183 - Le parole delle Scienze 4: la Terra (con lezioni semplificate)

LA TERRA

La Terra è un piccolo pianeta in mezzo a un grandissimo numero di corpi celesti, ma ha qualcosa di molto speciale: permette la vita all’uomo e agli altri esseri viventi.

Sulla Terra distinguiamo 4 elementi differenti:

1-     l’idrosfera (cioè le acque che ricoprono gran parte della superficie terrestre)

2-     l’atmosfera (cioè il miscuglio di gas che avvolge il pianeta, ossia l’aria)

3-     la litosfera (cioè lo strato di materiali solidi che riveste tutta la superficie terrestre e che si trova anche sotto agli oceani)

4-     la biosfera (cioè l’insieme degli organismi che popolano le acque, l’aria e la terraferma).

Idrosfera	Atmosfera
Litosfera	Biosfera

Questi 4 elementi sono in delicato equilibrio tra loro e si rinnovano di continuo; tutti dipendono dall’energia che proviene dal Sole.

L’IDROSFERA

L’idrosfera è l’insieme delle acque che sono presenti sulla Terra. Essa è un’immensa riserva (circa 1.350 milioni di chilometri cubi) formata

-         per il 97% dall’acqua salata dei mari e degli oceani

-         per circa il 2% dall’acqua allo stato solido dei ghiacciai e delle calotte polari

-         per meno dell’1% dall’acqua dolce dei laghi, dei fiumi, dei ruscelli e dei depositi sotterranei.

Due terzi della superficie terrestre sono ricoperti dalle acque di mari e oceani. Gli oceani sono enormi bacini di acqua salata che circondano i continenti. I mari sono bacini più piccoli racchiusi all’interno dei continenti.

L’oceano Atlantico sulle coste del Portogallo

Il mar Mediterraneo sulle coste della Spagna

Le acque dei mari e degli oceani hanno una elevata salinità, cioè hanno un contenuto di Sali molto maggiore di quello presente nelle acque che si trovano sui continenti.

La salinità non è uguale in tutti i mari e oceani: è più elevata nei mari chiusi che si trovano in luoghi caldi, è meno elevata nelle masse oceaniche delle regioni fredde.

Mari e oceani differiscono anche per la temperatura, ma solo nella fascia superficiale (fino a circa 200 metri di profondità), perché al di sotto la temperatura è quasi costante. In superficie la temperatura varia in base alla latitudine, alla profondità del mare e alla presenza di correnti marine: vicino all’equatore le acque sono più calde e mantengono la stessa temperatura per tutto l’anno; andando verso i poli diventano più fredde e la temperatura cambia con le stagioni; vicino ai poli l’acqua di superficie può scendere sotto i 0°C e si forma uno strato di ghiaccio, chiamato banchisa (nell’immagine qui sotto puoi vedere la banchisa polare in 4 forme diverse).

Le acque dolci sono quelle presenti sulla terraferma; si distinguono in

-         acque sotterranee

-         acque di superficie

-         ghiacciai

Le acque sotterranee sono quelle che, cadendo sulla Terra in forma di pioggia o neve, si infiltrano nel terreno, fino a quando incontrano uno strato di rocce impermeabili (cioè che non lasciano passare l’acqua) e formano così una falda acquifera.

    (nell’immagine vedi la formazione di una falda acquifera)

Le acque di superficie rimangono sopra il terreno e formano torrenti (cioè dei corsi d’acqua che rimangono asciutti per una parte dell’anno) o fiumi (quando hanno acqua per tutto l’anno). Oppure formano laghi, quando l’acqua si accumula nelle depressioni della superficie terrestre.

Un torrente asciutto

Il fiume Adige

Il lago di Scanno

I ghiacciai sono immensi depositi di neve ghiacciata, che si accumula al di sopra di una certa quota (= altezza, o meglio, altitudine), chiamata limite delle nevi perenni: è quella quota oltre la quale la neve non si scioglie mai per tutto l’anno. Questo limite raggiunge i 4.000-5.000 metri vicino all’equatore, scende a quota 0 (cioè il livello del mare) ai poli.

Ghiacciaio sul Kilimangiaro

Il ghiacciaio dell’Everest

Ghiacciaio in Antartide

L’ATMOSFERA

L’atmosfera è l’involucro di gas, alto più di mille chilometri, che avvolge la Terra. È costituito per il 78% da azoto, per il 21% da ossigeno, per il restante 1% da argon, anidride carbonica e altri gas. Nell’atmosfera c’è sempre inoltre una certa quantità di vapore acqueo, chiamato umidità.

L’atmosfera è legata alla Terra dalla forza di gravità, che è più forte vicino al suolo e più debole mano a mano che ci si allontana dalla superficie terrestre; per questo l’atmosfera è più densa e pesante vicino alla superficie terrestre, più rarefatta e leggera in alto.

Per la sua diversa composizione e temperatura l’atmosfera è stata divisa in strati, come puoi vedere nell’immagine.

L’atmosfera ha un peso che preme sulla superficie terrestre: si chiama pressione atmosferica e corrisponde alla forza che una colonna d’aria alta come l’atmosfera esercita su un metro quadrato di superficie terrestre.

La pressione atmosferica si misura con uno strumento chiamato barometro e varia

- con l’altitudine (più si va in alto, più la pressione diminuisce)

- con la temperatura (più la temperatura è calda, più la pressione diminuisce)

- con l’umidità (più l’aria è umida, più la pressione diminuisce).

LA LITOSFERA

La litosfera è lo strato solido che costituisce la parte più esterna della Terra.
Il suo spessore varia dai 30 ai 100 chilometri, ma sui fondali degli oceani è solo di 5-15 chilometri: rispetto al diametro della Terra (circa 13.000 chilometri) è uno strato davvero sottile.

La litosfera è costituita da minerali, cioè materiali di composizione chimica definita, che si possono trovare in cristalli da soli (per esempio l’oro, i diamanti, il salgemma, il quarzo), oppure aggregati tra loro in forma di rocce, composte da minerali diversi.

Se la litosfera è sottile, ancora più sottile è il suolo, un miscuglio di materiali minerali, resti e scarti di esseri viventi, acqua e aria, che è quella parte di litosfera su cui vivono gli uomini e gli altri esseri viventi.

Un suolo si forma in un periodo di tempo molto lungo: da cento a mille anni.

Si forma quando le rocce (chiamate rocce madri) si disgregano (= si rompono) per azione del vento, della pioggia e degli sbalzi di temperatura; su questo materiale possono incominciare a crescere forme viventi. Quando poi su questo materiale si depositano e si consumano parti morte di piante e animali, si forma uno strato superficiale di materiali organici (chiamato humus) che rende il suolo più fertile e permette all’uomo di praticare l’agricoltura.

Il suolo è costituito da strati, chiamati orizzonti. Per approfondire l’argomento, vedi l’immagine.

IL TEMPO E IL CLIMA

Ogni giorno noi vediamo che tempo atmosferico fa (se c’è il sole, se piove o nevica, se c’è vento, eccetera), cioè riconosciamo le condizioni atmosferiche del cielo.

Le condizioni atmosferiche sono i valori di temperatura, umidità dell’aria e pressione in un dato momento. Le variazioni di questi valori provocano i fenomeni meteorologici. Essi sono studiati dai meteorologi, per verificare la situazione immediata del tempo atmosferico, ma anche per fare previsioni sull’andamento del tempo atmosferico. Le carte del tempo (come quella qui sotto) sono realizzate proprio per le previsioni del tempo che vediamo nei giornali o in televisione.

Per questo gli studiosi distinguono le condizioni atmosferiche in 2 gruppi:

-         il tempo

-         il clima.

Il tempo è l’insieme delle condizioni atmosferiche in un determinato luogo e in un dato momento, o in un breve periodo.

Il clima è l’andamento delle condizioni atmosferiche in un determinato luogo in un lungo periodo di tempo, almeno 30 anni.

Il clima è molto importante per la vita e l’ambiente, perché determina il tipo di animali e vegetali che possono vivere in un luogo.

LA TEMPERATURA DELL’ARIA

La temperatura dell’aria è data dal Sole in primo luogo, ma anche dall’atmosfera (che riflette o assorbe parte dei raggi solari) e dal suolo (che assorbe e poi rilascia le radiazioni solari).

La temperatura dell’aria è diversa nei vari luoghi della Terra; questa diversità dipende da 4 fattori:

1-     la latitudine (dall’equatore ai poli la temperatura diminuisce)

2-     le ore di luce (ossia le stagioni: le giornate con più ore di luce permettono al Sole di riscaldare più a lungo e quindi di più)

3-     l’altitudine (più aumenta, più la temperatura diminuisce)

4-     la distribuzione delle terre e delle acque (poiché di giorno il terreno si scalda più rapidamente dell’acqua, ma di notte ugualmente si raffredda più rapidamente e, viceversa, poiché l’acqua si scalda e si raffredda più rapidamente del terreno, succede che nelle terre vicine a un mare o a un lago l’estate è più fresca e l’inverno più caldo rispetto alle terre lontane dal mare).

L’UMIDITÀ DELL’ARIA

L’umidità atmosferica indica la quantità di vapore acqueo contenuto nell’aria.

Il vapore acqueo che può essere presente nell’aria varia a seconda della temperatura: se la temperatura dell’aria si abbassa, una parte del vapore è soggetta a condensazione [si può dire anche che una parte del vapore condensa] , cioè ritorna allo stato liquido.

In particolare, quando la temperatura del suolo o dell’aria scende rapidamente, soprattutto di notte, la condensazione del vapore acqueo può avvenire in 3 modi:

1-     in forma di rugiada (quando la temperatura del suolo non è inferiore a 0°C)

2-     in forma di brina (quando la temperatura del suolo è inferiore a 0°C)

3-     in forma di nebbia (quando, oltre al suolo, si raffredda anche l’aria)

Rugiada

Brina

Nebbia

LA PRESSIONE ATMOSFERICA

La differenza di temperatura nell’aria provoca di continuo un movimento di masse d’aria; infatti l’aria più calda e umida degli strati bassi sale verso l’alto, si raffredda e ridiscende lasciando il posto ad altra aria calda.

Quando l’aria calda e umida sale e si raffredda, il suo vapore acqueo condensa: così si formano le nubi (o nuvole).

Una nube è formata da goccioline d’acqua o da cristalli di ghiaccio così leggeri che possono restare in aria. Ma se il vento le fa scontrare tra di loro, esse si uniscono, si ingrossano, diventano più pesanti e cadono, sottoforma di pioggia (nel caso delle goccioline) o di neve (nel caso dei cristalli di ghiaccio). I cristalli di ghiaccio possono ingrossare così tanto da cadere in forma di chicchi di ghiaccio anche molto grandi: la grandine.

Pioggia

Neve

Grandine

I VENTI

Poiché la pressione atmosferica sulla Terra non è costante, ci sono sempre sul nostro pianeta aree in cui la pressione è più alta e aree in cui è più bassa.

Le aree in cui la pressione atmosferica è più alta si chiamano aree anticicloniche: qui l’aria è più fredda e secca.

Le aree in cui la pressione atmosferica è più bassa si chiamano aree cicloniche: qui l’aria è più calda e più umida.

Quando due masse d’aria a pressione diversa si trovano vicine, l’aria dell’area anticiclonica si sposta sulla superficie terrestre verso l’area ciclonica, spingendola verso l’alto. Questi movimenti dell’aria si chiamano venti.

I principali tipi di vento sono:

- le brezze

- i venti periodici

- i venti costanti.

Le brezze sono venti leggeri che spirano (= soffiano) nelle coste marine e lacustri (= dei laghi), cambiando direzione tra il giorno e la notte, a causa della diversa rapidità di riscaldamento del suolo e dell’acqua. Di giorno si chiamano brezze di mare, di notte si chiamano brezze di terra.

Per capire come succede, guarda l’immagine seguente:

I venti periodici hanno origine sempre per la diversa rapidità di riscaldamento del suolo e dell’acqua, però coinvolgono aree molto vaste della Terra.

L’esempio più conosciuto di venti periodici è quello dei monsoni; nell’immagine seguente puoi vedere come funzionano e quali conseguenze portano:

Il monsone estivo: soffia dall’Oceano Indiano verso la terraferma (India, Indocina e Cina meridionale) portando molta umidità e abbandonati piogge.
Il monsone invernale: soffia dalla terraferma all’Oceano Indiano e porta aria secca, poiché l'umidità viene scaricata in mare.

I venti costanti si chiamano così, perché spirano sempre nella stessa direzione. Interessano ampie regioni della Terra e sono causati dal riscaldamento solare, che è diverso a seconda della latitudine e crea così differenze di pressione tra le regioni equatoriali e quelle polari.

Tra i più importanti venti costanti ci sono gli alisei. [Per approfondire, vedi l'immagine seguente]

LE CORRENTI OCEANICHE

Anche l’acqua degli oceani, come l’aria, si muove in continuazione, mediante le correnti oceaniche, che sono come degli immensi fiumi che scorrono negli oceani. Ciò dipende dal vento, dalla diversa temperatura dell’acqua e dalla diversa salinità degli oceani.

Ci sono correnti fredde (quando la massa d’acqua che si muove ha temperature più basse rispetto all’acqua che c’è vicino) e correnti calde (quando la massa d’acqua ha temperature più elevate).

In maniera semplificata si può dire che le correnti calde hanno origine all’equatore e si spostano verso i poli, mentre le correnti fredde viceversa.

Le correnti oceaniche e i venti sono elementi molto importanti per il clima: le correnti oceaniche possono modificare le temperature di un’area, i venti, trasportando umidità, regolano le precipitazioni di un’area.

I MINERALI

I minerali sono sostanze naturali allo stato solido, con una composizione chimica definita e costante. Gli atomi o e molecole che formano i minerali sono disposti in modo regolare e ordinato, infatti si trovano in forma di cristalli, cioè con una forma geometrica esterna ben definita, più o meno regolare (cubo, ottaedro, romboedro, ecc.).

Cristalli di quarzo

Cristalli di ametista

Questa forma regolare dei minerali dipende dal modo in cui i minerali si formano, che sono due:

1-     la cristallizzazione per raffreddamento (la sostanza che compone i minerali è inizialmente liquida o allo stato di vapore e diventa solida raffreddandosi)

2-     la cristallizzazione per precipitazione (la sostanza minerale è sciolta in acqua, la quale evapora o si raffredda, mentre la sostanza si deposita lentamente).

I minerali più diffusi (più del 90%) sono i composti del silicio (Si), che infatti si chiamano silicati.

Gli altri minerali sono in totale meno del 10%, ma sono molto importanti, perché sono materie prime per l’industria; tra essi l’oro, il rame, il mercurio, lo zolfo, il gesso, la bauxite.

Rame

Zolfo

LE ROCCE

Le rocce sono aggregati (= insiemi) di minerali che formano la crosta terrestre. Le rocce sono diverse per composizione (cioè per il tipo e la percentuale di minerali che contengono) e per struttura (cioè per la forma, le dimensioni e la disposizione dei minerali che contengono).

Poiché la composizione e la struttura dipendono dal modo in cui le rocce si sono formate, si distinguono 3 grandi gruppi di rocce:

1-     le rocce ignee (o magmatiche)

2-     le rocce sedimentarie

3-     le rocce metamorfiche

Le rocce ignee hanno origine dal raffreddamento di materiali che si trovano allo stato fuso (magma) nelle profondità della Terra. Esse possono raffreddarsi sottoterra (in questo caso si chiamano rocce intrusive) o quando fuoriescono dai vulcani (in questo caso si chiamano rocce effusive).

La più diffusa tra le rocce intrusive è il granito, la più diffusa tra le rocce effusive è il basalto.

Rocce granitiche in Arizona (USA)

Rocce basaltiche in Irlanda

Le rocce sedimentarie hanno origine dalla distruzione di altre rocce a causa dell’acqua o del vento, che le riducono in piccoli ciottoli di ghiaia o in granelli di sabbia.

Questi vengono trasportati e depositati nei laghi, nei mari o nelle pianure e vengono compressi (= schiacciati) dagli strati che si accumulano un po’ alla volta uno sopra l’altro, dando origine a nuove rocce, chiamate appunto sedimentarie.

Spesso, mentre si formano, le rocce sedimentarie inglobano i resti di organismi morti, che lentamente si trasformano in fossili e che noi possiamo ritrovare (magari solo in forma di traccia o di impronta) anche dopo milioni di anni.

I fossili di due pesci vissuti 50 milioni di anni fa, conservati al Museo dei Fossili di Bolca (Verona)

Le rocce metamorfiche hanno origine da rocce preesistenti, che vengono trasformate (ricorda che metamorfosi significa proprio trasformazione) da temperature molto elevate (per esempio se si trovano a contatto con il magma di un vulcano) o da pressioni molto intense, provocate da depositi di rocce che si trovano al di sopra.

Il marmo, per esempio, è una roccia metamorfica originata da rocce calcaree sottoposte a temperature elevate.

Come hai visto, le rocce si trasformano in continuazione: vengono erose, compresse, fuse, risolidificate, eccetera.

Per questo si parla di un ciclo delle rocce, che puoi vedere schematizzato nel disegno seguente:

continua...