NOTIZIARIO

ANNO XII - NUMERO 34 (solo edizione web)
1° SEMESTRE 2004


Terra
Massa (kg)........................................................................5,97 x 1024
Diametro equatoriale (km)............................................................12.756,3
Densità media (kg/m3) ...................................................................5520
Velocità di fuga (m/sec)...............................................................11.190
Distanza media dal Sole (UA)................................................................1
Distanza media dal Sole (Km)......................................................149.600.000
Periodo di rotazione (lunghezza del giorno).......................................23h 56m 04s
Periodo di rivoluzione (giorni)........................................................365,26
Obliquità (inclinazione degli assi in gradi)............................................23,45
Inclinazione dell'orbita (gradi).........................................................0,00
Eccentricità dell'orbita (deviazione dal cerchio).......................................0,020
Temperatura media alla sommità delle nubi (K alla pressione di 1 bar)......................??
Albedo geometrica visuale (riflettività).................................................0,30
Componenti dell'atmosfera......77% Azoto, 21% Ossigeno, 2% Argon, Biossido di carbonio, Acqua

Tabella tradotta da The Nine Planets.

La Terra è il corpo celeste sul quale vivono gli uomini, attualmente l'unico del quale siamo certi sul quale esista la vita. E' il terzo pianeta del Sistema Solare per distanza dalla stella centrale e il quinto per dimensione. La Terra costituisce con Mercurio, Venere e Marte il gruppo di pianeti detti "terrestri" ("rocciosi") per le analogie nella struttura interna; di questo gruppo è il più grande e il più denso. Dista dal Sole mediamente circa 149 milioni di km e il suo unico satellite naturale è la Luna.

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Immagine 1 - La Terra vista dallo spazio (fonte NASA)

 

MITOLOGIA E COMPRENSIONE STORICA

Il nome del nostro pianeta trae origine dalla mitologia romana. Terra, "Tellus", era nell'antica Roma la personificazione della Terra nutrice, onorata talvolta sotto il nome di Terra Mater (Madre Terra), per lo più identificata con la dea ellenica Gaia.

I primi a studiare in maniera "scientifica" il nostro pianeta furono i filosofi greci del periodo ellenistico. Ad essi si devono molte delle brillanti intuizioni, poi verificate con gli attuali strumenti scientifici, sulla natura del mondo in cui viviamo. In particolare va ricordato che fu il filosofo greco Pitagora, il quale probabilmente aveva semplicemente riportato e codificato conoscenze o intuizioni risalenti all'antico Egitto e forse all'antica Mesopotamia, a diffondere nei circoli culturali l'idea che la Terra fosse tonda anzichè piatta. Inoltre un altro filosofo pitagorico, Filolao, già verso il 400 a.C. ipotizzava l'esistenza di un "Fuoco centrale" intorno al quale la Terra, al pari del Sole e degli altri astri, ruota, celato però alla nostra vista da una "antiterra".

Un altro passo fondamentale verso la comprensione del mondo in cui viviamo fu compiuto da Niklas Kopperniki (Niccolò Copernico) nel 16° secolo. Copernico, nel tentativo di migliorare i metodi di previsione del moto della Luna e degli altri astri, giunse alla notevole intuizione che la Terra è un pianeta al pari degli altri cinque noti sin dall'antichità: Mercurio, Venere, Marte, Giove, Saturno.

Egli supponendo che la Terra ruotasse su se stessa ed anche attorno al Sole potè giustificare in maniera semplice e convincente le traiettorie disegnate dai pianeti sulla volta celeste. Potè inoltre spiegare perchè Mercurio e Venere non si discostano mai più di tanto dal Sole.

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Immagine 2 - La sfera celeste che ha per centro la Terra (fonte CAST).

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Immagine 3 - La sfera celeste come viene vista da differenti latitudini terrestri (fonte CAST).

 

I MOTI DELLA TERRA

La Terra ruota attorno al Sole con un movimento detto di rivoluzione, descrivendo un'orbita ellittica di eccentricità 0,017. La distanza massima dal Sole è di 152 milioni di km, la minima è di 147 milioni di km, la media è di 149,6 milioni di km. La Terra ruota anche attorno a se stessa con un movimento detto di rotazione attorno a un asse inclinato sul piano dell'orbita (piano dell'eclittica o eclittica) di 23° 26' 32",19 (obliquità dell'eclittica).
La durata del moto di rivoluzione attorno al Sole è detta anno e ha valori diversi a seconda del riferimento utilizzato. L'anno siderale è di 365,256360 giorni. La Terra ruota anche attorno a se stessa; la periodicità del moto di rotazione, detta giorno, ha diversi valori a seconda del riferimento considerato. Il giorno siderale vero è di 23h 56m 4s,098904. Sia il moto di rivoluzione sia quello di rotazione avvengono in senso antiorario, se osservati dall'emisfero contenente il Polo Nord. La direzione istantanea dell'asse di rotazione descrive attorno alla normale all'eclittica (asse dell'eclittica) un cono di apertura pari all'obliquità dell'eclittica (inclinazione assiale: 23° 26' 32",19) in un periodo di circa 25.800 anni (moto di precessione).
L'asse terrestre è soggetto inoltre a delle piccole oscillazioni del periodo di 10,61 anni e di ampiezza massima pari a 9" ,22 attorno alla direzione media di rotazione. Per effetto dell'azione combinata della Luna, del Sole e dei pianeti l'inclinazione dell' asse terrestre può oscillare in un periodo di circa 40.000 anni tra 21 ° 55' e 24°18'. Al movimento medio dell' asse terrestre si sovrappongono piccole oscillazioni dell'asse istantaneo di rotazione, dovute al fatto che esso non coincide con l'asse di simmetria della Terra. La traiettoria del moto del polo, cioè del punto intersezione dell'asse istantaneo di rotazione con la superficie della Terra, è detta polodia.

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Immagine 4 - La rotazione della Terra attorno al proprio asse polare (fonte CAST).

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Immagine 5 - La posizione del Sole sulla Terra nelle diverse stagioni (fonte CAST).

 

LA FORMA E LE CARATTERISTICHE GENERALI

La Terra è, in prima approssimazione, una sfera rocciosa, coperta parzialmente da uno strato d'acqua avente uno spessore medio pari a circa 1/2.000 del suo raggio. È circondata da una tenue atmosfera la cui densità diminuisce gradualmente all'aumentare dell'altezza sul livello del mare. La Terra ha tuttavia una forma leggermente schiacciata, con un raggio polare di 6.356,912 km e un raggio equatoriale di 6.378,388 km. Per il calcolo delle dimensioni (massa, densità ecc.) si usa il valore medio del raggio di 6.371,229 km. Per gli studi geodetici e gravimetrici si assume come forma approssimata e come superficie di riferimento quella di un ellissoide di rivoluzione, con determinate costanti (valori degli assi) e come figura teorica quella del geoide.
L'accelerazione di gravità è di 9,78049 m/s2 all'Equatore, di 9,83221 m/s2 al polo e di 9,80629 m/s2 alla latitudine di 45 gradi. L'accelerazione di gravità media è di 9,80635 m/s2. La velocità di fuga è di 11,2 km/s; la massa è di 5,977 x 1027 kg, la densità è di 5,517 g/cm3. Dei circa 510,1 milioni di km2, costituenti l'area della superficie terrestre, 360,7 milioni sono occupati da distese acquee, mentre i rimanenti 149,4 milioni corrispondono a terre emerse.
La distribuzione delle masse acquee (convenzionalmente raggruppate negli oceani Pacifico, Atlantico e Indiano e nei mari da essi dipendenti) e delle terre emerse (convenzionalmente ripartite in continenti, i cui maggiori blocchi sono l'Eurasia (Europa più Asia), l'Africa, l'America, l'Australia e l'Antartide) è assai irregolare. Le masse acquee prevalgono nell'emisfero australe, ricoperto di acque per circa 1'85%; le terre emerse prevalgono nell' emisfero boreale, di cui formano circa il 40% della superficie complessiva. Le terre emerse, inoltre, occupano non solo una superficie, ma anche un volume assai inferiore a quello delle masse acquee. L'altitudine media delle varie parti del mondo è di appena 840 m, mentre, per il prevalere delle depressioni marine, la profondità media degli oceani è di circa 3.500 m. Nel nostro pianeta sono anche presenti sia masse glaciali, pari a circa il 10% delle terre emerse, sia vasti sistemi di acque scorrenti (fiumi) e di ampie distese occupate da acque dolci o salate (laghi).

Earth view from the space in 2006 summer solstice: 39 KB
       

Immagine 6 - La Terra vista dallo spazio il giorno del sostizio d'estate 2006, avvenuto alle 12:26 UT; l'inquadratura è stata presa dal satellite Eumelsat. Il terminatore si trova sulla costa occidentale (sia settentrionale sia meridionale) dell'Africa, quindi l'immagine fu presa qualche ora prima del momento esatto, indicativamente verso le sei UT del mattino (fonte Eumelsat).
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L'ORIGINE DELLA TERRA

L'origine della Terra è legata alla contrazione di una massa di materia originariamente gassosa che ha avuto inizio alcuni miliardi di anni fa. L'inizio della sua solidificazione non può però essere anteriore a 4,65 miliardi di anni fa. Si pensa che durante il primo periodo della sua vita la Terra abbia raggiunto temperature piuttosto alte come conseguenza dell'effetto combinato della contrazione gravitazionale della sua massa, dell'impatto di meteoriti (meteoriti, asteroidi e planetesimi) e del calore liberato dai radionuclidi (soprattutto quelli con emivita corta e cortissima). L'effetto dell'alta temperatura è stato quello di fonderne i componenti e riorganizzarne la struttura interna, in base alla densità dei suoi componenti, con i più leggeri rimasti in superficie e quelli più pesanti sprofondati al centro del pianeta. L'intenso irraggiamento nello spazio di energia termica durante le prime fasi dell'evoluzione terrestre fece scendere la temperatura in superficie attorno a valori inferiori a quelli di ebollizione dell'acqua, di modo che il vapore d'acqua presente nella primitiva atmosfera poté condensarsi e depositarsi sotto forma di acqua nelle depressioni della superficie esterna.
In base a varie teorie, però, si ipotizza che molta, se non gran parte, dell'acqua attualmente presente sul nostro pianeta provenga dall'impatto di comete, che come si sa' sono in gran parte composte di ghiacio d'acqua.

Immagine 7 - Un'area della Terra vista da un satellite in orbita: si vedono alcune terre emerse, un mare e nuvole (fonte NASA)

       
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E' palese che la Terra può essere studiata senza l'ausilio di navicelle spaziali. Eppure è solo grazie ad esse se nella seconda metà del ventesimo secolo siamo stati in grado di realizzare dettagliate mappe della superficie del nostro pianeta. Inoltre le immagini riprese dai satelliti metereologici sono di fondamentale importanza nella comprensione dell'evoluzione dei fenomeni atmosferici. I satelliti forniscono informazioni indirette anche sull'interno della Terra. Lo studio del loro moto, siano essi naturali o artificiali, per mezzo delle leggi della dinamica di Newton ci possono fornire una stima della massa della Terra. Note le dimensioni di quest'ultima si deduce facilmente la densità media del nostro pianeta. Tecniche analoghe vengono usate per calcolare la massa degli altri corpi del sistema solare.
Informazioni dirette sulla natura degli strati interni della Terra ci vengono forniti dallo studio del materiale lavico eruttato dai vulcani e dallo studio dei terremoti.

 

LA STRUTTURA E LA SUA COMPOSIZIONE

L'enorme massa della Terra determina nel suo interno una pressione elevatissima, la quale aumenta scendendo in profondità. A 800 km circa di profondità la pressione ha un valore di 300.000 atmosfere; alla base del mantello, cioè a 2.700 km di profondità, tocca il valore di 1.400.000 atm e raggiunge il massimo, circa 4.000.000 di atm, al centro della Terra. La Terra si comporta nel suo complesso come un corpo solido elastico di rigidità paragonabile a quella dell'acciaio. La rappresentazione della sua struttura è stata resa possibile oltre che dallo scavo di pozzi (ma solo a profondità poco maggiori di una decina di chilometri), dai dati derivanti dallo studio dei terremoti e da ipotesi di ordine chimico-fisico sulla probabile composizione del materiale terrestre. Lo schema comunemente accettato dalla comunità scientifica suddivide la Terra in tre (o quattro) zone o gusci concentrici: la crosta, il mantello, il nucleo (a sua volta suddiviso in nucleo esterno e nucleo interno).

Ricapitolando, quello che viene dato per assodato dai geologi è che la Terra internamente è suddivisa in vari strati, ciascuno dei quali con una distintiva conformazione chimica e sismica (le profondità espresse in Km):

	0    - 40	Crosta
	40   - 400	Mantello superiore
	400  - 650	Strato di transizione
	650  - 2900	Mantello inferiore
	2900 - 5150	Nucleo esterno
	5150 - 6378	Nucleo interno

La maggior parte della massa della Terra è concentrata nel mantello e nel nucleo. Di seguito viene riportata una tabella riepilogativa della distribuzione della massa sulla Terra; i valori riportati sono espressi in 1024 Kg:

	Atmosfera	0,0000051
	Oceani		0,0014
	Crosta		0,026
	Mantello	4,043
	Nucleo interno	1,835
	Nucleo esterno	0,09675

Earth view from the space phographed by Apollo 17 missione: 82 KB
       

Immagine 8 - La Terra vista dallo spazio fotografata dagli astronauti della missione lunare Apollo 17. Si vedono chiaramente l'Africa, l'Antartide e la penisola arabica (fonte NASA).

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LA CROSTA TERRESTRE

La crosta terrestre, o litosfera, costituisce la parte superficiale della Terra. E' circondata dall'atmosfera, è limitata inferiormente dalla discontinuità di Mohorovicic, di profondità variabile da luogo a luogo: mediamente 40 km sotto le masse continentali e 5-10 km sotto gli oceani. In corrispondenza dei continenti si possono distinguere tre strati: superiormente uno strato granitico spesso 10-20 km; uno strato intermedio a composizione gabbrica, oppure dioritica, di spessore variabile; uno strato basaltico che sotto le montagne può arrivare fino a 60-70 km di profondità. I due strati superiori e quello inferiore risultano separati da una zona di transizione detta "discontinuità di Conrad". (NdR: affermazione da verificare)
Lo strato granitico e quello intermedio diminuiscono notevolmente ai margini dei continenti e si annullano in corrispondenza degli oceani, dove si registra solo lo strato basaltico (ricco di silicio, ferro, alluminio, e magnesio) di spessore compreso tra 5 e 15 km.
Lo studio del modo in cui le varie masse rocciose sono disposte nella crosta è oggetto della tettonica, un'importante branca della geologia che vuole determinare le deformazioni e le dislocazioni subite dalle masse rocciose e risalire alle forze che le hanno determinate e le determinano. L'ipotesi migliore di tettonica è offerta dalla teoria, oggi quasi universalmente accettata, della tettonica a zolle, o tettonica a placche.
L'idea delle placche "erranti" fu originalmente proposta già nel 1912 dallo scienzato tedesco Alfred Wegener, anche se fu quasi completamente ignorata sino agli anni sessanta del XX secolo, quando le nuove tecnologie permisero misure dirette che iniziarono a spiegare quantitativamente il movimento delle zolle. La crosta terrestre è in lento e continuo movimento.

 

LE ZOLLE E I MARGINI

Le masse continentali e oceaniche sono suddivise in sei grandi blocchi, o zolle (dette pure placche), in movimento uno rispetto all'altro. Le interazioni tra le diverse zolle hanno determinato nel tempo i principali lineamenti della superficie terrestre su cui sono intervenuti e intervengono diversi agenti, endogeni ed esogeni, del modellismo geomorfologico. Oltre alle sei placche principali, corrispondenti alle zolle eurasiatica, africana, antartica, americana, pacifica e indoaustraliana, ve ne sono altre minori (zolle ellenica, turca, arabica, caribica, iraniana, delle Cocos, di Nazca, delle Filippine, delle Salomone, delle Figi, eccetera). Le zolle sono elementi rigidi in moto relativo sia tra loro sia rispetto allo strato sottostante alla loro base, il cosiddetto strato a bassa velocità, nell'ambito del mantello superiore. Le zolle, tutte a contatto tra loro, presentano margini di vario tipo, corrispondenti a diversi tipi di relazione tra zolla e zolla.

Si possono distinguere quattro tipi di margini.
Un primo tipo è quello che si realizza nelle dorsali oceaniche: si tratta di una zona lineare che separa zolle contigue in allontanamento (zolle divergenti). Lungo le fratture della crosta risale dal mantello materiale magmatico che forma nuova crosta oceanica, accrescendo così le zolle. Le dorsali, che occupano zone oceaniche (spesso medio-oceaniche), sono costituite da rilievi vulcanici e presentano un particolare magmatismo con formazione di vulcaniti basaltiche.
Un secondo tipo di margine è dato dalle faglie trasformi, superfici lungo le quali due zolle slittano spostandosi lateralmente senza variazioni della loro area superficiale. Non presentano attività vulcanica e sono caratterizzate da terremoti non profondi. Un esempio di tale tipo di comportamento è la faglia di St. Andreas in California.
Un terzo tipo di margine è costituito dalle zone di subduzione in cui la "vecchia" litosfera (lo strato esterno ricco di alluminio e alcali) viene spinta verso il basso nel mantello. Le zone di subduzione si hanno dove due zolle che si muovono l'una verso l'altra vengono a contatto: di solito la zolla oceanica si piega e s'infila sotto la zolla continentale, più spessa e stabile (zolle convergenti).
Un quarto tipo di margine può essere considerato come un aspetto di quello precedente e consiste nella collisione tra parti di crosta continentale appartenenti a zolle diverse. La coilisione avviene quando è completamente consumata la parte di crosta oceanica che eventualmente fascia all'esterno i continenti portati dalle zolle. La collisione provoca il sottoscorrimento di una delle zolle sotto l'altra. Conseguentemente si forma un magmatismo di tipo acido e si generano catene montuose per incastro e impilamento di materiali crostali. Un esempio tipico di questo caso è la catena himalayana, formatasi per collisione dell'India con l'Asia durante il Cenozoico.

 

IL MANTELLO

Il mantello terrestre si estende dalla discontinuità di Mohorovicic fino alla discontinuità di Gutenberg, posta a 2.900 km di profondità. Nella sua struttura è possibile distinguere un involucro, o mantello superiore, esteso fino a 950-1.000 km di profondità (discontinuità di Ripetti) e costituito prevalentemente da materiale ultrabasico, solido, cui segue il mantello inferiore costituito prevalentemente da miscele di ossidi di magnesio, silicio e ferro. Nel mantello superiore si può ancora distinguere uno strato compreso tra 80 e 150 km, costituito probabilmente soprattutto da peridotiti in composizione bifase, e un livello posto a una profondità di 450-500 km.
Il mantello probabilmente deve le sue peculiari caratteristiche alla parziale fusione del materiale ivi presente, mentre le altre discontinuità riscontrate sono dovute alla formazione di strutture cristalline più compatte generate delle enormi pressioni a cui è sottoposta la materia in tali regioni interne.

 

IL NUCLEO

Il nucleo terrestre, costituito da ferro e nichel, come affermano le teorie più recenti, s'estende dalla discontinuità di Gutenberg sino al centro della Terra ed è diviso nettamente in due parti (discontinuità di Lehmann). La parte superiore si chiama nucleo esterno, che va da 2.900 a 5.150 km di profondità, ed è composto da materiale allo stato fluido; la parte inferiore è il nucleo interno, il quale va da 5.150 km di profondità sino al centro della Terra, ed è composto con grandissima probabilità da materiale allo stato solido e caratterizzato da altissimi valori di densità (da 12 a 13 o forse anche più). Tra le due porzioni del nucleo è stata segnalata una zona di transizione dello spessore di circa 500 km.

 

LA COMPOSIZIONE CHIMICA

Rapportata in percentuale alla sua massa totale, la composizione chimica della Terra è la seguente: 36,6% Ferro 29,5% Ossigeno 15,2% Silicio 12,7% Magnesio 2,4% Nickel 1,9% Zolfo 0,05% Titanio

 

L'ELETTRICITÀ TELLURICA

sulla superficie terrestre e nell'atmosfera esistono cariche elettriche positive e negative che producono un campo elettrico. Il potenziale del campo si assume convenzionalmente uguale a zero sulla superficie terrestre, ma in realtà è variabile nel tempo e da luogo a luogo. La Terra non si comporta come un conduttore perfetto: nel suo interno infatti il campo non è nullo. Mentre nel nucleo circolano le correnti responsabili del campo magnetico terrestre e nella zona del mantello si possono manifestare correnti prodotte da effetti termici, nella zona più superficiale della crosta si generano potenziali spontanei direttamente misurabili. Questi sono determinati da diversi fenomeni che si producono in terreni incoerenti in corrispondenza di determinate condizioni idrologiche e climatiche. Si possono distinguere potenziali elettrochimici, di elettrofiltrazione e di diffusione.
Diversi altri fenomeni influenzano però il potenziale sulla superficie della Terra: i fenomeni meteorologici quali il riscaldamento differenziale del suolo, l'attrito del vento sul terreno, l'induzione prodotta dalle cariche elettriche delle nubi. Di particolare importanza sono i fenomeni connessi con l'attività solare, in particolare gli sciami di particelle elettricamente cariche che giungono sulla superficie della Terra. Tutte queste variazioni di potenziale danno origine a correnti elettriche, dette correnti telluriche, che per la bassa resistività degli strati superficiali della litosfera circolano su grandi estensioni con intensità e direzione irregolari. Se il tempo è sereno, nell'atmosfera il potenziale elettrico varia con una certa regolarità; la conducibilità cresce con l'altezza e negli strati superiori dell'atmosfera diventa elevatissima per la forte ionizzazione; si possono formare allora grandi correnti elettriche. I fenomeni meteorologici causano inoltre fortissime variazioni di intensità e durante violenti temporali si possono avere differenze di potenziale di milioni di volt tra nube e nube e tra nube e terra con conseguenti violente scariche elettriche.

 

IL CALORE TERRESTRE

Come mostrano l'attività vulcanica e il flusso termico proveniente dagli strati profondi, l'interno della Terra si trova a una temperatura assai elevata. La temperatura sulla superficie non dipende però dal flusso termico interno, ma quasi esclusivamente dal calore solare. L'origine del calore terrestre vero e proprio, ovvero del flusso termico che si disperde in superficie proveniente dal basso, è legata a due fattori: il raffreddamento dell'originaria massa planetaria e la produzione di calore per disintegrazione di elementi radioattivi. In base a considerazioni fondate sull'età della Terra, risulta che la seconda causa è preponderante rispetto alla prima. In media, la temperatura della superficie è di circa 15°C con oscillazioni a breve e medio periodo sino a una certa profondità. Al di sotto di tale livello, detto livello neutro, la temperatura cresce regolarmente con la profondità (campo geotermico). Per studiare l'andamento di tale campo s'introduce il gradiente termico verticale che misura l'aumento di temperatura con la profondità. Nella litosfera, per i primi chilometri, si ha una discreta conoscenza del gradiente termico verticale, che risulta di circa 1°C ogni 33 m. Anche in questo sottilissimo strato vi sono però notevoli irregolarità, dovute soprattutto a cause geologiche. Si ammette per il mantello un gradiente termico che ne porterebbe la temperatura a circa 1.500-2.000°C. Per il nucleo si ipotizzano temperature comprese tra 2.000 e 4.000°C. Oltre alla componente verticale del gradiente esiste anche una componente orizzontale, probabilmente legata a imponenti moti convettivi al di sotto della crosta, a cui vengono riferiti i fenomeni orogenetici e sismici profondi.

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Immagine 9 - Le zone polari, Artide a sinistra e Antartide a destra, rimasero praticamente inesporate sino all'inizio del XX secolo. Le aree bianche coprono la maggiore estensione dei ghiacci, che avviene durante il massimo locale dell'inverno (fonte NASA)

La superficie terrestre è una struttura molto giovane. Nel relativamente breve periodo di 500 milioni di anni l'erosione dovuta agli agenti atmosferici e i movimenti tellurici hanno praticamente distrutto e rimodellato la quasi totalità della superficie, eliminando tutte le traccie storiche delle prime ere geologiche della Terra. Salta all'occhio che, a differenza degli altri corpi rocciosi, la superficie terrestre non è "apparentemente" costellata da crateri d'impatto. Tuttavia poche e labili tracce di quella fase dell'evoluzione della superficie terrestre si posso ancora osservare, come qualche antico cratere da impatto (in Sudafrica e Canada si sono scoperti i più vasti).

Stando alle ultime stime l'età della Terra dovrebbe essere di 4,65 miliardi di anni. Tale data viene confermata dal fatto che le più antiche rocce rinvenute risalgo a circa quattro miliardi d'anni fa e che, rocce risalenti a oltre tre miliardi di anni fa, sono assai rare; inoltre il fossile più antico mai rinvenuto risale a 3,9 miliardi di anni fa. Sinora non è stato possibile rinvenire alcun reperto appartenente al periodo in cui è sbocciata per la prima volta la vita sulla terra.

Un'altra caratteristica distintiva del pianeta Terra è l'abbondanza d'acqua sulla sua superficie. Quasi il 71 per cento della superficie terrestre è occupato dagli oceani e dai mari. La Terra inoltre è l'unico corpo celeste conosciuto su qui sia presente l'acqua in forma liquida. Tale fatto ha sicuramente favorito lo sviluppo di forme di vita sul pianeta. Una tale massa d'acqua, inoltre, svolge l'importante ruolo di mantenere costante la temperatura superficiale del pianeta.

L'atmosfera terrestre è composta per il 77% da Azoto (N), per il 21% da Ossigeno (O). Il rimanente 2% è costituito da tracce di Argon (Ar), anidride carbonica (biossido di carbonio CO2) e acqua (H2O). L'atmosfera primordiale con tutta probabilità aveva una composizione sostanzialmente diversa da quella attuale. Si può supporre che inizialmente l'involucro di gas che circondava la Terra fosse costituito da residui della nube protosolare, quella da cui si è formato il sistema solare. In ordine di abbondanza l'atmosfera doveva essere composta da: Idrogeno (H), Elio (He), Metano (CH4), Vapore acqueo (H2O), Ammoniaca (NH2), Azoto (N) e gas nobili (Ar, Kr, Xe).

Due possono essere i fenomeni che contribuirono alla "pulizia" dell'atmosfera primordiale. In primo luogo le molecole più leggere e dotate di maggiore energia termica hanno vinto la forza di gravità del pianeta, in secondo luogo il Sole durante le prime fasi della sua evoluzione doveva essere particolarmente attivo, per cui un intenso vento solare ha ripulito le regioni interne del sistema solare dagli elementi più volatili.

In seguito l'atmosfera terrestre si è arricchita con gas fuoriuscito dalle rocce dall'interno del pianeta. In questa fase un lungo periodo caratterizzato da intense eruzioni vulcaniche ha arricchito di anidride carbonica e vapore acqueo l'atmosfera. Tale vapore, diversamente da quanto avvenuto su Venere e Marte, incontrò condizioni favorevoli per una sua quasi completa transizione allo stato liquido.
Resta ora da spiegare da dove proviene l'ossigeno presente nell'atmosfera. Si ritiene oggi che la maggior parte sia di origine organica, cioè sia il sottoprodotto di processi biologici quali la fotosintesi.

Inoltre è interessante notare che la modesta quantità di Metano libero presente attualmente nell'atmosfera è stato prodotto da alcuni tipi di batteri. Rimane un ultimo dubbio da chiarire ed è connesso con lo strato di Ozono (O3) presente nell'alta atmosfera. Tale strato protegge la Terra e le sue forme di vita dalle radiazioni ultraviolette solari. Se, come si è detto, l'ossigeno ha origine organica ciò starebbe a significare che nelle prime fasi di sviluppo della vita un tale schermo avrebbe dovuto essere già presente, altrimenti i primi organismi unicellulari sarebbero stati sottoposti ad un irraggiamento insostenibile.
L'ipotesi che è stata avanzata è che l'ossigeno necessario alla creazione del primitivo strato di Ozono (O3), si sia creato dalla dissociazione di molecole di CO2 e H2O a causa dell'intensa radiazione ultravioletta. Il quantitativo di anidride carbonica presente nell'atmosfera svolge al fianco degli oceani l'importante compito di stabilizzazione della temperatura sulla superficie terrestre, per mezzo dell'effetto serra.
Non fosse per questo importante meccanismo naturale, la temperatura superficiale sarebbe di circa 35°C inferiore alla media.

Strato di Ozono sull'Antartide; ozone map over South Pole: 23 KB
       

Immagine 10 - La zona polare antartica è stata soggetta durante gli anni dal 1985 al 2001 di un progressivo depauperamento dello strato di ozono, il gas che protegge le forme di vita dalla radiazione ultravioletta; nel periodo successivo la tendenza dell'andamento della concentrazione del gas è controversa (fonte NASA)

Nel nucleo esterno della Terra, che ricordo essere sempre in rotazione attorno al proprio asse, si creano dei moti convettivi, i quali generano forti correnti elettriche in rotazione le quali a loro volta producono il modesto campo magnetico del nostro pianeta. Attualmente risulta che il campo magnetico terrestre si stia indebolendo dello 0,05% all'anno. Se questa tendenza dovesse essere confermata, il campo vedrebbe annullata la sua intensità in meno di duemila anni. Lo studio del magnetismo fossile di antiche rocce ha comunque mostrato che non soltanto il campo magnetico si è annullato più volte nel corso della storia della Terra, ma che si sia anche invertito. Probabilmente la nostra epoca sancisce l'inizio dell'inversione del campo magnetico terrestre, il quale da ben 750 mila anni presenta vicino al Polo Nord geografico il Polo Sud magnetico e viceversa.
L'interazione fra il campo magnetico terrestre e il vento solare genera lo spettacolare fenomeno delle aurore boreali e australi. La medesima interazione ha generato le fascie di Van Allen, gusci di gas ionizzato o plasma intrappolato in orbita intorno alla Terra. La fascia esterna si estende in altitudine da 16.000 a 41.000 Km, quella interna è confinata tra i 7.600 e i 13.000 Km di altitudine.

Boreal aurora of december 19, 2006-07:00 pm UT: 125 KB
       

Immagine 11 - L'aurora boreale formatasi la sera del 19 dicembre 2006 alle ore 19:00 UT (fonte Spaceweather.com).

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Oggi l'orbita della Luna si stà lentamente allargando al ritmo di 3 cm all'anno e la rotazione terreste rallenta di circa 2 millisecondi al secolo. Entrambi questi fenomeni sono dovuti alle forze grazitazionali che legano la Terra alla Luna, le stesse forze che generano il periodico alzarsi ed abbassarsi del livello del mare lungo le coste (maree. Sotto l'azione di tali forze la crosta terrestre si deforma, anche se in maniera impercettibile (un metro di altezza su quasi 13.000 Km di diametro). L'effetto più importante delle maree si osserva negli specchi d'acqua poco profondi: le correnti di marea scorrendo sui fondali incontrano attrito, ed è a causa di questo attrito che la rotazione terrestre va rallentando. Come conseguenza, le leggi della meccanica classica impongono che la Luna, principale responsabile del fenomeno, si allontani costantemente dal nostro pianeta.

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Immagine 12 - Schema della formazione delle maree, "tide" in inglese (fonte Space.com)

Prova di quanto detto si riscontra dallo studio dei fossili di antichi coralli. Essi, al pari degli alberi, presentano strati di accrescimento annuali, suddivisi in strati giornalieri. Si è perciò potuto stabilire che 380 milioni di anni fa il giorno durava 22 ore, e che la distanza orbitale della Luna era del 4% inferiore rispetto a quella attuale. Portando alle estreme consegnenze le implicazioni di un tale risultato, si potrebbe ipotizzare, come fu fatto oltre un secolo fa da George Darwin, figlio di Charles Darwin fondatore dell'evoluzionismo, che la Luna in tempi molto remoti fosse parte della Terra.

La Terra vista dalla Luna: 6 KB  

Immagine 13 (a sinistra) - Mentre gli astronauti delle missioni Apollo sorvolavano la Luna, sullo sfondo si vedeva la Terra che sorgeva (fonte NASA)

Immagine 14 (a destra) - Uno degli astronauti perlustra la Luna durante una delle ultime missioni Apollo; sullo sfondo, oltre il cratere, si vede il rover col quale essi si spostavano (fonte NASA).

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In realtà le ipotesi della fissione dalla Terra o dell'acquisizione della Luna come corpo inizialmente indipendentemente sono state ormai abbandonate, in quanto non rispondono completamente ai dati disponibili sia con lo studio del nostro pianeta che con lo studio delle rocce lunari prelevate dalle misioni Apollo.
L'ipotesi che sta prevalendo è quella dell'impatto radente di un planetesimo con la Terra, nella quale si ipotizza che la Luna fosse inizialmente un corpo isolato delle dimensioni di Marte, il quale stava accrescendo dai piccoli corpi prevalentemente rocciosi che inizialmente si trovavano all'altezza dell'orbita della Terra. Venuta a collisione radente col nostro pianeta, essa si distrusse completamente lasciando in un'orbita toroidale (cioé ad anello) gran parte dei detriti non precipitati sulla Terra. Nell'arco di un tempo astronomicamente brevissimo, dell'ordine di una decina o poco più di milioni d'anni, i resti in orbita si riaggregarono in un planetesimo corrispondente all'attuale Luna e in seguito si differenziarono in base alla loro densità specifica. Questo spiegherebbe perché la Luna è così simile alla Terra ma anche molto diversa, e perché si sia formato una satellite così grande, caso unico nell'intero Sistema Solare in quanto il sistema doppio Plutone-Caronte è tutt'un'altra cosa. Inoltre darebbe conto della leggera maggiore anzianità che il nostro pianeta sembrerebbe avere, in quanto il processo si sarebbe verificato circa 100-150 milioni d'anni dopo la formazione della Terra.

Inquinamento luminoso; Light pollution: 183 KB; click on the image to enlarge
       

Immagine 15 - L'inquinamento luminoso è uno dei prodotti degeneri della civiltà moderna. Esso crea un colossale sperpero di risorse (estratte, raffinate, utilizzate e disperse verso lo spazio) senza che produca beneficio all'umanità. La sola luce dispersa verso l'alto visibile in questa spettacolare immagine, presa C. Mayew e R. Simmon della NASA attraverso il Defense Meteorological Satellite Program (DMSP) Operational Linescan System (OLS), probabilmente basterebbe ad alimentare energeticamente uno stato di medio-piccola dimensione. Sprecare energia in questa maniera è una vergogna nei confronti delle generazioni future e nei confronti del nostro pianeta, unica casa che abbiamo.
Per approfondire l'argomento andate alle pagine inquinamento luminoso e immagini dell'inquinamento luminoso.
L'immagine è commentata alla seguente pagine: Earth Observatory della NASA.

(Autori: C. Mayhew & R. Simmon (NASA/GSFC), NOAA/ NGDC, DMSP; fonte Astronomy Picture of the Day (27 novembre 2000))

Articolo del Dr. Rubes Turchetti e di Lucio Furlanetto
Adattamento web, successive integrazioni e modifiche all'articolo e aggiunta delle immagini: Lucio Furlanetto


Bibliografia: varie fonti, fra le quali The Nine Planets
Tabella a inizio pagina: traduzione di quella di Bill Arnett, presente nel sito "The Nine Planets", che gentilmente ringraziamo.


Immagini 1, 7, 8, 9, 10, 13, 14, 15: copyright © della National Aeronautic and Space Administration (NASA)
Immagini 2, 3, 4, 5: copyright © di paolo Beltrame (CAST)
Immagine 6: copyright © 2006 di Eumelsat
Immagine 11: copyright © 2006 di U.S. Air Force/DMSP satellite
Immagine 12: copyright © di Space.com

Si ringraziano tutti gli autori per la gentile concessione.


Approfondimenti:
The Earth Impact Database

La super-rotazione del nucleo terrestre (sintesi; pubblicato sulla rivista Science il 26 agosto 2005)

Alcune curiosità su crateri naturali e artificiali


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Pagina creata: 04 Giugno 2003; ultimo aggiornamento (11°): 30 dicembre 2007