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Imparare la sismologia

STRUTTURA INTERNA DEL PIANETA

Prima di parlarvi degli eventi sismici che quotidianamente si verificano sul nostro pianeta, e prima ancora di descrivervi  come e cosa generi un evento sismico, è doveroso conoscere, quantomeno in linea generale, la struttura interna del globo. Cosi come per l’atmosfera terrestre, anche la struttura interna del pianeta non è omogenea, infatti presenta un valore della densità che aumenta progressivamente dalla crosta terrestre verso il centro della Terra. Conoscendo la massa e il volume del pianeta (e sapendo che all’aumentare della profondità, si registra un aumento della pressione e quindi della temperatura) è stato possibile capire che nella Terra sono presenti strati aventi  valori fisici e chimici diversi l’uno dall’altro.  Lo studio degli strati interni del pianeta è avvenuto indirettamente (a causa dell’enorme pressione e dell’elevate temperature), attraverso lo studio e l’analisi delle onde sismiche (generate durante ogni evento sismico), la cui propagazione è legata alla densità dei materiali della Terra.

Dal punto di vista chimico la Terra è suddivisa nei seguenti strati: 

Crosta terrestre:

è lo strato più esterno del pianeta, avente uno spessore medio variabile tra i 5 e  35 km, e che è ulteriormente possibile suddividere in  crosta continentale e crosta oceanica.  La crosta continentale è generalmente spessa 35 km (ma può arrivare a 70-90 km), presenta una densità relativamente bassa , e resiste notevolmente ai processi che distruggono la crosta oceanica, tant’è che le zone più antiche di alcuni continenti raggiungono i 3,8 miliardi di anni. La crosta oceanica, spessa tra 0 e 10 km, presenta una densità simile alla densità degli strati sottostanti (ma di gran lunga maggiore rispetto alla crosta continentale), e rappresenta la porzione più superficiale nella Terra nelle aree sommerse dall’oceano. La crosta oceanica si forma lungo spaccature della crosta terrestre dette dorsali oceaniche. Con il tempo, per via della maggiore densità, scivolerà sotto la crosta continentale (in un processo noto con il termine “subduzione”)  sino a raggiungere il mantello in cui fonderà nuovamente.

Mantello:

ha uno spessore di circa 2970 km ed è posto tra crosta terrestre e nucleo. Esso è limitato superiormente dalla Discontinuità di Mohorovicic (che segna il confine tra crosta terrestre e mantello, e in cui si registra un brusco aumento della velocità delle onde sismiche), e inferiormente dalla Discontinuità di Gutenberg(che segna il confine tra mantello e nucleo, e in cui si registra un brusca riduzione di velocità delle onde sismiche). Il mantello a sua volta può essere suddiviso in:

1) Mantello superiore:  posto ad una profondità tra i 33 e 410 km. Lo strato più superficiale prende il nome di mantello litosferico, perché assieme alla crosta terrestre prende il nome di litosfera.

 

2)  Zona di transizione: posta ad una profondità tra i 410 e 660 km.

 

3) Mantello inferiore: posto ad una profondità compresa tra i 660 e 2890 km.

 

4) Strato D”: ultimo stato del mantello, posto direttamente sul confine “mantello-nucleo”. pare sia uno strato instabile, non omogeneo, che addirittura mancherebbe in alcune zone.

 

Nel mantello le temperature vanno dai  500 ai 4000 C° , e gli elevatissimi valori di pressione fanno si che il mantello si comporti come un “materiale” solido o parzialmente fluido.  Inoltre all’interno del mantello è presenta una "circolazione convettiva" che ha origine dalla differenza di temperatura fra la superficie della Terra e il nucleo esterno . Il calore proveniente dal nucleo provoca l'espansione del materiale e riduce la sua densità consentendone la risalita. Il raffreddamento del materiale alla superficie provoca il suo sprofondamento permettendo cosi la convenzione del mantello.

 Nucleo:

Il nucleo è l’ultimo strato interno del pianeta e posto immediatamente al di sotto del mantello e separato da quest’ultimo, dalla "Discontinuità di Gutenberg". E’ posto ad una profondità compresa tra i 2900 km e 6370 km e può essere ulteriormente suddiviso in:

1) Nucleo esterno: è liquido,  caratterizzato da una temperatura di 3000 °C, da una densità di 9,3 g/cm³ e da una pressione di 1400 kbar. Nonostante non sia mai stato osservato direttamente, si è giunti alla conclusione, che esso non sia allo stato solido, bensì allo stato fluido, attraverso lo studio e l’analisi delle onde sismiche. Infatti non vi è alcuna propagazione di onde S in mezzi fluidi, quindi la mancata rilevazione di tali onde elastiche, da parte di una stazione sismometrica posta ad esempio a 100°-140° dall’ipocentro sismico, è semplicemente dovuta alla presenza del nucleo e all’impossibilità delle onde S di propagarsi al suo interno e giungere sino alla stazione sismica.

 

2) Nucleo interno: è composto quasi esclusivamente di ferro, con un raggio di circa 1250 km, una temperatura attorno ai 5400 °C, una densità di 13 g/cm³ e una pressione di 3300-3600 kbar. Tali condizioni fanno supporre che il nucleo interno si trovi allo stato solido. Si ritiene che esso ruoti ad una velocità differente rispetto ai restanti strati del pianeta.

 Questi due strati a loro volta, sarebbero separati da una fascia nota con il nome di "Discontinuità di Lehmann". Una fascia posta ad una profondità di circa 5150 km in cui "si osserva" un aumento della velocità delle Onde P.

 

 

http://it.wikipedia.org/wiki/File:Earth-crust-cutaway-it.svg

 

 

E’ possibile però fare un’ulteriore suddivisione (di tipo geofisico) dei diversi strati interni del pianeta:

Litosfera:

è  la parte più rigida del nostro pianeta e comprende la crosta terrestre e la parte superiore del mantello detto anche "mantello litosferico". Lo spessore varia da circa 70 km, sotto i bacini oceanici, a circa 100 km sotto i continenti, ma può raggiungere spessori di 300 km sotto le aree continentali più antiche. Se sottoposta a tensioni, la litosfera si comporta in modo prevalentemente  rigido ed è suddivisa in un certo numero di placche tettoniche, ai cui margini si concentra quasi l’intera attività sismica globale. Inoltre si comportano come corpi solidi che galleggiano su un fluido più denso. La condizione di equilibrio gravitazionale che si verifica tra blocchi di litosfera, in relazione alla propria densità e spessore, prende il nome di principio di isostasia (che non è altro il principio di Archimede applicato alle masse rocciose). Inoltre consistenti parti della litosfera sono state soggette ad un processo di subduzione che le ha portate a sprofondare fino a 2900 km, quindi in prossimità del confine tra mantello e nucleo.

 Astenosfera:

Essa è uno strato (superficiale) del mantello terrestre, posto tra la litosfera e la mesosfera e ad una profondità compresa tra i 100 e 350 km. L’astenosfera è formata da rocce parzialmente fuse, pertanto comportandosi come un fluido ad altissima viscosità, assume un ruolo di rilevante importanza nella tettonica globale della litosfera. 

Mesosfera:

La mesosfera comprende il mantello intermedio e il mantello inferiore e si spinge fino ad una profondità di circa 2900 km.

 

http://it.wikipedia.org/wiki/File:Earth-cutaway-schematic-numbered.svg

 

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