Geografia astronomica - Nozioni basilari

Leggi di Keplero
Le tre leggi di Keplero spiegano, trascurando le loro reciproche attrazioni gravitazionali, i movimenti dei pianeti del Sistema Solare. Esse sono:
1) I pianeti descrivono intorno al sole orbite ellittiche di cui il Sole occupa uno dei due fuochi.
2) Il raggio vettore congiungente il centro di un pianete con il centro del Sole, copre aree uguali in tempi uguali.
3) I quadrati dei periodi di rivoluzione intorno al Sole dei pianeti sono proporzionali ai cubi delle loro distanze.
La conseguenza delle prima legge è che la distanza dei pianeti dal sole varia: il perielio indica la minor distanza mentre l’afelio indica quella maggiore. In conseguenza alla seconda legge si ha che il movimento di un pianeta è più rapido in prossimità del perielio e più lento in prossimità dell’afelio. La terza legge può essere espressa dall’equazione p^2=Kd^3 dove p è il periodo, K è una costante e d è la distanza.


Struttura del Sole
Procedendo dall’intero del Sole verso l’esterno distinguiamo: il nucleo dove avviene la fusione dei nuclei di idrogeno tramite il ciclo protone - protone. Ogni secondo 700 milioni di tonnellate di idrogeno sono convertite in 695 milioni di tonnellate di elio i restanti 5 milioni diventano energia radiante che va a riscaldare gli strati più esterni. La pressione è 250 miliardi di volte quella atmosferica e la materia è allo stato di plasma con una temperatura di 15 milioni K. In seguito, abbiamo la zona radioattiva in cui la materia è ancora allo stato di plasma e che assorbita l’energia emessa dal nucleo la irradia sotto forma di raggi X. Poi, vi è la zona convettiva dove vi sono dei gas più freddi e che irradia l’energia verso l’esterno tramite moti convettivi e assorbendone la maggior parte delle radiazioni.
La superficie del Sole è chiamata fotosfera, ha una temperatura di 5800K ed è caratterizzata da zone più calde ed altre più fredde e quindi meno luminose. Queste ultime prendono il nome di macchie solari. Ancora più esternamente vi è la cromosfera, un involucro d’idrogeno visibile solo durante le eclissi e caratterizzato da protuberanze e brillamenti. Infine abbiamo la corona solare, anch’essa visibile solo durante le eclissi e che è costituita dalle particelle ioniche che sfuggono all’attrazione del sole e che formano il vento solare.

Zone astronomiche della superficie terrestre

Tramite i poli, i circoli polari, i tropici e l’equatore è possibile dividere la superficie terrestre in cinque zone astronomiche nelle quali i raggi solari giungono che diversa inclinazione e quindi ne determinano diverse temperature. Tra il tropico del cancro e quello del capricorno si estende la zona torrida, unico posto in cui il sole può giungere allo zenit (all’equatore durante gli equinozi e ai tropici durante uno dei solstizi). All’equatore non vi è differenza di durata tra il dì e la notte mentre arriva a 3 ore ai tropici, tra le stagioni non vi è differenza di temperatura che rimane sempre alta. Tra il tropico del cancro e il circolo polare artico abbiamo la zona temperata boreale e tra il tropico del capricorno e il circolo polare antartico abbiamo la zona temperata australe, in queste zone il sole non giunge mai allo zenit, procedendo da un tropico verso un circolo polare, i raggi del sole giungono sempre più obliqui marcando in questo modo la differenza di durata tra il dì e la notte e quella di temperatura tra l’estate e l’inverno. Infine, tra i poli e i rispettivi circoli polari si trovano la calotta polare artica e quella antartica dove i raggi solari sono talmente obliqui che talvolta giungono sul piano orizzontale determinando così bassissime temperature che rimangono tali in tutte le stagioni, qui non vi è la tipica alternanza tra dì e notte poichè vi sono 6 mesi di giorno continuo e 6 mesi di notte continua.

Le Fasi lunari
A causa del variare del suo orientamento rispetto al sole e alla terra, riusciamo a vedere interamente l’emisfero illuminato dalla luna solo una volta al mese, negli altri giorni i diversi aspetti della luna dovuti al variare delle proporzioni tra la parte illuminata e quella al buio sono descritti dalle fasi lunari. Quando la luna si trova tra terra e sole, l’emisfero rivolto verso la terra rimane oscurato e si ha il novilunio, a questo si oppone il plenilunio che si verifica quando la luna si trova dalla parte opposta rispetto alla terra, in questo caso l’emisfero illuminato è pienamente visibile. Queste due posizioni si verificano quando l’asse terra-luna è in linea con l’asse terra-sole e sono dette sizigie. A 90° dalle sizigie la luna occupa le quadrature, in particolare dal novilunio questa passa alla fase del primo quarto che ci permette di vedere solo metà dell’emisfero illuminato, stessa condizione si ha quando dal plenilunio si sposta di 90 e giunge nella fase ultimo quarto. L’intero ciclo si svolge in un mese sinodico.

Genesi delle rocce sedimentarie
Le rocce sedimentarie sono il risultato del processo sedimentario svolto dagli agenti esogeni e dagli organismi che abitano le rocce. In particolare distinguiamo la Degradazione che avviene quando una roccia si trova in condizione fisiche e chimiche diverse da quelle in cui si è formata le quali ne causano la divisione in frammenti detti clasti, questi vengono separati dalle rocce e messi in condizione di essere portati altrove tramite l’erosione questi processi sono attuati dagli agenti esterni come l’acqua, il vento etc. Si è verificato che la capacità di trasporto dell’acqua dipende dalla velocità del suo moto per cui nel punto in cui quest’ultima diminuisce l’acqua deposita i clasti trasportati attuando in questo modo il processo di Sedimentazione clastica. Per i clasti che ancora non hanno assunto una forma e che sono sovrastati da altri sedimenti interviene il processo di Diagenesi la quale ha il compito di dare a questi residui la forma di una roccia dura e compatta ciò può avvenire grazie al costipamento che consiste nella compattazione dei clasti dovuta alla pressione esercitata dai sedimenti sovrastanti, oppure alla cementificazione che è il processo durante il quale sali minerari occupano gli spazi presenti tra i clasti, infine abbiamo la metasomatosi che è la ricristallizzazione della roccia dovuta a fenomeni chimici interni alla roccia.

Proprietà delle onde sismiche
Le onde sismiche sono un’improvvisa liberazione di energia da una sorgente puntiforme posta all’interno della terra chiamata ipocentro e la quale proiezione sulla superficie terrestre è detta epicentro. Le onde sismiche sono dette di volume se si propagano all’interno della terra ed esse sono di due tipi: Le Onde P che sono longiututinali (ossia oscillano lungo la direzione di propagazione), sono le più veloci,si propagano sia nei solidi che nei fluidi, fanno comprimere e dilatare e cambiare di volume la materia che attraversano; Le Onde S sono più lente delle P, sono trasversali (ossia oscillano perpendicolarmente alla direzione di propagazione), si propagano solo nei solidi e modificano la forma della materia ma non il volume. Onde P ed S quando arrivano in superficie in parte sono riflesse nel sottosuolo altre divengono onde di superficie e si suddividono in Onde L che sono anch’esse trasversali ma oscillano solo sul piano orizzontale rispetto alla direzione di propagazione, la loro intensità è indirettamente proporzionale alla loro profondità e si trasmettono solo nei solidi; Onde R le quali conferiscono alle particelle della materia che attraversano un moto circolare su un piano verticale e parallelo alla direzione di propagazione e che ne cambia sia forma che volume, anche in questo caso il loro effetto diminuisce all’aumentare dalla profondità.

Relazione tra calore endogeno terrestre e tettonica
Già nel 1931 Holmes stabilì, con la teoria delle celle convettive, che il calore endogeno terrestre fungesse da motore della tettonica delle placche, tuttavia tale teoria presenta diverse incongruenze ed ha ceduto il posto alla teoria degli “Hot Plumes”. Secondo quest’ultima, da punti fissi alla base del mantello vi sarebbero delle risalite colonnari di materiale caldo sotto forma di enormi pennacchi detti “Hot Plumes” che, una volta raggiunta l’astenosfera, si allargano orizzontalmente in direzioni opposte allontanando le placche. Tale risalita continua per milioni di anni e genera in superficie un punto caldo (hot spot) cioè una zona che a causa del flusso di calore presenta un’intensa attività vulcanica. Questo processo si autoalimenta in prossimità delle zone di subduzione e sotto i continenti dove il materiale meno denso e più caldo che che sale viene compensato dalla discesa di materiale freddo. Inoltre, secondo questa teoria, la presenza di allineamenti di vulcani oceanici di età crescente è dovuta al fatto che il fondo oceanico si sposta al di sopra del punto caldo che generà di volta in volta nuovi vulcani.

Eruzione vulcanica esplosiva (Pliniana)
Le eruzioni esplosive avvengono quando i gas nei magmi viscosi si raccologono in bolle che, però, non riescono ad espandersi a causa della viscosità del magma. Di conseguenza la pressione interna alla bolle cresce enormemente fin quando supera la resistenza dei materiali sovrastanti sfogando così in un’esplosione, i gas espandendosi verso l’altro trasportano frammenti di piroclastiti e lava. I processi di trasporto e di deposito dei piroclastiti sono tre:
- Caduta gravitativa: l’esplosione dei gas spinge in aria piroclastiti di ogni dimensione, quando la spinta dei gas cessa, i più pesanti cadono al suolo mentre i più fini possono rimanere nell’atmosfera per diversi anni e talvolta possono anche causare un abbassamento della temperatura terrestre fungendo da filtro per i raggi solari.
- Il flusso piroclastico che è un flusso di materiale magmatico e gas ad alte temperature che scende dai fianchi di un vulcano ad alta velocità, si verifica quando si ha il collasso gravitativo di una colonna verticale di gas e ceneri, o quando la pressione dei gas non riesce a rompere il tappo di lava solida che ottura il condotto e quindi lo erompono lateralemente.
- Infine, abbiamo l’Onda basale che è un velocissimo spostamento d’aria che si muove radialmente a livello del suolo provocato da qualsiasi genere di flusso esplosivo colonnare.

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