrescono con nuovo materiale, dall'atro vengono distrutte; da un lato si allontanano mentre dall'altro si avvicinano, trascinando con sé i continenti. Se due zolle slittano l'una accanto all'altra e non vi è né produzione, né distruzione di materia, la linea di contatto viene detta faglia: un esempio è la faglia di Sant'Andreas in California. Le antiche mappe del mondo La terra è un pianeta in evoluzione, le fasi della frammentazione e dell'unificazione si alternano in continuazione; tre sono state di enorme importanza: - Una fase antichissima di frammentazione di un supercontinente, risalente a 700 milioni di anni fa, che riuniva tutte le terre emerse ancora prive di vita; si sono formate molte zolle diverse da quelle attuali. - Una graduale riunificazione di tutte le terre emerse in un unico supercontinente, il Pangea con notevoli conseguenze sull'evoluzione della vita (molte specie marine sono rapidamente scomparse, mentre si sono affermati i grandi dinosauri), anche gli oceani si sono riuniti in un unico mare, il Panthalassa . - La terza fase è di nuovo di frammentazione: il Pangea si spacca in due supercontinenti, il Laurasia e il Gondwana. Quest'ultimo cominciò a frammentarsi: si sviluppò una frattura a Y che lasciò libera l'India e che innescò il meccanismoche doveva poi isolare la massa dell'Africa e dell'America meridionale da quella dell'Antartide e dell'Australia. Essi poi si frammentano in 6 parti corrispondenti più o meno a quelle attuali. In questo periodo si estinguono i dinosauri. Da 65 milioni di anni le zolle vanno verso le posizioni attuali. La più importante fusione è stata quella tra l'India e l'Eurasia. Dal continente meridionale si stacca però l'Australia, per cui il numero dei continenti resta immutato. Il moto di rotazione Il moto di rotazione è il movimento che la terra compie girando su se stessa, come fa una trottola, attorno ad un asse detto asse terrestre, in senso antiorario, da ovest a est. L'asse terrestre è perpendicolare al piano dell'equatore, esso incontra la superficie terrestre in due punti: il polo Nord o artico ed il polo sud o antartico. La terra compie un giro completo in un giorno. La conseguenza di questo moto di rotazione è il movimento apparente della sfera celeste e quindi delle stelle, della luna e del sole, che danno l'impressione di muoversi attorno a noi. Ciò porta convenzionalmente a parlare di sole che sorge ad oriente e tramonta ad occidente. Un'altra conseguenza è l'alternarsi del dì e della notte. I raggi del sole, provenendo da enorme distanza, arrivano paralleli sulla terra illuminandone solo la metà. La linea immaginaria che separa la zona illuminata da quella scura si dice circolo di illuminazione, esso si sposta continuamente.
Il moto di rivoluzioneIl movimento che la terra compie, da ovest verso est, attorno al sole, descrivendo un'orbita lunga circa 930 milioni di chilometri detta eclittica. Essa rappresenta l'intersezione del piano dell'orbita (piano dell'eclittica) con la volta celeste e indica anche la linea immaginaria descritta dal moto apparente del Sole attorno alla terra. Il moto di rivoluzione viene compiuto in circa 365 giorni e viene detto anno: durante tale moto l'asse terrestre si mantiene sempre parallelo a se stesso, cioè resta orientato sempre nello stesso modo, e forma con le retta normale al piano dell'eclittica un angolo di 23°30'. Conseguenza del moto di rivoluzione e dell'inclinazione dell'asse terrestre sono l'alternarsi delle stagioni e la diversa durata del giorno e della notte, nel corso di un anno, a seconda della distanza dai poli. Infatti, non essendo l'asse terrestre perpendicolare al piano dell'orbita, il circolo di illuminazione passa per i poli terrestri solo due volte l'anno, il 21 marzo e il 23 settembre. Solo in questi giorni il dì ha la stessa durata della notte in tutta la terra. Il 21 marzo è l'equinozio di primavera che, nell'emisfero settentrionale, segna l'inizio della primavera. Nell'arco di tre mesi, la terra, percorrendo la sua orbita, si avvicina all'afelio (punto di massima distanza dal sole) e la parte illuminata aumenta sempre più nell'emisfero settentrionale: il dì diventa più lungo della notte. Il 21 giugno invece è detto solstizio d'estate, e nell'emisfero settentrionale si ha la durata massima del dì rispetto alla notte. Il sole è perpendicolare al tropico del Cancro. Proseguendo nel moto di rivoluzione, la terra si allontana dall'afelio e la parte illuminata incomincia a diminuire. Si arriva al 23 settembre, quando di nuovo il circolo di illuminazione passa per i poli e i raggi del sole sono perpendicolari all’Equatore. Si ha ancora la stessa durata del dì e della notte: siamo all’equinozio d’autunno. Nell’arco di altri tre mesi la terra, percorrendo la sua orbita, si avvicina al perielio e la parte illuminata diventa sempre minore nell’emisfero settentrionale; il dì diventa più corto della notte. Il 21 dicembre si ha la durata minima del dì rispetto alla notte; è il solstizio d’inverno. Il sole è perpendicolare al tropico del Capricorno. Proseguendo il suo moto di rivoluzione, la terra si allontana dal perielio, la parte illuminata ricomincerà ad aumentare così come la durata del dì. In tre mesi la terra si riporterà all’equinozio di primavera (21 marzo) e avrà compiuto un’intera orbita. |