Interno della terra - Densità della terra

Modello geochimico della terra

Inizialmente, con il modello geochimico, si divideva la terra in tre “gusci” a composizione chimica differente: dall’esterno verso l’interno si avevano zone a prevalenza di silicio e alluminio, silicio e magnesio, nichel e ferro.
Grazie alle onde sismiche è stato studiato l’interno della terra: ciò consente di individuare all’interno della terra, 3 superfici concentriche che dividono zone con diverse reazioni chimico- fisiche. Queste zone sono le superfici di discontinuità: cioè una superficie che divide due zone di comportamento fisico-chimico diverso.

Le 3 superfici di discontinuità sono:

• Discontinuità di Mohorovicic: divide la parte più esterna della terra, cioè la crosta terrestra, dalla parte più pesante, cioè il mantello.

• Discontinuità di Gutenberg: divide la zona crosta-mantello dal nucleo e separa uno strato solido soprastante da uno strato liquido sottostante.

Discontinuità di Lehmann: determina il passaggio dalla parte esterna, liquida, del nucleo, alla parte interna, solida. Ciò è visibile grazie alle onde sismiche P perché subiscono una deviazione entrando in questa zona a causa del fenomeno della riflessione.

Caratteristiche della crosta terrestre

• La crosta: la crosta terrestre è lo strato più esterno; costituisce un involucro rigido e sottile, delimitato verso il basso dalla discontinuità di Mohorovicic ́.La crosta terrestre viene distinta in crosta continentale, quella che costituisce i continenti, e crosta oceanica, che forma i fondali oceanici; esse differiscono per spessore, densità e composizione.

La crosta continentale ha uno spessore medio di 35-40 km, ma può arrivare fino a più di 70 km in corrispondenza delle più alte catene montuose; è composta essenzialmente da rocce granitiche

La crosta oceanica, più sottile rispetto alla crosta continentale, ha uno spessore medio di circa 8-10 km ed è costituita da rocce basaltiche ricche di alluminio, silicio, ferro. La crosta oceanica risulta ovunque tripartita: in superficie essa è coperta da uno spesso strato di rocce sedimentarie, al di sotto si ritrova ovunque un grosso strato di rocce eruttive basaltiche, che in profondità passa a gabbro.

Composizione e struttura del mantello

• Il mantello: al di sotto della discontinuità di Moho comincia il mantello, che si estende fino alla discontinuità di Gutenberg, alla profondità di circa 2900 km; in esso la temperatura aumenta da poche centinaia di gradi, vicino alla Moho, fino a più di 300 °C presso la discontinuità di Gutenberg; anche la pressione aumenta con la profondità. Il mantello è composto da rocce dense e pesanti, relativamente povere di silicio ma ricche di ferro e magnesio, dette ultrabasiche. Rocce di questo tipo, le peridotiti, affiorano solo in alcune zone della superficie terrestre e sono composte principalmente da minerali come i pirosseni e le olivine.

Struttura e composizione del nucleo

Il nucleo: al di sotto della discontinuità di Gutenberg si trova il nucleo, un grosso nocciolo il cui raggio misura circa 3470 km, più di metà del raggio terrestre. La densità aumenta progressivamente, il che depone a favore dell'idea di un brusco cambiamento della composizione chimica; la temperatura sale da 3000 °C in prossimità del mantello fino a oltre 4000 °C al centro della Terra. Lo studio delle onde sismiche ha inoltre permesso di distinguere nel nucleo due strati: il nucleo esterno, liquido, in cui le onde sismiche di tipo S non si propagano, separato dalla discontinuità di Lehmann dal nucleo interno, solido. In merito alla composizione chimica del nucleo, si possono fare solo delle ipotesi: attualmente si tende a credere che esso sia composto da una lega di elementi

come il ferro e il nichel, forse con l'aggiunta di altri elementi più leggeri, come lo zolfo e il silicio. Il nucleo è responsabile di una delle caratteristiche peculiari della Terra, la presenza di un campo magnetico terrestre. Questo può essere registrato da strumenti come la bussola e anche dalle rocce al momento della loro formazione e nel tempo può subire variazioni tanto forti da portare allo scambio di posizione dei poli stessi.

Pressione e temperatura interne

Sappiamo quindi che all’interno della terra ci sono passaggi di fase dei materiali. Ma perché? All’interno della terra troviamo: un aumento della pressione litostatica; un aumento della temperatura, secondo una progressione detta “gradiente geotermico”.

• La pressione litostatica: all’aumentare della profondità aumenta il carico sovrastante e quindi la pressione che ne deriva. Questa pressione è detta litostatica.

• La curva geotermica: l’aumento della temperatura deriva dalla presenza di materiali più caldi in profondità rispetto la superficie. Nel nucleo si raggiunge anche la temperatura di 4000 gradi e superiori ad essa. Il gradiente geotermico allora è l’aumento di temperatura rapportato alla profondità. Si definisce “curva geotermica” la curva derivata dall’interpolazione dei dati del gradiente geotermico.

Flusso geotermico e convezione

Il flusso geotermico: visto che i materiali al centro della terra sono più caldi rispetto quelli esterni, dall’interno all’esterno si genera un flusso di calore detto “flusso geotermico”. Inoltre la presenza di strati più caldi a contatto con strati più freddi genera “flussi convettivi” che trasportano il calore verso la superficie terreste. La “convenzione” è un fenomeno tipico dei fluidi e si ha quando la porzione più calda di un fluido tende a risalire, mentre la parte più fredda tende a scendere generando così delle “celle convettive”.

Campo magnetico terrestre

Il campo magnetico terrestre: Già nel 1600, si sosteneva che "tutta la Terra fosse un grosso magnete", che genera un campo magnetico che fa sentire i suoi effetti sul piccolo magnete dell'ago della bussola, così da allinearlo secondo l'asse nord-sud.

La struttura del campo magnetico terrestre mostra che esso può considerarsi generato prevalentemente da un dipolo magnetico, situato nel centro della Terra e inclinato di 11° rispetto all'asse terrestre. I punti in cui l'asse del dipolo incontra la superficie terrestre sono detti poli geomagnetici. Il polo geomagnetico situato nell'emisfero boreale si indica convenzionalmente con B; il polo geomagnetico situato nell'emisfero australe si indica convenzionalmente con A.

La regione di spazio che risente del campo magnetico terrestre è detta “magnetosfera”. Il campo magnetico terrestre si può dividere in:

Declinazione magnetica: è l’angolo tra il polo nord magnetico e il polo nord geografico.

• Inclinazione magnetica: è l’angolo tra il piano orizzontale e le linee di forza del campo magnetico.