Mari

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Le acque marine

o Nell'acqua del mare sono disciolti molti sali. Le numerose analisi che sono state eseguite in moltissime parti degli oceani e dei mari ci dicono che il cloruro di sodio vi si trova in notevole quantità, altri sali in quantità modesta e un gran numero di elementi in bassissima concentrazione.
o La salinità dell'acqua di mare dipende dalla temperatura, e quindi, in sostanza, dal riscaldamento da parte del Sole, il quale influenza la temperatura in superficie e in profondità.
Anche la penetrazione della luce nella colonna d'acqua è legata all'assorbimento dei raggi
solari da parte dell'acqua; e da tale assorbimento dipende il colore delle acque marine.
o La pressione nelle acque del mare - come in ogni altro «serbatoio» di acqua o di altre sostanze -dipende dal loro peso.

Salinità e densità delle acque marine. L'acqua del mare è salata e amara perché in essa sono disciolti molti sali.
La quantità totale di sali che sono presenti nell'acqua viene chiamata salinità. In 1 kg (1000 g) di acqua marina sono contenuti in media 35 grammi di sali; si dice allora che la salinità media del mare è del 35 per mille (e si scrive: 35 ‰).
Il sale presente nella quantità maggiore, che dà all'acqua il gusto salato, è il cloruro di sodio, cioè il comune sale da cucina: rappresenta più dei due terzi di quei 35 grammi. Oltre ad altri sali - come quelli di magnesio - l'acqua di mare contiene in soluzione quasi tutti gli elementi conosciuti (persino l'oro), ma molti di essi in piccolissime concentrazioni.
La salinità varia da mare a mare e in uno stesso luogo con l'alternarsi delle stagioni. Nei mari caldi (dove l'evaporazione dell'acqua è maggiore) la salinità è più alta che nei mari freddi. Ad esempio, nel Mar Rosso (un mare caldo) la salinità supera il 40 ‰, mentre nel Golfo di Finlandia, dove l'acqua è molto fredda e sfociano molti fiumi, la salinità è appena del 3,5 ‰.
La salinità dell' acqua influenza anche la sua densità: più l'acqua è salata, maggiore è la sua densità. Se pesassimo con una bilancia di precisione due volumi d'acqua uguali ma di salinità diversa, potremmo constatare che l'acqua che contiene una maggiore quantità di sali pesa di più.

La temperatura delle acque marine • Il calore che l'acqua possiede è dovuto all'assorbimento dei raggi solari.
Il riscaldamento ha luogo soprattutto nei primi metri di profondità. A profondità più elevate la temperatura dell'acqua diminuisce gradualmente, perché la radiazione solare è assorbita dall'acqua sovrastante, fino a scomparire del tutto.
La quantità di radiazione che penetra nell'acqua dipende da due fattori:
- la trasparenza dell'acqua;
- l'inclinazione dei raggi solari legata soprattutto alla latitudine (ma anche alla stagione e all'ora del giorno).
All'Equatore, in mare aperto la temperatura dell'acqua in superficie supera di poco i 27°C, mentre scende a -1,7°C presso le coste dell'Antartide e sotto il ghiaccio che copre il Polo nord.
In profondità la temperatura dell’acqua varia a seconda dell’area geografica, ma non è mai molto elevata (ha un valore medio di circa 0°C). Sul fondo del Mediterraneo, che è un mare piuttosto caldo, la temperatura dell'acqua è di circa 13°C.
Complessivamente, la temperatura media annua di tutte le acque, superficiali e profonde, è di 3,8°C.

Il colore del mare • La luce del Sole è formata da diverse componenti (i colori dell'arcobaleno) che, sommate tra loro, danno il colore bianco. Ogni oggetto ha il colore della luce che riflette.
Prendiamo come esempio un' automobile blu. La luce del Sole, composta da tutti i colori, colpisce l'auto; la vernice della macchina assorbe tutti i colori tranne il blu; perciò la macchina riflette solo i raggi blu, che colpiscono il nostro occhio. Le superfici nere assorbono tutti i colori. Quelle bianche li riflettono tutti.
Quando i raggi del Sole attraversano gli strati d'acqua, le varie componenti colorate vengono assorbite in modo differente: la prima a essere assorbita è la luce rossa, mentre quella verde-blu viene assorbita solo più in profondità. I raggi solari che vengono riflessi verso i nostri occhi sono quindi in gran parte di queste tonalità: ciò spiega la colorazione del mare e dei laghi.
La pressione • Sott’acqua la pressione aumenta perché al peso dell'aria (che al livello del mare equivale a 1 atmosfera) si somma quello esercitato dal1'acqua stessa. Quanto più si scende in profondità, tanto maggiore è la pressione: ogni 10 m circa la pressione aumenta di 1 atm. Nelle grandi fosse oceaniche, dove la profondità può superare i 10.000 m, la pressione può arrivare dunque oltre le 1000 atm. Mano a mano che aumenta la profondità, e di conseguenza la pressione, aumenta anche la densità dell' acqua.
Questo fenomeno è dovuto al fatto che le molecole d'acqua vengono avvicinate le une alle altre dal peso della colonna d'acqua sovrastante. Dal momento che il volume diminuisce, mentre la massa rimane costante, la densità aumenta.

Oceani e mari

La maggior parte dell'acqua presente sulla Terra (circa il 97%) è in tre grandi oceani: l'Oceano Pacifico, l'Oceano Atlantico e l'Oceano Indiano. Gli oceani si prolungano in bacini più piccoli chiamati mari, da acque meno profonde. Talvolta i mari si insinuano nei continenti e risultano quindi circondati in parte dalle terre emerse. L’acqua degli oceani invece lambisce i continenti, in genere senza penetrarvi.
o I fondi di oceani e mari sono costituiti da rocce diverse. Da ciò si può dedurre che i grandi bacini oceanici e i più piccoli bacini marini si sono originati attraverso processi geologici differenti. A causa di queste differenze, mentre nel linguaggio comune i termini «oceano» e «mare» sono usati quasi come sinonimi, in senso scientifico sono distinti.
o Sia gli oceani sia i mari sono interessati da fenomeni di inquinamento delle loro acque. L’inquinamento delle acque marine è problema globale che non riguarda esclusivamente qualche Paese costiero. Le sostanze inquinanti, infatti, non rimangono soltanto nella zona in cui vengono scaricate ma - trasportate dalle correnti - fanno sentire i loro effetti nocivi anche a grandi distanze.

I fondali oceani • I grandi oceani, e spesso anche i piccoli mari, hanno fondali assai vari, accidentati almeno quanto le terre emerse.
I fondi oceanici - detti anche piane abissali - sono solcati dalle dorsali oceaniche, ospitano profonde e strette fosse (o abissi), lunghe fino a migliaia di kilometri e profonde oltre 10.000 m, e presentano numerosi rilievi sottomarini di origine vulcanica.

I tre oceani • Pacifico, il più esteso degli oceani, misura oltre 180 milioni di km2(il 50% della superficie marina totale) e ha una profondità media di circa 4000 m; l'Oceano Atlantico si estende per circa 106 milioni di km2(il 29% della superficie marina) con una profondità media che supera di poco i 3300 m; l'Oceano Indiano ha un'estensione di 75 milioni di km2(il 21 %) e una profondità media di 3900 m circa.
Nei valori di profondità sono calcolati anche i mari, che in genere presentano fondali meno profondi. Ma anche per i mari non mancano esempi notevoli: nel Mar dei Coralli (presso le coste orientali dell'Australia) si arriva a 4680 m e il Mediterraneo orientale raggiunge i 5020 m di profondità.

L’inquinamento di oceani e mari •il mare è sempre stato considerato come uno «scarico naturale». Ma se fino a un centinaio di anni fa vi finivano soprattutto le acque residuali urbane e quelle provenienti da lavorazioni industriali per le quali il mare era in grado di difendersi - diluendo e degradando le sostanze inquinanti - oggi la situazione è molto cambiata.
La popolazione mondiale nell'ultimo secolo è più che triplicata; il numero delle industrie è salito vertiginosamente, ed esse hanno anche ampliato la gamma dei prodotti. Le fabbriche producono enormi quantità di sostanze chimiche difficilmente degradabili (plastica, nylon, detergenti) e che contengono, in alcuni casi, anche metalli molto tossici (mercurio, nichel, zinco, cromo). L'inquinamento provocato da queste sostanze ha effetti dannosi sugli organismi marini e su tutti quelli che se ne nutrono.
Esistono impianti che scaricano in mare acqua apparentemente pulita, ma ugualmente dannosa per gli organismi marini. È il caso delle centrali termoelettriche e di quelle nucleari che talvolta scaricano in mare le acque che sono state utilizzate nei sistemi di raffreddamento e che pertanto hanno una temperatura elevata rispetto a quella dell' acqua marina. Questa forma di inquinamento (detta inquinamento termico) ha pesanti conseguenze sugli organismi acquatici che non sopportano forti sbalzi di temperatura.
Anche l'agricoltura contribuisce a inquinare i corsi d'acqua e di conseguenza il mare, dove ogni anno giungono enormi quantità di concimi chimici, insetticidi, pesticidi.
Ma la forma d'inquinamento forse più pericolosa per le acque marine è dovuta al petrolio, che arriva nel mare per cause differenti: perdite dai condotti delle raffinerie costiere, incidenti che coinvolgono le grandi petroliere, lavaggio abusivo dei serbatoi delle petroliere in mare aperto. il petrolio si aggrega in grosse macchie galleggianti sulla superficie marina e forma uno strato impermeabile che impedisce gli scambi di ossigeno tra l'aria e il mare. Molti organismi marini, che respirano l'ossigeno disciolto nell'acqua, muoiono. Persino gli uccelli subiscono gravi conseguenze: si sporcano le penne. hanno difficoltà a volare e galleggiare e ingeriscono cibo contaminato. Anche il turismo e la pesca subiscono gravi danni.

Le onde

Le interazioni che si svolgono tra l'atmosfera e l'idrosfera sono numerose e complesse. Le onde del mare sono un esempio facilmente osservabile di queste interazioni.
Le onde sono generate dal vento, che colpisce le particelle superficiali dell'acqua e le mette in movimento. La pressione esercitata dal vento provocala formazione di leggere increspature, che via via sifanno più accentuate, fino a diventare vere proprie onde. Le onde così generate si chiamano onde forzate.
Le onde forzate, una volte prodotte, si allontanano dal punto in cui si sono formate, anche per migliaia di kilometri. Le onde che si propagano in zone lontane dal luogo di origine e sono riscontrabili anche in assenza di ventodette onde libere.
In mare aperto le onde non provocano il moto degli oggetti, ma trasportano soltanto energia. Queste onde sono dette onde di oscillazione.
In prossimità della costa le onde di oscillazione sono sostituite dalle onde di traslazione , oltre all'energia, trasportano anche la materia (l'acqua e ciò che essa contiene).
L'agitazione delle particelle d'acqua che partecipano al moto ondoso non interessa tutta la colonna d'acqua, ma si esaurisce a una certa profondità.
L'altezza delle onde varia da zona a zona e di solito non supera i 9 m. Nei mari chiusi, come il Mediterraneo, le onde sono meno alte rispetto a quelle che si sviluppano negli oceani.
La velocità onde dipende dalla forza del vento che le produce; essa si può esprimere (come quella delle automobili) in kilometri all'ora. In media le onde viaggiano a 30-40 km/h. ma negli oceani possono raggiungere velocità di 70 km/h.

Il moto ondoso • Quando il vento colpisce le particelle d'acqua che si trovano in superficie, queste si abbassano e premono contro le particelle sottostanti. Di conseguenza anche queste ultime tendono a spostarsi e sono costrette a innalzarsi, poiché l'acqua (come tutti i liquidi) non può essere compressa. Abbassandosi nuovamente - per la gravità -le particelle causano l'innalzamento di altra acqua, e così via con una trasmissione a catena che aumenta di intensità o si riduce a seconda della forza del vento.
Il movimento risultante di ogni particella d'acqua è di tipo circolare.
In mare aperto, dove non si sente l'influenza dei fondali (A in fig.), si hanno le onde di oscillazione. Il movimento dell'acqua si propaga agli strati inferiori, anche se - per l'attrito interno dell'acqua - procedendo verso il basso le orbite circolari diventano sempre più piccole, fino a esaurirsi. Ciò avviene a una profondità (che indichiamo con p) pari alla metà della lunghezza d'onda (À).
Vicino alla costa lo spessore dello strato d'acqua si riduce e, quando la profondità del fondale diventa uguale a metà della lunghezza d'onda, le particelle d'acqua iniziano a «sfregare» sul fondo. Quanto più le particelle sono in basso nella massa d'acqua, tanto più vengono rallentate dall'attrito con il fondo e le loro orbite da circolari diventano ellittiche, fino a schiacciarsi del tutto (B in fig.).
Le particelle superficiali sono più veloci di quelle vicine al fondo e quindi le sorpassano, formando le onde di traslazione.
Il fenomeno è ancora più evidente presso la riva, dove queste onde si ribaltano, dando luogo ai frangenti.

Le maree
Le maree sono innalzamenti (flussi) e abbassamenti (riflussi) ritmici del livello del mare. La fase di massimo sollevamento delle acque si chiama alta marea, quella di massimo abbassa mento prende il nome di bassa marea.
La differenza tra l'altezza raggiunta dall'acqua durante l'alta marea e quella raggiunta durante la bassa marea è detta ampiezza di marea.
L'ampiezza delle maree varia da luogo a luogo: dipende dalle dimensioni e dalla forma dei bacini marini. Essa può essere notevole sulle coste degli oceani o nei golfi lunghi e stretti. La massima ampiezza che si conosca, rilevata nella Baia di Fundy (in Canada), è di 19,6 m.
Nel Mediterraneo l'ampiezza di marea non raggiunge mai i valori degli oceani ed è qualche decina di centimetri.
Le maree sono causate da due forze: l'attrazione gravitazionale esercitata dalla Luna e dal Sole sul nostro pianeta e la forza centrifuga dovuta al moto di rivoluzione che il sistema Terra-Luna compie attorno al baricentro comune.
Gli effetti sono visibili sulle acque dei mari e degli oceani, che sono facilmente deformabili, al contrario dei materiali solidi che costituiscono il resto del pianeta. Anche l'atmosfera risponde all'attrazione luni-solare, ma delle maree atmosferiche sappiamo ancora poco.
Il «ritmo» delle maree riflette le variazioni delle posizioni della Terra, della Luna e del Sole. In genere si hanno due alte e due basse maree in poco più di un giorno.

Le cause delle maree • Le maree sono provocate dall'attrazione gravitazionale che la Luna e, in misura minore, il Sole esercitano sulla Terra.
La Luna è più piccola del Sole, ma è molto più vicina al nostro pianeta e pertanto esercita un' attrazione maggiore.
(In realtà, anche gli altri corpi del Sistema solare esercitano una forza attrattiva sulla Terra, ma il loro effetto è di fatto trascurabile, a causa delle loro notevoli distanze.)
Durante l'alta marea le acque -libere di muoversi, al contrario delle rocce - si sollevano, attratte dalla Luna.
Ciò non avviene soltanto dalla parte della Luna, ma anche dalla parte opposta, dove l'attrazione lunare è minima. Sulle acque oceaniche opposte alla Luna fa sentire maggiormente i suoi effetti la forza centrifuga, dovuta alla rotazione del sistema Terra-Luna attorno al baricentro comune.
Nelle zone situate a longitudini di 90° da quelle in cui si verifica l'alta marea lo spessore dell' acqua diminuisce perché 1'acqua è richiamata verso le zone di alta marea: in questi luoghi si ha la bassa marea.
A causa dell'attrito col fondo e dell'attrito interno delle masse d'acqua, l'alta marea non si verifica esattamente quando la Luna culmina sul meridiano del luogo, ma si può presentare con un ritardo, variabile, detto ora di porto.

Maree e fasi Lunari • le ampiezze delle maree mutano durante un mese, a causa delle variazioni delle posizioni reciproche della Terra, della Luna e del Sole. Infatti, nel fenomeno interviene anche la forza di attrazione da parte del Sole, che agisce in modo analogo a quella della Luna, anche se con intensità minore.
Quando il Sole, la Terra e la Luna sono allineati (Luna piena o Luna nuova) le due forze attrattive si sommano e l'ampiezza di marea raggiunge i valori massimi (maree vive),
Quando invece le congiungenti Sole-Terra e Terra-Luna formano un angolo retto (Luna al primo o all'ultimo quarto), gli effetti attrattivi dei due corpi sulle acque oceaniche si bilanciano e le oscillazioni di marea sono minori (maree morte).

Le correnti
Possiamo paragonare una corrente marina a un fiume che scorre nel mare alla velocità di pochi kilometri all'ora. L'acqua che costituisce la corrente è caratterizzata da temperatura e salinità diverse da quelle della massa d'acqua in cui scorre.
o Le correnti oceaniche esercitano una forte influenza sul clima delle coste che lambiscono e partecipano al trasporto di calore dalle zone più calde a quelle più fredde del globo.
o Le zone lambite da correnti calde hanno un clima più umido e spesso più mite rispetto alle zone poste alla stessa distanza dall'Equatore ma lambite da correnti fredde, che riducono l'evaporazione delle acque e quindi rendono più arido il clima.
Le correnti non si verificano solo negli oceani ma anche nei mari, dovesono dovuteprincipalmente a differenze di temperatura e/o salinità tra le acque di bacini adiacenti.

La circolazione delle acque oceaniche • Se la Terra non ruotasse e non esistessero i venti, nelle acque di entrambi gli emisferi si verificherebbero due movimenti regolari nella direzione dei meridiani, causati dal diverso riscaldamento:
- in superficie ci sarebbe un movimento di acque calde dall'Equatore verso i poli;
- in profondità un movimento di compensazione, di acque fredde, dai poli all'Equatore.
In realtà, i venti e il moto di rotazione terrestre influenzano sensibilmente il moto delle acque, almeno di quelle superficiali (per le acque che scorrono in profondità rimane valido il meccanismo di compensazione).
La corrente nello Stretto di Gibilterra• esempio del meccanismo di compensazione che lega le acque superficiali e quelle profonde è dato da ciò che accade tra l'Oceano Atlantico e il Mediterraneo, a causa delle differenze di salinità (e quindi di densità).
L'acqua dell'Atlantico, meno salata e perciò più leggera, penetra attraverso lo Stretto di Gibilterra nel Mediterraneo, incanalata in una corrente superficiale; di conseguenza, l'acqua del Mediterraneo defluisce in senso opposto, sotto la corrente che proviene dall'oceano.

IL ciclo dell'acqua
L'acqua presente sul nostro pianeta - liquida, solida o aeriforme - non rimane stabilmente immagazzinata nei serbatoi naturali costituiti da oceani e mari, ghiacciai, falde idriche, laghi, fiumi e atmosfera.
o Si verificano invece degli scambi continui, causati dall'evaporazione, dalla condensazione e dalle conseguenti precipitazioni, dalla formazione e dallo scioglimento dei ghiacci.
L'insieme di questi scambi è il ciclo dell'acqua (o ciclo idrogeologico).
Il ciclo dell'acqua - che coinvolge tutte le «sfere» terresti, compresa la biosfera - consente di mantenere mediamente in equilibrio tra loro i diversi serbatoi idrici del pianeta.

Il motore del ciclo • Il Sole, grazie alle reazioni nucleari che avvengono al suo interno, emette dicontinuo grandi quantità di energia sotto forma di radiazioni elettromagnetiche. L'energia che proviene dal Sole scalda il nostro pianeta e rende possibili i cambiamenti di stato dell'acqua, che sono i processi del ciclo.

Un ciclo continuo• ciclo dell'acqua sono interessate tutte le componenti che costituiscono il sistema Terra: idrosfera, atmosfera, litosfera e biosfera.
Il calore del Sole provoca 1'evaporazione di una parte dell'acqua superficiale degli oceani. Si formano così grandi quantità di vapore acqueo che entrano nell'atmosfera e spesso vengono trasportate dai venti. Raffreddandosi, il vapore condensa in minuscole gocce che formano le nuvole, dalle quali 1'acqua torna in basso sotto forma di precipitazioni .
L'acqua delle precipitazioni (acqua meteorica) può ricadere direttamente nel mare oppure giungere sulle terre emerse. Dell'acqua che cade sulle terre, soltanto una parte scorre in superficie, si raccoglie nei corsi d'acqua e torna in mare. La porzione più consistente, invece, va incontro a destini diversi:
-     parte evapora direttamente;
-     parte viene assorbita dalle radici delle piante ed è successivamente rilasciata sotto forma di vapore nell'atmosfera, con un processo che viene detto traspirazione;
-     parte va infine a costituire le riserve sotterranee d'acqua: le falde idriche. L'acqua delle falde torna, prima o poi, in superficie e può incanalarsi anch'essa nei corsi d'acqua che scorrono fino al mare.
Soltanto l'acqua compie interamente questo ciclo: le sostanze in essa disciolte, come i sali minerali, si separano invece dall'acqua al momento dell'evaporazione

La rugiada• La rugiada che ricopre una ragnatela può illustrare una parte del ciclo dell'acqua. Nelle notti serene il terreno si raffredda rapidamente; l'aria sovrastante si raffredda a sua volta e il vapore acqueo, contenuto negli strati più bassi di aria, condensa in piccolissime gocce di rugiada. Al sorgere del Sole esse assorbono l'energia necessaria per l'evaporazione e l'acqua ritorna nell'aria.

L'acqua che si infiltra nel terreno
Abbiamo visto che l'acqua piovana caduta sulle terre emerse in parte evapora o viene utilizzata dalle piante, in parte scorre sulla superficie e in parte si infiltra nel terreno.
Il suolo è il primo, sottile strato della crosta terrestre che l'acqua può incontrare nella sua discesa in profondità. Esso non ha una struttura compatta: tra le particelle che lo compongono esistono molti spazi, di piccole e piccolissime dimensioni, occupati dall'aria.
Quanti più spazi esistono tra i granuli che costituiscono il suolo, tanto più esso è poroso.
Se le rocce sottostanti sono anch'esse permeabili (cioè si lasciano attraversare dall'acqua), l'acqua può continuare la sua discesa nel sottosuolo. La permeabilità delle rocce dipende dalla loro porosità e/o dalla eventuale presenza in esse di fratture.
L'acqua continua a scendere a causa della gravità, fino a quando incontra uno strato di roccia impermeabile. Gli strati permeabili sovrastanti si comportano come una specie di spugna: l'acqua si accumula negli interstizi tra i granuli e nelle fratture delle rocce permeabili, formando una falda idrica. Buona parte dell'acqua delle falde idriche sotterranee fluisce all'esterno formando sorgenti.

Le falde idriche • Salvo rare eccezioni, come in alcune grotte, nel sottosuolo non vi sono laghi o fiumi. Le acque sotterranee occupano piuttosto gli interstizi tra granuli e le fessure delle rocce permeabili. L'acqua scende per gravità fino a quando non incontra uno strato impermeabile: allora si ferma e origina una falda idrica.
L'acqua può infiltrarsi nel terreno per pochi metri o per centinaia, a seconda della profondità a cui si trova lo strato impermeabile. Le falde idriche che non sono delimitate superiormente da uno strato impermeabile vengono chiamate falde freatiche.
In molti casi le acque superficiali penetrano in profondità e si raccolgono in una roccia permeabile delimitata, superiormente e inferiormente, da due strati impermeabili. Si forma così una falda artesiana (o falda imprigionata).

La permeabilità delle rocce • la permeabilità del suolo e delle rocce dipende dalle dimensioni, dalla forma e dal modo in cui le particelle che li costituiscono sono raggruppate e tenute insieme.
A queste condizioni è connessa la porosità: quanto più le particelle sono piccole e la loro forma è irregolare, tanto più esse possono stare addossate le une alle altre e tanto più piccoli saranno perciò i pori nei quali l'acqua si può infiltrare.
Oltre che dalla presenza di pori, la permeabilità delle rocce dipende anche dalla presenza di fratture, tra le quali l'acqua può scorrere.

Le sorgenti • uno strato roccioso impermeabile affiora lungo un versante, 1'acqua accumulata nelle rocce permeabili sovrastanti è costretta a fluire all'esterno e si forma una sorgente.
La quantità d'acqua che sgorga da una sorgente viene detta portata e si misura in litri al secondo o in m al secondo. Vi sono sorgenti dalle quali sgorgano solo pochi litri d'acqua al secondo; altre che ne emettono invece centinaia.
Dalle sorgenti possono sgorgare acque a temperature differenti e con un diverso contenuto di sostanze disciolte. In base a queste caratteristiche, 1'acqua viene detta:
- acqua potabile (con un contenuto di sali compreso tra 0,1 e 0,5 g per litro);
- acqua minerale (più ricca di sali, fredda);
- açqua termale (calda);
- acqua termominerale (più ricca di sali, calda).
I sali contenuti nell'acqua provengono dalle rocce che essa attraversa, per soluzione. Il fatto che da alcune sorgenti sgorghino acque calde (certe acque termali possono superare i 100 °C) può dipendere principalmente da due cause: la falda idrica è scesa a grande profondità e l'acqua è stata scaldata dal calore interno della Terra, oppure in vicinanza della falda esiste un serbatoio magmatico (cioè materiale roccioso fuso che è risalito nella crosta).

I fiumi

I fiumi sono corsi d'acqua perenni,nei quali l'acqua scorre tutto l'anno; essi sono spesso alimentati da una o più sorgenti e ricevono acqua dalle piogge o dallo scioglimento di neve e ghiacci. I torrenti sono invece corsi d'acqua che si prosciugano durante le stagioni secche .
Il percorso - più o meno lungo - di un fiume spesso inizia da una sorgente e termina in mare, con la foce. Ma non tutti i fiumi sfociano in mare: alcuni confluiscono in altri fiumi, di cui sono affluenti; altri sboccano in laghi, di cui sono immissari.
Generalmente i laghi hanno anche fiumi che ne escono e che si chiamano emissari.
La lunghezza di un fiume dipende dalle caratteristiche della zona in cui scorre: i fiumi più lunghi si trovano sui continenti, dove possono esserci migliaia di kilometri di distanza fra le montagne in cui nascono e il mare.
Il territorio da cui provengono le acque che contribuiscono ad alimentare un corso d'acqua si chiama bacino idrografico .
A seconda dell'intensità delle precipitazioni che si verificano nel bacino idrografico del fiume, varia anche la sua portata, cioè la quantità d'acqua che trasporta nell'unità di tempo.

Velocità delle acque fluviali • Nel tratto montano l'acqua di un fiume scorre molto velocemente: può percorrere anche più di 5 metri al secondo. Scendendo a valle l'acqua rallenta e, in prossimità della foce, essa si muove a una velocità fino a cinquanta volte inferiore: circa 10 centimetri al secondo. La velocità dell'acqua varia, quindi, in tratti diversi dello stesso corso d'acqua.
Cosa differenzia il tratto montano di un fiume da quello di pianura? Il fatto più evidente è che i due tratti hanno una pendenza diversa. Ne possiamo dedurre che la velocità dell'acqua dipende principalmente dalla pendenza del terreno su cui essa scorre: maggiore è la pendenza. maggiore è la velocità alla quale si muove l'acqua.
La pendenza media di un corso d'acqua si calcola sottraendo dal valore della quota alla quale si trova la sua sorgente il valore della quota alla quale si trova la sua foce e dividendo il risultato per la lunghezza del percorso. Poiché la pendenza non è costante lungo tutto il corso di un fiume, si preferisce calcolarla in vari tratti: per esempio, dalla sorgente allo sbocco in pianura, in pianura,nell'area della foce. Il fatto che nel tratto superiore la pendenza e la velocità dell'acqua siano piuttosto elevate, fa sì che la corrente fluviale riesca a scavare profondamente le rocce in cui scorre. Questo processo prende il nome di erosione. Quando la pendenza del fiume diminuisce e le acque scorrono più lentamente, anche la capacità di erosione del fiume diminuisce e le acque iniziano a depositare i materiali trasportati dalle alte quote: prima i ciottoli, poi la ghiaia, infine la sabbia e il limo.

Il bacino idrografico • Il territorio che con le proprie acque superficiali alimenta un fiume è detto bacino idrografico.
Il bacino idrografico di un fiume è delimitato da una linea (immaginaria) che è chiamata linea spartiacque; essa separa le acque che cadono in quel bacino dalle acque che cadono in un bacino idrografico confinante. La linea spartiacque in genere corre lungo le creste delle montagne circostanti.
Nell' ambito del bacino idrografico di un fiume è compreso un intero sistema fluviale, costituito dal corso d'acqua principale e da tutti i suoi affluenti.
Il bacino idrografico può essere molto esteso: quello del Fiume Po ha una superficie di circa 75 000 km².. Il bacino idrografico del Rio delle Amazzoni copre un' area di circa 7 000 000 km².

La portata del fiume • La quantità d'acqua che passa attraverso una sezione del fiume in un secondo si chiama portata. Vediamo come si determina:
- si misura l'area, in m², di una sezione trasversale del fiume;
- si misura la velocità dell'acqua, in m/s, nello stesso punto;
- si moltiplica il valore dell' area per il valore della velocità e si ottengono i m2 d'acqua che scorrono, in un secondo, attraverso la sezione considerata.
La portata di un fiume dipende soprattutto dalle condizioni climatiche (in particolare dalle precipitazioni) che si verificano nel suo bacino idrografico nel corso dell'anno.
Quando la portata è minima e l'alveo è quasi asciutto si parla di portata di magra; quando è massima si dice portata di piena.
Se la portata di un fiume aumenta al punto che l’acqua non può più essere contenuta nell'alveo, si ha un' esondazione e l'acqua invade i terreni circostanti.

I ghiacciai

Sulla Terra esistono due enormi aree coperte quasi interamente da calotte glaciali: il Continente Antartico e la Groenlandia. Vi sono, inoltre, migliaia e migliaia di ghiacciai minori .
Nel complesso, circa l'l1 % delle terre emerse è ricoperto dai ghiacci.
Perché si formi un ghiacciaio è necessario che le precipitazioni cadano soprattutto sotto forma di neve e che la temperatura estiva sia sufficientemente bassa, in modo che non si sciolga tutta la neve caduta durante l'inverno.
Presso i poli queste condizioni si verificano anche al livello del mare, mentre via via che ci si sposta verso i tropici occorrono quote sempre maggiori. Sulle Alpi troviamo ghiacciai al di sopra dei 2400 m circa, mentre nelle regioni equatoriali bisogna superare i 4000 m.
La linea (nel senso di quota) sopra la quale non tutta la neve caduta durante l'inverno si scioglie in estate è detta limite delle nevi persistenti.
I ghiacciai più frequenti sulle montagne come le Alpi sono quelli di tipo alpino e soprattutto quelli di tipo pirenaico .
I ghiacciai di tipo alpino partono in genere da una grande concavità scavata nella roccia (un circo) e scendono verso valle con una lingua, anche molto lunga. I ghiacciai di tipo pirenaico sono più semplici e più piccoli: occupano modeste depressioni (circhi, nicchie o valloni) sotto le cime o lungo i versanti montuosi, e non hanno lingue.
I ghiacciai odierni sono ciò che resta di masse glaciali molto più grandi che si svilupparono durante le glaciazioni dell'Era quaternaria, iniziata circa 1,8 milioni di anni fa. Durante queste «età» fredde il ghiacciaio coprì buona parte dell’America, dell'Europa e dell'Asia.

I ghiacciai e i loro movimenti. • I ghiacciai sono grandi masse di ghiaccio che si muovono sotto la spinta del proprio peso. Essi possiedono una certa plasticità, che permette loro di scorrere e anche di superare delle contropendenze. La eventuale presenza di un velo d'acqua di fusione sul fondo (al contatto ghiaccio- roccia) fa pure scivolare l'intera massa glaciale.
L'entità dei movimenti del ghiacciaio dipende da fattori diversi:
- dalla pendenza del fondo;
- dalla sua rugosità;
- dalla presenza di ostacoli;
- dal clima del luogo;
- dalla stagione.
La velocità del ghiaccio dipende inoltre dalle dimensioni e dalla forma del ghiacciaio.
I ghiacciai alpini, relativamente piccoli, si muovono lentamente; ma alcune loro parti avanzano con maggiore rapidità. In genere il ghiaccio della loro zona di alimentazione (la parte più alta del ghiacciaio) si muove di pochi metri all' anno, mentre nella zona di ablazione (la parte più bassa) la velocità raggiunge i 150-200 m all'anno.
Nel loro spostamento verso valle, i ghiacciai strappano pezzi dalle rocce su cui poggiano e trasportano a valle i frammenti. Questi materiali duri, sfregando contro le rocce, contribuiscono a loro volta a modellare il fondo.
I frammenti rocciosi trasportati dal ghiacciaio si accumulano sui fianchi, sul fondo e alla fronte, formando le morene.

Da neve a ghiaccio • Il processo che porta alla formazione del ghiaccio che costituisce un ghiacciaio è assai lento.
Sono infatti necessarie decine di anni perché la neve caduta con le precipitazioni si trasformi in ghiaccio.
I fiocchi di neve sono leggeri e finissimi e, quando si depositano, i piccoli cristalli di ghiaccio che li formano sono accompagnati da una grande quantità di aria. Mano a mano che i fiocchi si accumulano, l'aria viene espulsa ed essi rimpiccioliscono, assumendo una forma granulare.
Nella parte più profonda del nevaio i granuli, schiacciati dal peso delle nevi sovrastanti, si appiattiscono. Intanto, in superficie una parte della neve si scioglie e l'acqua di fusione penetra in profondità, dove ricongela, cementando i granuli. Si forma, così, il ghiaccio.

Inlandsis • Si chiamano inlandsis le calotte glaciali presenti in Antartide, in Groenlandia e (con dimensioni più modeste) in Islanda. Il loro spessore in certe zone supera i 2000 m. Gli inlandsis si estendono spesso fino al mare, dove i movimenti delle acque marine possono provocare il distacco e lo spostamento di grandi blocchi di ghiaccio, gli iceberg.

I laghi
Un lago è una massa d'acqua (di solito dolce) che occupa una depressione - per lo più naturale - della superficie terrestre .

I laghi possono essere alimentati da più corsi d'acqua, i quali convogliano in esso l'acqua piovana che cade nel bacino idrografico del lago, oppure da unico un fiume che ne costituisce l'immissario.
La comunicazione tra un lago e il mare può mancare, oppure avviene tramite. un fiume che viene chiamato emissario.
Alcuni laghi non hanno emissario. In questo caso la perdita d'acqua dipende principalmente dall'evaporazione e causa un aumento della salinità dell'acqua.
Quando invece manca l'immissario, l'alimentazione è assicurata dalle precipitazioni meteoriche e dalle acque sotterranee.
I laghi sono ambienti in evoluzione, destinati a scomparire, sia pure in tempi relativamente lunghi. Infatti, il loro destino è quello di venire colmati dai materiali trasportati dalle acque che finiscono nel lago.
I laghi mostrano caratteristiche differenti a seconda del processo che li ha generati.

Laghi di escavazione glaciale • Questi laghi devono la loro origine all' azione di antichi ghiacciai, oggi scomparsi o molto ridotti, e possono essere di due tipi: laghi di circo e laghi glaciali vallivi.
I laghi di circo si trovano ad alta quota e occupano conche tondeggianti scavate da limitate masse di ghiacciai ormai disciolti. Molti laghetti delle Alpi, situati in genere oltre i 2000 m di quota, hanno questa origine.
I laghi glaciali vallivi si trovano, invece, nella parte terminale delle valli e sono dovuti al1'escavazione compiuta dalle porzioni più basse di grandi ghiacciai oggi spariti o ridotti. I grandi laghi prealpini italiani (come il Lago di Garda) hanno avuto questa origine.

Laghi di sbarramento • Una tipologia di lago frequente è quella dei laghi di sbarramento, sia naturali sia artificiali.
Lo sbarramento di una valle fluviale - causato, per esempio, da una frana - può determinare la formazione di un lago. il Lago di Alleghe si è formato nel secolo scorso per la caduta di una grande frana.
Lo stesso principio vale per le dighe: sbarrando i corsi d'acqua, esse determinano la formazione di laghi artificiali, utilizzabili per la produzione di energia elettrica o per l' irrigazione.

Laghi craterici • Sono laghi che occupano i crateri di vulcani spenti o, più frequentemente, le loro caldere.
Una caldera si forma per lo sprofondamento della parte centrale di un vulcano e assomiglia a un cratere più largo, ma con i bordi meno rialzati. Spesso il fondo della caldera si trova a un livello inferiore a quello del terreno circostante e quindi 1'acqua meteorica vi confluisce, anche senza l'apporto di corsi d'acqua.
Molti laghi dell'Italia Centrale occupano depressioni vulcaniche, come il Lago di Nemi.

Laghi carsici • Le depressioni occupate dai laghi carsici sono state prodotte dall' azione dell' acqua meteorica sulle rocce calcaree. Queste in parte si disciolgono a contatto con l'acqua di pioggia e perciò si formano depressioni superficiali e grotte. Il fondo delle depressioni carsiche è tappezzato di terra rossa, un tipo di suolo che lo rende impermeabile: 1'acqua che si raccoglie nella conca dà origine al lago.
Il Lago di Doberdò (in Friuli-Venezia Giulia), il Lago del Matese (nel Molise) e il Lago di Canterno sono laghi carsici.

I laghi di cavità tettonica • Questi laghi sono così chiamati perché occupano il fondo di depressioni tettoniche, cioè di depressioni che si sono formate a causa di movimenti avvenuti in porzioni più o meno grandi della crosta terrestre.
Per esempio, molti laghi dell'Africa orientale sono allineati lungo una grande fascia di fratture, chiamata Great Rif: Valley, una fossa tettonica che percorre gran parte del continente in direzione Nord-Sud.

Laghi relitti e laghi costieri • I laghi relitti sono in genere laghi salati che hanno avuto origine in seguito all'abbassamento del livello marino o a movimenti di qualche porzione della crosta terrestre; e ciò ha provocato l'isolamento di masse d'acqua marina. ne sono esempi il Lago d'Aral e il Mar Caspio.
I laghi costieri si formano per accumulo verso il mare di cordoni litoranei di sabbia che sbarrano un'insenatura marina, isolandola così dal mare. È il caso del Lago di Varano, presso il Gargano (in Puglia), o dello Stagno di Orbetello (in Toscana).

L'acqua come risorsa

L'acqua è una risorsa naturale, cioè un «bene» che utilizziamo per soddisfare le nostre necessità. Quasi tutta l'acqua che usiamo è dolce: la pioggia, le acque sotterranee, i fiumi, i laghi e i ghiacciai sono costituiti da acqua dolce.
La disponibilità continua d'acqua è garantita dal ciclo idrologico, grazie al quale i serbatoi idrici presenti sulla Terra vengono continuamente riforniti. Questo significa che l'acqua dolce è una risorsa rinnovabile (cioè ripristinabile nei tempi richiesti dalle esigenze umane) .
Tuttavia i tempi necessari per rifornire i serbatoi possono essere anche molto lunghi. Ad esempio, esistono aree in cui la ricarica delle falde idriche è estremamente lenta e l'eccessivo sfruttamento trasforma l'acqua da risorsa rinnovabile a risorsa non rinnovabile. Per questa ragione l'acqua non deve essere sprecata.

Come viene usata l'acqua . Due litri d'acqua al giorno sono sufficienti a garantire la sopravvivenza di un essere umano, ma la quantità d'acqua richiesta dalla civiltà moderna è molto maggiore.
L'Italia è uno dei Paesi europei (e del mondo) che consumano la maggior quantità di acqua: nel 2005 siamo arrivati a circa 2800 litri al giorno per abitante. Il 60% è utilizzato per l'agricoltura, il 25 % per l'industria e il rimanente 15 % è destinato all'uso domestico (l'igiene personale, la cucina, gli scarichi fognari ecc.). Quest'ultima componente del consumo idrico italiano è impressionante: a livello mondiale, infatti, soltanto il 5 % dell'acqua è destinato all'uso domestico.

Risparmiare acqua • Se la richiesta e la disponibilità d'acqua attuali rimarranno costanti, entro pochi anni in molte regioni della Terra si raggiungeranno situazioni critiche. Vanno quindi ridotti gli sprechi.
. Ad esempio, nell'irrigazione delle colture il 50% dell'acqua «si perde» per evaporazione e per infiltrazione. Una certa quantità potrebbe essere risparmiata controllando meglio la quantità d'acqua già presente nel suolo prima dell'irrigazione e irrigando soltanto quando è necessario.
Il prezzo dell'acqua non tiene conto del fatto che questa risorsa sta cominciando a scarseggiare. Come per le altre risorse disponibili in quantità inferiore alle richieste, anche il prezzo dell' acqua dovrebbe essere aumentato, e ciò aiuterebbe a prevenire gli sprechi.

L'inquinamento delle acque continentali

L’inquinamento è un fenomeno che riguarda tutte le acque dolci: i fiumi, i laghi, le falde idriche e persino i ghiacciai sono sempre più spesso contaminati dalla presenza di sostanze estranee inquinanti, talora molto tossiche.
L’inquinamento delle acque dolci dipende innanzitutto dalla quantità dei rifiuti che vi vengono riversati. Nelle acque dolci si accumulano centinaia di sostanze, provenienti principalmente dalle abitazioni, dalle industrie e dai campi coltivati.
Alcune di queste sostanze sono biodegradabili, cioè possono essere trasformate da microrganismi in sostanze non inquinanti, naturalmente a patto che la loro quantità non sia eccessiva. Purtroppo in molte zone del mondo tali limiti vengono comunemente superati e microrganismi non riescono a degradare completamente le sostanze immesse nell'acqua .
Le conseguenze dell'inquinamento delle acque dolci ci colpiscono in maniera diretta; infatti, quando le riserve idriche sono contaminate divengono immediatamente inutilizzabili. Per questa ragione, l'inquinamento delle acque continentali è quello che suscita le maggiori preoccupazioni.

Inquinamento dei fiumi. Le principali fonti d'inquinamento di un fiume sono gli scarichi domestici e industriali, le colture agricole, le cave (e le miniere) e le discariche. Alcune di queste fonti sono puntiformi, e quindi facili da identificare sul territorio (è il caso, per esempio, delle industrie), mentre altre sono diffuse su aree molto vaste e pertanto sono difficili da localizzare (come i campi coltivati).

Inquinamento dei laghi • I fiumi smaltiscono più rapidamente dei laghi le sostanze inquinanti; infatti, grazie al continuo rimescolamento dell'acqua, le sostanze nocive si degradano maggiormente che in un lago, dove l'acqua tende a non mescolarsi.
Quando un fiume sfocia in un lago, la massa d'acqua lacustre trattiene una buona parte delle sostanze dannose provenienti dal fiume, oltre a quelle che vengono immesse direttamente nel lago dalle abitazioni e dalle industrie costiere.
Con l'andare del tempo, quindi, non sarà più possibile utilizzare le acque del lago come potabili; per poterlo fare occorrerà, infatti, non solo costruire dei depuratori per le acque di scarico, ma anche attendere che le acque del lago abbiano un ricambio completo.
È stato calcolato che per il ricambio completo di un lago delle dimensioni, ad esempio, di quello di Como, sono necessari perlomeno 100 anni.
Un altro fenomeno molto diffuso nei laghi (come in mare) è quello dell'eutrofizzazione, che consiste nel proliferare di alghe e altre piante acquatiche, «concimate» dai fosfati e dai nitrati (sostanze inquinanti che per i vegetali sono però dei nutrienti) i quali provengono soprattutto dagli scarichi delle nostre abitazioni. Alla loro morte, le alghe si accumulano sul fondo del lago, dove i microrganismi le decompongono. Il processo di decomposizione richiede ossigeno. L'ossigeno si scioglie nell'acqua solo in piccole quantità, e di solito le acque di un lago non ne contengono molto. L'utilizzo di una elevata quantità di ossigeno disciolto nell'acqua, da parte degli organismi decompositori, ne riduce il livello fino al punto che gli altri organismi (come, per esempio, i pesci) non riescono più a sopravvivere

Inquinamento delle falde idriche • Le falde idriche, sia quelle freatiche sia quelle artesiane, sono in collegamento diretto con le acque correnti superficiali e, di conseguenza, possono essere facilmente inquinate. Veniamo in tal modo privati della fonte più immediata di acqua potabile.
Le acque sotterranee presentano il vantaggio di essere contenute in materiali porosi o fessurati che possono filtrarle. D'altra parte, le acque sotterranee non possono diluire e degradare le sostanze dannose disciolte, poiché il movimento di queste acque è lento e privo di turbolenza.
Per queste ragioni la depurazione delle acque sotterranee può richiedere anche migliaia di anni. Non c'è praticamente rimedio all'inquinamento delle falde idriche: l'unico modo per proteggere le acque sotterranee è non inquinarle.

Fonte: http://win.ameucci.it/docenti/materiali/idrosfera.doc

Sito web da visitare: http://win.ameucci.it/

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Mari

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