Calore interno e campo magnetico terrestre

Energia termica della Terra

L’energia termica del sistema Terra ha 2 componenti:

- Energia solare: responsabile del calore esterno, che attiva i principali agenti esogeni dell’atmosfera (venti) e dell’idrosfera (onde e correnti), i quali permettono il modellamento della superficie terrestre.

- Energia geotermica: responsabile del calore interno, che attiva i principali meccanismi endogeni legati alla tettonica delle placche.

Calore interno della Terra

Il calore interno è la più importante sorgente di energia della Terra. Esso è la somma:

- Del residuo del calore originario o primordiale, immagazzinato dal pianeta all’atto della sua formazione e originatosi:

- Conversione dell’energia cinetica: trasformazione in calore dell’energia cinetica dei frammenti che colpivano la superficie terrestre.

- Conversione dell’energia gravitazionale: si ritiene che la formazione del nucleo abbia avuto origine tramite la catastrofe del ferro, momento in cui a causa dell’elevata densità del ferro fuso esso è sprofondato al centro della terra, modificando la struttura terrestre spostando i vari minerali più leggeri verso l’alto.

- Riscaldamento adiabatico: nella terra primordiale, il continuo accrescimento della massa terrestre ha fatto in modo che la pressione sugli strati più profondi del pianeta aumentasse, e che avvenisse un conseguente aumento della temperatura. Il gradiente adiabatico è l’aumento della temperatura adiabatica con l’aumento della profondità.

- Radioattività degli isotopi a vita breve

- Del calore radiogenico, derivato dalla radioattività naturale degli isotopi radioattivi (40K, 232Th, 235U, 238U) presenti nelle rocce attuali. Essi hanno dei tempi di dimezzamento molto lunghi. Il tempo di dimezzamento è il tempo che occorre affinché metà di una certa quantità di un nuclide padre si trasformi in nuclide figlio.

Flusso di calore e geologia

Flusso di calore: la quantità di energia termica che sfugge dalla Terra per unità di superficie e di tempo.

L’unità di misura del flusso di calore è l’HFU (Heat Flow Unit) che vale 42 mW/m2s 1 µcal/(cm 2·s).

→ La media del flusso di calore nei continenti è 1,5 HFU. I valori più bassi della media si rilevano nelle aree geologicamente stabili, inattive o geologicamente vecchie; come ad esempio le grandi masse continentali (Canada, Brasile, Asia, Africa). I valori più alti della media si rilevano nelle regioni geologicamente attive. In generale il flusso di calore decresce con l’aumentare dell’età delle rocce:

-

- > 2 HFU zone attive dal punto di vista tettonico e vulcanico.

Il calore solare non supera lo strato di rocce più esterne. Il flusso del calore interno che attraversa la superficie è la somma del calore fossile e di quello prodotto dalle rocce radioattive. Il diverso spessore delle frecce indica la variazione del flusso di calore a causa dell’isolamento termico, dovuto alla bassa conducibilità delle rocce attraversate.

Temperature registrate alla profondità di 2.000 metri dalla superficie.

→ L’Italia è una regione in cui il flusso di calore è in media superiore al normale, in particolare nelle aree sede di attività vulcanica e in quelle che lo sono state in un passato geologicamente recente.

Campo magnetico terrestre

La Terra si comporta come una gigantesca calamita. Come una calamita genera un campo magnetico, così la Terra genera il campo magnetico terrestre. Il campo magnetico terrestre può essere descritto immaginando al centro della Terra una sbarretta magnetica che genera un campo magnetico, con l’asse della barretta inclinato di 11° rispetto all’asse terrestre.

Linee di forza del campo: sono linee astratte, in ogni punto delle quali il campo è tangente. Il verso del campo è sempre convenzionalmente quello indicato dalla bussola (il polo nord della bussola si orienta verso il polo nord geografico, il polo sud della bussola si orienta verso il polo sud geografico). Dunque le linee di forza del campo «escono» dalla Terra dall’emisfero sud e «entrano» dall’emisfero nord.

All’interno della terra vi sono temperature tanto elevate che i materiali magnetici perdono il loro magnetismo.

Punto di Curie: la temperatura limite che oltre la quale porta la perdita delle proprietà magnetiche. Quindi nessun magnete può essere presente all’interno della Terra.

Il campo magnetico terrestre può dipendere solo dalla presenza in profondità di un flusso di correnti elettriche. Possiamo considerare la Terra estremamente disomogenea. In essa, un pesante nucleo di ferro e nichel, conduttore di elettricità, è circondato da uno strato meno denso costituito di rocce silicatiche.

Caratteristiche del campo magnetico

Le tre caratteristiche principali per descrivere un campo magnetico in un punto sono:

- Declinazione magnetica: l’angolo, misurato sul piano orizzontale, che la direzione del sud magnetico forma con quella del nord geografico. L’ago della bussola non indica la reale posizione del nord magnetico ma è leggermente discostato, più ci si avvicina in prossimità del polo più l’errore è grande.

- Inclinazione magnetica: l’angolo tra le linee di forza e la superficie terrestre.

Le linee di forza del campo magnetico incontrano la superficie terrestre con angoli diversi: sono verticali ai poli magnetici e orizzontali all’equatore magnetico.

- Intensità: L’unità di misura dell’intensità del campo magnetico è il gauss (G), un sottomultiplo del tesla (T