Struttura interna della Terra

Struttura interna della Terra

Ipotizzata grazie a:

• osservazioni astronomiche
• calcolo della densità media (e composizione, grazie a studio meteoriti)
• studio delle onde sismiche (riflessione e rifrazione)

Mohorovičić studiò dei sismogrammi e scoprì che le onde sismiche rilevate da sismografi lontani dall’epicentro spesso erano più veloci di quelle rilevate in zone più prossime. Questo voleva dire che le onde attraversavano zone con rocce più dense: ipotizzò quindi l’esistenza del mantello, posto alla profondità media di 30 km, separato dalla crosta da una discontinuità, detta Moho.
Gutemberg scoprì invece che le onde P non venivano rilevate dai sismografi posti in una fascia compresa tra i 103° (11000 km) e i 143° (16000 km) dall’epicentro, per poi ricomparire rallentate, mentre le onde S sparivano del tutto dopo i 103°. La presenza di queste zone d’ombra indicava la presenza di materiale liquido al di sotto del mantello (rallentamento onde P e scomparsa onde S), un nucleo esterno di diversa composizione chimica e fiicia separato dalla discontinuità di Gutenberg (situata a circa 2900 km di profondità).
Un’ulteriore discontinuità fu ipotizzata da Lehmann a 5170 km si profondità, studiando la variazione di velocità delle onde che attraversavano il nucleo,  l’esistenza di un nucleo interno solido.

La crosta terrestre
Essa può essere:

• continentale, densità media 3,1 g/cm3 , spessa da 20 a 70 km, composta da sedimenti, rocce metamorfiche, rocce intrusive (graniti), rocce metamorfiche di alte P e T (granuliti)
• oceanica, densità media 2,7 g/cm3 ,  spessa da 6 a 8 km, composta da sedimenti, basalti a pillow, gabbri

Mantello
Diviso in:

• astenosfera, compresa tra crosta e 200 km di profondità, 4% del materiale è liquido, composta da peridotiti (olivine e pisosseni), vi sono movimenti convettivi e le onde sismiche vengono rallentate
• mesosfera, compresa tra astenosfera e 2900 km, solida, composta da ossidi metallici e solfuri, le onde sismiche si propagano più velocemente

Nucleo
Costituito da una lega di Ferro e Nichel più altri elementi presenti in numero decisamente inferiore, la sua densità è molto alta (10-12  g/cm3). Il nucleo esterno (fino a 5170 km di profondità) è liquido, mentre quello interno è solido.

Gradiente geotermico e flusso di calore
Il gradiente geotermico è l’aumento di temperatura in funzione della profondità e corrisponde a circa 3°/100 m, ma diminuisce con la profondità, rappresentabile in un grafico temperatura/profondità con la geoterma (curva costruita mediante osservazioni e stime teoriche).
Il calore interno deriva dall’energia immagazzinata dalla Terra durante la sua formazione, più l’energia provocata dal decadimento dei materiali radioattivi presenti all’interno.
Esso viene disperso tramite un flusso di calore, principalmente grazie alla convezione del mantello (conduzione e radiazione sono troppo lenti).

Isostasia
È un fenomeno di equilibrio gravitazionale che si verifica tra la crosta e la sottostante astenosfera,  paragonabile al fenomeno di galleggiamento descritto dal principio di Archimede.
Ad esempio un iceberg galleggia sull’acqua, ma buona parte di esso rimane immersa: lo stesso fa la crosta sul mantello.
Quindi sotto le catene montuose c’è una porzione di crosta molto più spessa che nelle altre zone, che si riduce progressivamente con l’erosione.

Pratt con il filo a piombo si accorse che vicino all’Himalaya la deviazione di un filo a piombo rispetto alla verticale era minore di 1/3 rispetto a quanto si aspettava; pensò quindi che le catene montuose fossero meno dense rispetto al resto della crosta e che i blocchi crostali poggiassero uniformemente sul mantello, mentre Airy ipotizzò più verosimilmente che le catene montuose “spofondassero” nel mantello più degli altri blocchi crostali, andando a sostituire al mantello (più denso) uno spesso strato di crosta (più leggera) e provocando quindi una minor deviazione del filo a piombo.

Campo magnetico terrestre
È un campo dipolare, originato dalla presenza di una lega ferro e nichel nel nucleo.
La lega non è semplicemente magnetizzata, poiché passata la temperatura di Curie (circa 700-800°C, nel nucleo la T è superiore a 4000°C) perderebbe le sue caratteristiche magnetiche, ma genera un campo magnetico secondo il modello della dinamo ad autoeccitazione: in presenza di un debole campo magnetico debole, la rotazione del nucleo interno (più lenta) e di quello esterno (più veloce) genera un campo elettrico indotto che a sua volta per induzione genera un campo magnetico, in grado quindi di autoalimentarsi; non ci si riesce a spiegare però la genesi del campo magnetico inziale.
L’asse magnetico non corrisponde all’asse di rotazione, ma è sfasato di circa 11°, di conseguenza il Nord geografico non corrisponde al Nord magnetico.
Le principali caratteristiche del campo magnetico sono:

• intensità, espressa in Gauss (104 T=1 G), vale mediamente 0,5 G
• declinazione magnetica, angolo tra polo Nord geografico e magnetico, varia a seconda della posizione sulla Terra, va riportato sulle carte in modo da orientarle correttamente
• inclinazione magnetica, pendenza delle linee di forza rispetto al piano dell’orizzonte, è perpendicolare ai poli e parallela all’equatore

Il campo magnetico fa da scudo alla Terra, schermando le particelle del vento solare.