ECO - D

D TERRA ECO buone notizie per il futuro

STEAM E DIDATTICA EMOTIVA

laboratori, buone notizie e immagini d’effetto per un apprendimento coinvolgente

ORIENTAMENTO

podcast con professionisti e professioniste del mondo scientifico e tecnologico

CITTADINANZA ATTIVA

approfondimenti di educazione civica, sostenibilità ed educazione alla salute

ESSENZIALI E INCLUSIONE DIFFUSA

strategie didattiche per ridurre le barriere allo studio

Coordinamento redazionale: Marco Mauri

Responsabile di progetto: Martina Mirabella

Redazione e revisione scientifica: Martina Mirabella, G.E.M.

Art director: Enrica Bologni

Revisione linguistica: Lisa Suett

Progetto grafico e impaginazione: G.E.M.

Copertina: G.E.M.

Ricerca iconografica: Martina Mirabella

Disegni: Daniele Gianni, Mauro Sacco e Elisa Vallarino

Immagini di copertina: Shutterstock

La rubrica Lezioni in anteprima e la stesura degli storyboard di alcuni video sono a cura della professoressa

Chiara Amati.

La gamification Mission 2030 è realizzata da Eicon, Torino.

Referenze iconografiche:

Shutterstock; pp.42-66-162-163-165-167-181-189 NASA; pp.159-193 ESA; p.171 Johannes Kepler Observatory

Tutte le altre immagini provengono dall’Archivio Principato.

RINGRAZIAMENTI

Per la collaborazione alla realizzazione della rubrica Le professioni del tuo futuro si ringraziano: Davide Abu-El-Khair, Luca Bellucci, Andrea Bonfanti, Chiara Cetorelli, Emanuele Farina, Davide Pomati, Laura Proserpio, Antonella Senese, Margherita Toma.

Per le riproduzioni di testi e immagini appartenenti a terzi, inserite in quest’opera, l’editore è a disposizione degli aventi diritto non potuti reperire, nonché per eventuali non volute omissioni e/o errori di attribuzione nei riferimenti.

Contenuti digitali

Progettazione: Giovanna Moraglia

Realizzazione: Alberto Vailati Canta, Giovanna Moraglia, Chiara Amati, Marta Bencich, bSmart labs

Prima edizione: gennaio 2024

Printed in Italy

© 2024 - Proprietà letteraria riservata. È vietata la riproduzione, anche parziale, con qualsiasi mezzo effettuata, compresa la fotocopia, anche ad uso interno o didattico, non autorizzata. Le fotocopie per uso personale del lettore possono essere effettuate nei limiti del 15% di ciascun volume dietro pagamento alla SIAE del compenso previsto dall’art. 68, commi 4 e 5, della legge 22 aprile 1941 n. 633. Le riproduzioni per finalità di carattere professionale, economico o commerciale o comunque per uso diverso da quello personale, possono essere effettuate a seguito di specifica autorizzazione rilasciata da CLEARedi (Centro licenze e autorizzazioni per le riproduzioni editoriali), corso di Porta Romana 108, 20122 Milano, e-mail autorizzazioni@clearedi.org e sito web www.clearedi.org. L’editore fornisce – per il tramite dei testi scolastici da esso pubblicati e attraverso i relativi supporti nel sito www.gruppoeli.it materiali e link a siti di terze parti esclusivamente per fini didattici o perché indicati e consigliati da altri siti istituzionali. Pertanto l’editore non è responsabile, neppure indirettamente, del contenuto e delle immagini riprodotte su tali siti in data successiva a quella della pubblicazione, dopo aver controllato la correttezza degli indirizzi web ai quali si rimanda.

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Via G.B. Fauché 10 - 20154 Milano e-mail: info@gruppoeli.it

La casa editrice attua procedure idonee ad assicurare la qualità nel processo di progettazione, realizzazione e distribuzione dei prodotti editoriali. La realizzazione di un libro scolastico è infatti un’attività complessa che comporta controlli di varia natura. È pertanto possibile che, dopo la pubblicazione, siano riscontrabili errori e imprecisioni. La casa editrice ringrazia fin da ora chi vorrà segnalarli a: Servizio clienti Principato e-mail: info@gruppoeli.it

Stampa: Tecnostampa - Pigini Group Printing Division - Loreto - Trevi 23.85.275.01

BUONE NOTIZIE PER IL FUTURO

Video

Filmati, animazioni e Video AR per iniziare e integrare le lezioni.

Contenuti digitali integrativi

Nelle pagine sono inserite le seguenti icone che indicano la presenza e il tipo di contenuti digitali disponibili sul libro.

Audio

Lezioni in MP3 per ripassare le lezioni e listening in lingua inglese.

Sistema Digitale

Accessibile

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Podcast

Interviste a scienziati e scienziate.

Download

Lezioni in anteprima Presentazioni digitali dei contenuti delle unità.

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Oggetti interattivi per visualizzare e approfondire i contenuti.

Galleria di immagini

Gallery per arricchire di informazioni il testo.

Esercizi

Test di diversa tipologia a correzione immediata.

Raccolta

Insieme di oggetti digitali.

Collegamento web

È il gioco online per scoprire i 17 obiettivi e i traguardi dell’Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile.

I contenuti digitali sono fruibili sul sito www.gruppoeli.it, sull’ e con l’App librARsi

1 UNITÀ

L’inquinamento delle acque

MISSION 2030

Lezioni in MP3

Test interattivi

Listening

Una struttura

Fulmini

Parla la scienziata

L’effetto

Listening

IL SUOLO

Listening

lezione 3 L’interno della Terra

1. Come conosciamo l’interno della Terra

2. Un modello a gusci per l’interno della Terra 1

lezione 4 La deriva dei continenti e la tettonica a placche

1. I continenti si spostano

2. L’espansione dei fondali oceanici

3. Le placche litosferiche

4. Il “motore” delle placche

visual Dove si muovono le placche

lezione 5 I fossili

1. Organismi di oggi e organismi del passato

2. La fossilizzazione

3. I metodi per datare le rocce

4. La scala dei tempi geologici

LA COMPOSIZIONE DELLA LITOSFERA

1 I minerali

1. Una crosta di pochi elementi

2. La classificazione dei minerali

La formazione della Terra

Viaggio al centro della Terra

Oceani in espansione

I camini idrotermali

I margini delle placche

Come si formano i fossili

Lezioni in MP3

Test interattivi

Listening

La classificazione dei minerali

La scala di Mohs

Le rocce ignee

Le rocce sedimentarie

Riconosciamo le rocce

Le rocce metamorfiche

Le Dolomiti

Il paesaggio carsico

L’azione

5.

L’erosione delle acque selvagge

Il ciclo delle rocce

Lezioni in MP3

Test interattivi

Listening

Parla lo scienziato

LEZIONI IN ANTEPRIMA

Da Stonehenge al telescopio spaziale

3. L’origine dell’Universo

si

Le galassie

La nostra galassia

3. Come si classificano le stelle

4. La vita delle stelle

lezione 3 Il Sistema solare

1. L’origine del Sistema solare

2. Il Sole è la stella del Sistema solare

3. I pianeti

4. Le comete e le meteore

I pianeti del Sistema solare

4 I movimenti dei corpi celesti

1. Due modelli per l’Universo

2. Le leggi che regolano i movimenti dei corpi celesti

3. Perché i pianeti ruotano attorno al Sole

lezione

1. Il satellite naturale della Terra

2. La superficie lunare

3. L’origine della

4. I moti della Luna

5. Le fasi lunari

6. Le eclissi

7 UNITÀ

IL NOSTRO PIANETA , LA TERRA

lezione 1

forma della Terra

1. Il geoide, la vera forma della Terra

2. Il reticolato geografico

3. Le coordinate geografiche

4. I punti cardinali

Un magnete al centro della Terra

2

rotazione terrestre

1. Tutti i movimenti della Terra

2. Il movimento di rotazione

3. Perché il giorno solare e il giorno sidereo non hanno la stessa durata

rivoluzione terrestre

1. La Terra ruota attorno al Sole

2. Le conseguenze del movimento di rivoluzione

3. L’alternarsi delle stagioni

Nascita, vita e morte delle stelle Missione su Marte

Le leggi di Keplero

Dal modello geocentrico al modello eliocentrico

Le fasi lunari

La formazione delle maree

Lezioni in MP3

Test interattivi

Listening

LEZIONI IN ANTEPRIMA

Eratostene e la forma della Terra

Come funziona il GPS

Lezioni in MP3

Test interattivi

Listening

TERRA

TEMA Il sistema Terra

Come è fatto il nostro pianeta? Come funziona?

Da quali elementi è formato il sistema Terra?

Quali relazioni legano tra loro l’aria, l’acqua e il suolo?

A queste domande e a molte altre cercano di rispondere le Scienze della Terra, un complesso di discipline scientifiche che studia la struttura del pianeta, i materiali rocciosi che lo formano, la sua storia, le caratteristiche dell’atmosfera e delle masse d’acqua. In questa sezione conoscerai le caratteristiche dell’idrosfera, che comprende tutte le acque dolci e salate del pianeta, le caratteristiche dell’atmosfera, l’involucro di gas che avvolge e protegge la Terra e le caratteristiche del suolo, il sottile strato superficiale della Terra in cui si incontrano rocce, aria, acqua e organismi.

Queste componenti del sistema Terra sono oggetto di diverse settori della ricerca scientifica, in particolare dell’idrogeologia, della meteorologia, della climatologia e della pedologia.

Parole per capire

Idrogeologia • È una scienza interdisciplinare che studia gli aspetti chimici, fisici e biologici dell’interazione tra acqua e sottosuolo, tra acque sotterranee e superficiali (fiumi, laghi), tra acque sotterranee ed esseri umani (prelievi da pozzi o sorgenti, inquinamento, sfruttamento geotermico).

Meteorologia • È la scienza che studia l’atmosfera e i fenomeni che avvengono nella troposfera. La meteorologia ha come obiettivi la conoscenza del tempo atmosferico e la previsione a breve termine dei fenomeni atmosferici.

Climatologia • È la scienza che studia i climi della Terra e la loro distribuzione. Si occupa di conoscere gli elementi e i fattori climatici al fine di realizzare previsioni a lungo termine delle condizioni climatiche.

Pedologia • È la scienza che studia i processi di formazione del suolo, la sua composizione e le trasformazioni che avvengono nel tempo in seguito all’azione degli organismi e dei fattori ambientali. Ha una particolare rilevanza per le attività agricole.

MARGHERITA TOMA, ricercatrice in Zoologia marina

Laureata in Scienze naturali e Scienze del mare, oggi lavora come ricercatrice in Zoologia marina presso l’Università di Genova. È specializzata nell’analisi dei materiali video raccolti dai robot a comando remoto, che scendono nelle profondità marine per studiarne la fauna. A settembre 2023 ha vinto una borsa di studio per “Giovani Ricercatori under 35” per il suo lavoro nell’ambito della biodiversità associata all’habitat di differenti tipi di corallo bianco.

DAVIDE ABU-EL-KHAIR, dottorando in Pedologia

Si è diplomato al liceo scientifico e poi si è laureato in Scienze e Tecnologie per l’Ambiente e il Territorio. Dal 2013 si occupa sia di campionamenti e rilevamenti di suolo e vegetazione nelle zone del Nord Italia sia di analisi chimico-fisiche sui campioni di terreno di suoli di pianura e di montagna. Nell’ambito del dottorato di ricerca, analizza i suoli di alcuni siti agricoli vicino a Milano, focalizzando la ricerca sull’inquinamento da parte di metalli pesanti nel suolo e nelle acque che si infiltrano nel terreno.

ANTONELLA SENESE, ricercatrice in Climatologia

Ha una laurea triennale in Scienze naturali, una laurea magistrale in Analisi e Gestione degli ambienti naturali e un dottorato di ricerca in Scienze naturalistiche e ambientali. Dopo alcune esperienze di insegnamento nell’ambiente universitario, oggi è ricercatrice universitaria e si occupa di studiare il cambiamento climatico. Le sue ricerche riguardano i ghiacciai, le acque superficiali e la climatologia alpina. Fa parte di numerosi gruppi di ricerca e dal 2010 collabora nella gestione della Stazione Meteorologica Supraglaciale che è inserita nel progetto Global Cryosphere Watch per il monitoraggio di elementi sensibili della criosfera a scala mondiale.

PARLA LA SCIENZIATA

L’ IDROSFERA

© Casa Editrice G. Principato

BUONE NOTIZIE per

il futuro!

LA POSIDONIA, UNA PIANTA SALVA-PIANETA

Dopo una mareggiata è frequente trovare sulla spiaggia le grandi foglie della Posidonia oceanica, una pianta acquatica quasi sempre scambiata per un’alga. La Posidonia, invece, è dotata di radici, fusto e foglie a forma di nastro. Gran parte delle coste del Mediterraneo sono bordate da estese praterie di Posidonia, i posidonieti, che crescono molto bene fino a 30 metri di profondità: queste praterie costituiscono veri e propri ecosistemi marini che permettono la sopravvivenza di un gran numero di comunità animali e vegetali e offrono riparo e protezione per le specie fin dalle prime fasi del loro sviluppo. Ma una volta svolta la loro azione di barriera difensiva, che fare dei mucchi di Posidonia spiaggiata? Di solito gli accumuli sono interrati, ributtati in mare o, a volte, usati per l’imballaggio di merci fragili o come lettiera per gli animali da allevamento. Oggi è invece possibile usare queste foglie per alimentare i biodigestori anaerobici dove batteri, enzimi o microrganismi, in assenza di ossigeno, trasformano le biomasse vegetali, in biometano. Si tratta di un esempio di economia circolare che, quando diventerà realtà, trasformerà il problema della Posidonia spiaggiata in una risorsa energetica e in grandi vantaggi per l’ecologia e l’ambiente.

Biodigestore anaerobico • Un biodigestore è un particolare impianto nel quale i rifiuti organici, per esempio la frazione umida dei rifiuti domestici, sono sottoposti al processo di digestione anaerobica. All’interno di reattori chiusi, chiamati digestori, i rifiuti sono miscelati con batteri o altri microrganismi che li degradano in assenza di ossigeno. Dal compost ricavato si ottiene biometano che, unito ad anidride carbonica, genera biogas che può essere trasformato in energia termica oppure in energia elettrica.

Parole per capire

© Casa Editrice G. Principato

1 LEZIONE L’ ACQUA E LE SUE PROPRIETÀ

FLIPPED CLASSROOM

Guarda il video e scrivi le risposte sul quaderno.

Il sistema Terra

1 Le quattro sfere geochimiche.

1. Quali sono le caratteristiche della Terra che la rendono un sistema complesso?

2. Quali sono le componenti della sfera geochimica idrosfera?

3. Da dove provengono i gas che formano l’atmosfera?

4. Quali sono le caratteristiche della litosfera?

5. Che cos’è la biosfera?

1 GLI ELEMENTI DEL SISTEMA TERRA

La Terra viene definita un sistema, cioè un insieme di componenti collegate fra loro. È un sistema molto complesso ed è necessario semplificarlo per studiarlo e comprenderlo. Le componenti del sistema Terra sono chiamate sfere geochimiche e sono l’idrosfera, l’atmosfera, la litosfera e la biosfera. Il termine “sfera” permette di immaginarle come involucri che interagiscono tra loro. Il termine “geochimiche” dipende dal fatto che le sfere si differenziano anche per la loro composizione chimica 1

La biosfera è la “sfera vivente” del sistema Terra: comprende tutti gli organismi viventi e gli ambienti in cui essi vivono.

La litosfera è la parte solida e rocciosa della Terra.

L’idrosfera è formata da tutte le acque che si trovano sulla Terra nei tre stati fisici. L’atmosfera è costituita dalla miscela di gas che avvolge la Terra.

2 UN PIANETA RICOPERTO D’ACQUA

Vista dallo spazio, la Terra appare come un pianeta prevalentemente blu; il colore è determinato dall’abbondanza di acqua liquida, che copre circa il 70% della superficie terrestre.

Sulla Terra l’acqua è presente contemporaneamente allo stato solido (nei ghiacciai e nelle calotte glaciali), liquido (negli oceani, nei mari, nei fiumi, nei laghi e nelle falde acquifere sotterranee) e aeriforme (nell’atmosfera, sotto forma di vapore acqueo). Il 97% delle acque è contenuto nei mari e negli oceani, mentre il restante 3% forma le acque continentali, chiamate in questo modo perché si trovano sulle terre emerse 2 . Di queste, ben il 69% forma i ghiacciai, il 30% è nelle falde acquifere e solo l’1% è nei laghi, nel suolo, nell’atmosfera sotto forma di vapore acqueo, nei fiumi e negli organismi viventi.

acqua salata mari e oceani

falde acquifere sotterranee

dolce

ghiacciai e calotte glaciali

3 LE PROPRIETÀ DELL’ACQUA

L’acqua allo stato liquido è una sostanza fondamentale per tutti i viventi: è il costituente principale del loro corpo e crea al loro interno l’ambiente ideale per lo svolgimento dei processi vitali 3

L’acqua presenta le proprietà generali dei liquidi:

• ha un volume proprio ma non ha una forma propria;

• non è comprimibile;

• in un recipiente, la sua superficie libera è sempre orizzontale.

L’acqua ha anche alcune proprietà particolari che spiegano la sua importanza nei fenomeni naturali. Vediamone alcune.

2 La ripartizione dell’acqua nei “serbatoi” che compongono l’idrosfera.

acqua negli organismi vapore acqueo nell’atmosfera

acqua nel suolo 38%

3 Il corpo umano è costituito per buona parte di acqua.

4

■ La tensione superficiale

Se osservi delle gocce d’acqua appoggiate su una foglia ti accorgi che hanno una forma sferica 4 ; se poi alcune gocce cadono, vedrai che si allungano come se l’acqua fosse avvolta da una pellicola elastica. Questi fenomeni sono il risultato delle forze di coesione tra le molecole di acqua che costituiscono la superficie libera della goccia: esse formano una specie di membrana superficiale, sottile ed elastica, che fa assumere alle gocce una forma sferica e riesce perfino a sostenere senza rompersi piccoli oggetti o insetti. Una conseguenza della forza di coesione è la tensione superficiale 5 .

L’acqua presenta una tensione superficiale, cioè una particolare resistenza della superficie libera, che dipende dalle forze di coesione tra le sue molecole.

Le forze di coesione determinano la forma delle gocce d’acqua.

■ La capillarità

6 La forza di adesione tra l’acqua e le pareti di un bicchiere.

5 Tensione superficiale.

VIDEO

Come fanno i gerridi a muoversi sull’acqua?

Osserva con una lente d’ingrandimento il bordo di un bicchiere con dell’acqua: vedrai che l’acqua aderisce al vetro, risalendo un poco lungo le pareti del bicchiere. La forza che fa aderire un liquido a un solido si chiama forza di adesione 6 . La forza di adesione è responsabile di un fenomeno caratteristico dell’acqua e dei liquidi in generale: la capillarità

Se immergi dei tubi di diametro diverso in una bacinella contenente dell’acqua, vedrai che il liquido risale nei tubi e raggiunge il livello più alto in quelli più sottili.

La capillarità è la proprietà dei liquidi di risalire lungo tubi sottili.

SI DICE CHE…

Un biscotto immerso in una tazza di latte sfrutta la capillarità

Quando immergi un biscotto in una tazza di latte o di tè puoi vedere a occhio nudo il fenomeno della capillarità. Osservando la metà del biscotto che è immersa nel liquido, puoi notare una riga orizzontale che separa la parte bagnata da quella asciutta. Poiché gli spazi vuoti nel biscotto hanno tutti le stesse dimensioni, il liquido raggiunge lo stesso livello in tutti i punti: ecco perchè la riga appare orizzontale.

■ Il principio dei vasi comunicanti

Come tutti i corpi, l’acqua ha una massa, e quindi un peso, perciò esercita una pressione sul fondo e sulle pareti del recipiente che la contiene. Questa pressione è detta pressione idrostatica e spiega un comportamento caratteristico dell’acqua, e di tutti i liquidi, chiamato principio dei vasi comunicanti 7

Un liquido, versato in un sistema di vasi comunicanti, si distribuisce in modo da raggiungere in tutti lo stesso livello.

■ La densità, il calore specifico e il potere solvente

• L’acqua solida (il ghiaccio) ha densità minore dell’acqua liquida. L’acqua raggiunge la massima densità alla temperatura di circa 4 °C, cioè quando si trova allo stato liquido. A differenza della maggior parte delle sostanze che diventano più dense quando solidificano, l’acqua, quando diventa ghiaccio, aumenta di volume e diventa meno densa; di conseguenza il ghiaccio galleggia sull’acqua.

• L’acqua ha un elevato calore specifico. Grazie a questa proprietà l’acqua si riscalda e si raffredda più lentamente dei materiali che formano la litosfera. Per questa ragione la temperatura dei mari e degli oceani rimane abbastanza costante nel corso dell’anno.

• L’acqua è un ottimo solvente. L’acqua ha la capacità di sciogliere la maggior parte delle sostanze presenti sulla Terra: i gas, come ossigeno e anidride carbonica, e i sali presenti nelle rocce.

FISSA I CONTENUTI ESSENZIALI

Segna con una crocetta se vero (V) o falso (F).

1. Le sfere geochimiche sono idrosfera, atmosfera, litosfera, biosfera.

2. Il 97% dell’acqua è contenuto nei ghiacciai.

3. L’acqua è incomprimibile.

4. La capillarità è la propietà dell’acqua di risalire lungo tubi sottili.

VERSO LE COMPETENZE

Osserva l’immagine. Il ghiaccio ricopre la superficie del lago. Al di sotto, l’acqua rimane allo stato liquido e gli organismi acquatici, animali e vegetali, sopravvivono anche durante la stagione fredda.

Sulla base delle tue conoscenze, prova a formulare delle ipotesi per spiegare questi fenomeni naturali.

7 Il principio dei vasi comunicanti.

2 LEZIONE IL MARE E I SUOI MOVIMENTI

FLIPPED CLASSROOM

Guarda il video e scrivi le risposte sul quaderno.

La formazione delle maree

1. Quali corpi celesti sono responsabili del fenomeno delle maree?

2. Quante maree si verificano nel corso di circa 24 ore?

3. Che cosa accade quando la Luna si allinea con il Sole?

4. Che cos’è l’escursione di marea?

ORA FERMA L’IMMAGINE!

Metti in pausa il video nei seguenti punti.

5. Rivedi il video e racconta con le tue parole che cosa accade ogni giorno nella baia di Fundy, in Canada.

1 QUANTI TIPI DI ACQUE ESISTONO?

L’acqua che si trova in natura non è una sostanza pura, ma contiene disciolti diversi tipi di sali minerali e gas come l’ossigeno e l’anidride carbonica.

Tra i sali, i più abbondanti sono il cloruro di sodio (il sale che si usa per cucinare), il cloruro di magnesio, il solfato di magnesio e il solfato di calcio.

La quantità di sali disciolti in un certo volume di acqua costituisce la sua salinità.

Il grado di salinità si esprime in grammi di sali per litro o per kilogrammo di acqua (g/l o g/kg). In base alla salinità, le acque possono essere classificate in acque salate e acque dolci.

• Le acque salate sono quelle degli oceani e dei mari; esse presentano un’elevata salinità e perciò non possono essere usate per bere, per irrigare i campi e neppure per le produzioni industriali.

• Le acque dolci sono quelle dei fiumi e dei laghi, le acque piovane e quelle sotterranee; esse contengono piccole quantità di sali disciolti e per questa ragione possono essere utilizzate dagli esseri umani e da tutti gli organismi per dissetarsi.

2 LE ACQUE DEI MARI

La maggior parte delle acque dell’idrosfera si raccoglie in depressioni della superficie terrestre formando ampi bacini di acqua salata. A seconda della loro estensione, questi bacini sono chiamati oceani o mari:

• gli oceani sono vaste distese di acqua che separano i continenti;

• i mari sono bacini meno estesi, che bordano tratti delle coste continentali o sono interni ai continenti stessi.

La salinità media delle acque di oceani e mari è del 35%° (35 per mille): significa che un litro di acqua marina contiene in media 35 grammi di sali. La salinità, tuttavia, può variare da un mare all’altro a seconda della minore o maggiore evaporazione, delle precipitazioni e dell’apporto di acque dolci da parte dei fiumi. Per esempio, la salinità media del Mar Baltico è appena il 2,3%°: le acque di scioglimento dei ghiacci e la scarsa evaporazione rendono questo mare uno dei meno salati del mondo 1

La temperatura dell’acqua marina dipende dal riscaldamento solare e non è uniforme: è elevata nella fascia tra i due tropici e diminuisce regolarmente procedendo verso i poli; inoltre diminuisce scendendo in profondità.

SI DICE CHE…

Nelle acque del Mar Morto non serve saper nuotare!

Il Mar Morto è il lago più basso e più salato al mondo. Il suo nome arabo significa proprio “Mare salato”. Situato tra Israele, Giordania e Cisgiordania, si trova in una profonda depressione a 415 m sotto il livello del mare. L’intensa evaporazione delle sue acque, non compensate dall’apporto di corsi d’acqua, è la causa dell’elevata salinità: un litro di acqua contiene 365 grammi di sale contro i 35 grammi di qualsiasi altro mare! Il peso specifico dell’acqua del Mar Morto è molto elevato e quindi la spinta che esercita su un corpo immerso è maggiore di quella esercitata dalle acque di qualsiasi bacino salato; ecco perché un corpo immerso nelle sue acque galleggia e non affonda.

1 Carta della salinità dei mari e degli oceani.

salinità (‰)

2 Le parti di un’onda.

3 LE ONDE

La superficie dei mari e degli oceani è a contatto con l’atmosfera e di conseguenza dipende direttamente dalle sue condizioni. Il vento, per esempio, imprime alle molecole di acqua un movimento oscillatorio: sulla superficie marina si formano prima delle increspature che, in seguito, si trasformano in vere e proprie onde.

Il moto ondoso è un movimento irregolare che interessa gli strati superficiali del mare.

Le onde interessano solo la superficie: a una decina di metri sotto il livello del mare, non si avverte più alcun movimento.

Le onde che si formano in mare aperto hanno una forma regolare, in cui è possibile riconoscere alcune parti: la cresta, cioè la parte più alta dell’onda, e il ventre (o cavo), la parte più bassa. Da queste è possibile ricavare l’altezza dell’onda, cioè la distanza tra cresta e ventre, e la sua lunghezza, cioè la distanza tra due creste successive 2

cresta frangente

ventre o cavo lunghezza

3 Le scogliere di Moher, in Irlanda, sono state modellate dai frangenti.

Le onde sono tanto più alte quanto più il vento è violento e ha spirato a lungo. Osservando le onde, abbiamo la sensazione che la massa d’acqua si sposti progressivamente verso la costa, ma non è così: ogni molecola di acqua descrive una traiettoria circolare intorno a una posizione centrale e resta sostanzialmente nello stesso punto. Quello che si propaga è l’energia che mette in oscillazione le molecole di acqua. Quando le onde si avvicinano alla costa, rallentano, perdono la loro regolarità, si alzano e si rovesciano sulla spiaggia, diventando una cresta schiumosa chiamata frangente 3 . La forza dei frangenti modella le rocce che formano le coste alte e rocciose, mentre lungo le coste basse le onde trasportano e depositano sabbia e ciottoli, formando le spiagge.

4 LE CORRENTI MARINE E LE MAREE

All’interno delle acque di mari e oceani si formano delle grandi masse d’acqua in movimento, dette correnti marine, che differiscono dalle altre acque circostanti per densità, salinità e temperatura.

Le correnti marine sono movimenti costanti di grandi masse d’acqua, simili a grandi fiumi che si spostano nei mari e negli oceani seguendo un percorso.

Le correnti sono originate da diversi fattori:

• i venti che soffiano sul mare sempre nella stessa direzione;

altezza

• il diverso riscaldamento delle masse d’acqua, che provoca variazioni di temperatura e salinità all’interno dei mari e degli oceani.

Alcune correnti hanno dimensioni enormi e possono trasportare grandi masse di acqua calda verso zone fredde o di acqua fredda verso zone calde 4

L’azione delle correnti è determinante per il clima delle regioni costiere: questo può diventare più rigido in seguito al passaggio di una corrente fredda o, al contrario, più mite per gli effetti di una corrente calda, come accade in Europa grazie alla corrente del Golfo che attraversa l’Oceano Atlantico e raggiunge le coste della Gran Bretagna e della Norvegia, mitigando il clima di questi paesi.

Le maree sono innalzamenti periodici del livello degli oceani e dei mari, causati dalla forza di attrazione esercitata dal Sole e dalla Luna. Quando la superficie del mare viene sollevata si verifica l’alta marea, quando la superficie si abbassa si verifica la bassa marea.

Nel corso di un giorno si alternano due fasi di alta marea e due fasi di bassa marea. Il dislivello tra l’alta e la bassa marea è detto escursione di marea

4 Carta delle correnti marine.

corr la California corrente del Golf corrente calda corrente fredda

corrente nord-equatoriale

corrente sud-equatoriale

corrente antartica

c. sud-equatoriale c quatoriale nord-equatoriale

del Brasile

FISSA I CONTENUTI ESSENZIALI

Segna con una crocetta se vero (V) o falso (F).

1. Il sale più abbondante disciolto nell’acqua marina è il cloruro di sodio.

2. L’altezza di un’onda è la distanza tra due creste successive.

3. La corrente del Golfo è una corrente fredda del Nord Atlantico.

4. Le maree sono movimenti periodici del mare.

3 LEZIONE LE ACQUE CONTINENTALI

FLIPPED CLASSROOM

Guarda il video e scrivi le risposte sul quaderno.

Lo sfruttamento delle risorse idriche

1. Perché l’acqua ha le caratteristiche di una risorsa rinnovabile?

2. Quali sono le condizioni delle acque di fiumi e falde acquifere nelle aree più industrializzate?

3. Che cosa è accaduto al lago di Aral?

4. Qual è la situazione della rete idrica nella Pianura Padana?

ORA FERMA L’IMMAGINE!

Metti in pausa il video nei seguenti punti.

5. Scrivi una didascalia per ciascuna immagine.

1 DAL TORRENTE AL FIUME

Le acque continentali sono tutte le acque che si trovano sulle terre emerse. Sono raccolte nei fiumi, nei laghi, nelle falde acquifere e, sotto forma di ghiaccio, nei ghiacciai.

Le acque piovane che non vengono assorbite dal terreno, quelle che sgorgano dalle sorgenti e quelle provenienti dallo scioglimento delle nevi e dei ghiacci, scorrono sui terreni in pendenza scavando veri e propri canali naturali, i letti (o alvei).

I corsi d’acqua in perenne movimento sulla superficie terrestre possono essere dei torrenti o dei fiumi a seconda di alcune caratteristiche, tra cui la loro ampiezza, la loro pendenza e la quantità di acqua che vi scorre.

Il torrente è un corso d’acqua irregolare che, in genere, si trova in una regione montuosa. Durante l’estate può non essere alimentato e di conseguenza il suo letto si asciuga.

I torrenti confluiscono via via a formare corsi d’acqua sempre più grandi, i fiumi. Il fiume è un corso d’acqua perenne: nel corso dell’anno alterna periodi di piena con periodi di magra, ma non è mai in secca, cioè non è mai privo d’acqua. Il corso di un fiume può essere distinto in tre parti: corso superiore, corso medio e corso inferiore.

• Il corso superiore si trova a valle della sorgente, alla confluenza di più torrenti in una zona in forte pendenza. L’acqua ha una forte velocità ed è in grado di trasportare massi di dimensioni considerevoli e di scavare profondamente il fondovalle, formando valli dal caratteristico profilo a V.

• Nel corso medio il fiume si avvicina a una zona più pianeggiante. L’acqua riduce la sua velocità e abbandona sul fondo gran parte dei frammenti di roccia, i detriti.

• Nel corso inferiore il letto del fiume ha una pendenza minima. Il fiume deposita detriti sempre più fini e fatica ad avanzare, perché è ostacolato dai suoi stessi depositi. Il corso d’acqua è costretto a cambiare spesso direzione e forma delle curve, dette meandri.

Al termine del suo corso, il fiume arriva alla foce, cioè sbocca in un lago oppure nel mare o nell’oceano. Se l’energia del mare non è sufficiente per disperdere i detriti portati dal fiume, intorno alla foce si forma un deposito a forma triangolare che si allarga verso il mare, il delta. Esempi di foci a delta sono quelle del Po nel Mar Adriatico e del Nilo nel Mar Mediterraneo. Se invece il fiume è povero di detriti o sfocia in una zona di mare dove le correnti e le maree sono particolarmente intense, come negli oceani, i depositi vengono allontanati dalla costa e si forma così una foce a imbuto allungato, l’estuario 1 .

Il corso di un torrente è piuttosto breve, il letto è molto inclinato e le sue acque scorrono tumultuosamente, formando rapide e cascate.

sorgente

Una volta raggiunta la valle, le acque dei torrenti si raccolgono in un corso d’acqua più ampio, il fiume

immissario lago

emissario

La foce a estuario ha forma a imbuto con la parte più ampia rivolta verso il mare o l’oceano.

1 Le parti di un fiume.

Il fiume, nella parte terminale del suo corso, dove la pendenza è minima, cambia spesso direzione formando delle curve dette meandri

La parte terminale del fiume è la foce. Quando l’alveo si divide in tanti rami e i detriti si depositano con la caratteristica forma triangolare si ha una foce a delta

La vita di un fiume

2 L’origine dei laghi.

SI DICE CHE…

Le conche dei laghi d’origine glaciale hanno sempre una forma stretta e allungata

Molti laghi d’origine glaciale hanno una forma circolare in quanto le conche lacustri costituivano i bacini di raccolta della neve. La forma stretta e allungata di molti laghi alpini è il risultato della sovraescavazione glaciale: le lingue glaciali sono avanzate lungo l’andamento delle valli scavate da antichi corsi d’acqua, dando alle conche la loro caratteristica forma.

2 I LAGHI

Durante il loro corso verso il mare, fiumi e torrenti possono riempire avvallamenti e depressioni della superficie terrestre, formando accumuli d’acqua dolce, i laghi

I laghi sono masse di acqua dolce accumulate in conche o depressioni della superficie terrestre.

Gran parte dei laghi contengono acqua dolce, ma alcuni possono essere salati: è il caso del più grande lago del mondo, il Mar Caspio, residuo di un antico oceano, e del Mar Morto.

Nella maggior parte dei casi i laghi sono alimentati dai fiumi che vi confluiscono, gli immissari, e il livello delle loro acque è mantenuto costante dai fiumi in uscita, gli emissari, ma possono essere alimentati anche da sorgenti sotterranee e dalle acque piovane.

Le conche dove si accumulano le acque dei laghi possono avere forme diverse a seconda della loro origine 2 . Nel tempo i laghi vengono progressivamente colmati dai detriti trasportati dagli immissari e a poco a poco si trasformano dapprima in stagni, poi in paludi e infine scompaiono del tutto.

LAGHI DI ORIGINE VULCANICA

I crateri di vulcani spenti, il cui fondo è diventato impermeabile all’acqua, possono diventare dei laghi dalla caratteristica forma circolare. Esempi di laghi d’origine vulcanica sono quelli laziali, come il lago di Nemi e di Albano.

LAGHI DI ORIGINE GLACIALE

L’azione erosiva esercitata da antiche lingue glaciali dà origine a conche strette e allungate che ospitano i laghi d’origine glaciale I laghi prealpini, come il Garda o il lago Maggiore, sono laghi di questo tipo.

LAGHI DI ORIGINE TETTONICA

I laghi tettonici sono molto profondi e si formano in corrispondenza delle depressioni dove la crosta terrestre si è fratturata ed è sprofondata.

I più grandi si trovano in Africa orientale e in Asia, come il lago Bajkal.

3 LE ACQUE SOTTERRANEE

Quando l’acqua piovana si infiltra tra le crepe e le fratture delle rocce, penetra nel sottosuolo finché non incontra uno strato di roccia impermeabile, per esempio argilla, che costringe l’acqua ad accumularsi: è così che si forma una falda acquifera 3 . Esistono due tipi di falde acquifere:

• le falde freatiche sono delimitate da uno strato impermeabile solo nella parte inferiore e si formano a pochi metri di profondità sotto la superficie terrestre;

• le falde artesiane sono più profonde e sono delimitate da due strati impermeabili entro i quali l’acqua è in pressione.

Durante la sua discesa nel sottosuolo, l’acqua viene filtrata e ripulita dalle particelle solide più grandi e dalle impurità. Per questo motivo le falde acquifere sono importanti riserve da cui si può attingere, scavando dei pozzi, per approvvigionarsi di acqua potabile.

FISSA I CONTENUTI ESSENZIALI

Abbina i termini con la definizione corretta.

1 Torrente

2 Fiume

3 Corso superiore

4 Laghi

5 Falde freatiche

3 Una falda acquifera.

a Corso d’acqua perenne.

b Masse di acqua dolce accumulate in conche o depressioni della superficie terrestre.

c Corso d’acqua irregolare che, in genere, si trova in una regione montuosa.

d Accumuli di acqua dolce a pochi metri di profondità sotto la superficie terrestre.

e Comprende la zona a valle della sorgente dove confluiscono più torrenti.

1: 2: 3: 4: 5:

VERSO LE COMPETENZE

Osserva il disegno con attenzione e rispondi alle domande.

Nel disegno delle falde acquifere sono indicati due tipi di pozzi: il pozzo di falda artesiana e il pozzo di falda freatica.

1. Quale dei due pozzi è più profondo?

2. Perché in un pozzo artesiano l’acqua zampilla in superficie?

strato di roccia permeabile

corso d’acqua pozzo di falda freatica

pozzo di falda artesiana

falda freatica

falda artesiana

strati di roccia impermeabile

visual ECO UN OCEANO DI PLASTICA

ogni giorno gli oceani combattono una guerra contro un nemico silenzioso: la PLASTICA. immagina un camion, pieno zeppo di rifiuti di plastica, che ogni minuto butta il suo carico nell’oceano: purtroppo è proprio quello che sta accadendo, tanto che oggi 350 000 tonnellate di plastica galleggiano sulle acque e avvelenano gli oceani.

IL QUINTO CONTINENTE

PACIFIC TRASH VORTEX

Nel centro dell’Oceano Pacifico, tra gli Stati Uniti e il Giappone, si trova un’isola galleggiante “costruita” interamente dall’uomo, la Pacific Trash Vortex, formata da rifiuti plastici sotto forma di sacchetti, contenitori, bottiglie e involucri di ogni tipo. La Pacific Trash Vortex, chiamata anche Quinto continente per la sua estensione, ha iniziato a formarsi a metà del secolo scorso, ma è stata scoperta soltanto negli anni Sessanta. È il risultato dell’azione di trasporto di una corrente oceanica, il Vortice subtropicale del Nord Pacifico che, con il suo movimento, spinge i rifiuti fino al centro dell’oceano, dove si aggregano tra loro formando appunto la Pacific Trash Vortex.

ISOLA DELL’ATLANTICO SETTENTRIONALE

ISOLA DEL PACIFICO MERIDIONALE

ISOLA DELL’ATLANTICO MERIDIONALE

MICROPLASTICHE AL POSTO DEL PLANCTON

Mentre i rifiuti in plastica di dimensioni più grandi rimangono in prossimità delle coste, i frammenti di dimensioni inferiori a 5 mm galleggiano in mare e vengono trascinati dalle correnti. L’azione dei movimenti marini, degli agenti atmosferici e della luce solare sminuzzano la plastica in parti sempre più piccole. Questo tipo di frammenti, chiamato anche microplastica, galleggia sotto alla superficie marina fino a 10 m in profondità. La microplastica è pericolosa per due motivi: rilascia sostanze tossiche che rimangono a lungo nelle acque oceaniche e altera la catena alimentare. Infatti i pesci e tutti gli organismi che si cibano di plancton confondono questi frammenti per cibo e li ingoiano. In questo modo la plastica entra nella catena alimentare e può arrivare fino agli esseri umani.

Oltre alla Pacific Trash Vortex sono state individuate altre quattro isole di plastica, di dimensioni più ridotte. Sorvegliato speciale è anche il Mediterraneo, dove potrebbe verificarsi lo stesso fenomeno.

BUONE NOTIZIE per il futuro!

Di recente sono stati messi in atto dei progetti per ripulire gli oceani, come The Ocean Cleanup che utilizza una macchina per raccogliere rifiuti plastici sfruttando le correnti oceaniche. Tuttavia, la pulizia degli oceani deve partire dalle coste. I maggiori responsabili della formazione della Pacific Trash Vortex sono i paesi asiatici che si affacciano sul Pacifico: Cina, Filippine, Vietnam, Indonesia e Thailandia. È in questi paesi che occorre promuovere la raccolta differenziata dei rifiuti e sviluppare un’economia circolare, in cui tutte le attività, dall’estrazione delle materie prime fino alla produzione dei beni finali, siano organizzate in modo che i rifiuti, anche quelli in plastica, diventino nuovamente delle risorse.

ISOLA DELL’OCEANO INDIANO

4 LEZIONE I GHIACCIAI

FLIPPED CLASSROOM

Guarda il video e scrivi le risposte sul quaderno.

Il futuro dei ghiacciai

1. Che cos’è la criosfera?

2. Perché i ghiacciai e le calotte polari stanno fondendo?

3. Quali conseguenze avrebbe la risalita del livello dei mari?

4. Quale relazione esiste tra i ghiacciai e l’approvvigionamento energetico?

5. L’analisi delle carote di ghiaccio quali informazioni fornisce?

ORA FERMA L’IMMAGINE!

Metti in pausa il video nei seguenti punti.

6. Metti nella sequenza corretta i disegni che illustrano gli effetti dell’aumento della temperatura sulle acque e sui ghiacci.

1 L’IMPORTANZA DEI GHIACCIAI NEL SISTEMA TERRA

L’Alaska e la Groenlandia sono regioni vicine al circolo polare artico. La maggior parte dei loro territori è coperta da estesi ghiacciai che arrivano fino al mare. Tuttavia, oggi, Alaska e Groenlandia sono diventate il simbolo del riscaldamento globale che sta interessando tutto il sistema Terra: a causa dell’innalzamento della temperatura media del pianeta i ghiacciai stanno fondendo a un ritmo impressionante. Il riscaldamento del clima non colpisce soltanto i ghiacciai polari, ma anche i ghiacciai alpini che continuano a ritirarsi. Per queste ragioni è sempre più importante conoscere le caratteristiche dei ghiacciai e comprendere come è possibile preservarli 1 .

Il ghiacciaio Perito Moreno, in Patagonia.

2 COME SI FORMA UN GHIACCIAIO

Inverno dopo inverno, la neve si accumula nelle conche ad alta quota formando i nevai Il peso degli strati di neve e l’alternarsi del gelo e del disgelo trasformano i fiocchi di neve in granelli di ghiaccio, che si saldano e diventano il ghiaccio compatto che forma i ghiacciai.

Un ghiacciaio è una massa di ghiaccio di notevole spessore che si forma sulle montagne e nelle regioni polari.

La conca dove la neve si accumula e si trasforma in ghiaccio è chiamata bacino di raccolta e si trova sempre al di sopra di una certa quota, il limite delle nevi perenni 2

Oltre questa quota la neve non si scioglie neanche nei mesi più caldi.

3 I GHIACCIAI ALPINI

2 Il limite delle nevi perenni varia a seconda della latitudine.

Alle latitudini polari il limite delle nevi perenni raggiunge il livello del mare.

Alle medie latitudini il limite delle nevi perenni è a circa 3000 m di altezza.

All’Equatore il limite delle nevi perenni supera i 4000 m di altezza.

Nelle regioni montuose i ghiacciai sono relativamente piccoli e racchiusi nelle valli montane: sono chiamati ghiacciai alpini 3

Il bacino di raccolta di un ghiacciaio alpino è una conca tra le cime delle montagne, dove la neve si accumula e si trasforma lentamente in ghiaccio. Per effetto della gravità, il ghiaccio tende a scivolare dal bacino di raccolta verso valle sotto forma di lingue glaciali strette e allungate.

3 Il ghiacciaio dell’Aletsch, in Svizzera, è il ghiacciaio più esteso delle Alpi.

SI DICE CHE…

La fusione dei ghiacci polari ha conseguenze solo sul livello di mari e oceani È stato scoperto che la fusione dei ghiacci polari immette nell’atmosfera grandi quantità di gas metano, un pericoloso gas serra prodotto dall’attività dei microrganismi che vivono sotto il ghiaccio. La fusione del permafrost, lo strato di terreno perennemente ghiacciato che si estende nelle regioni artiche e la conseguente liberazione di metano stanno modificando non solo l’idrosfera e la biosfera, ma anche la composizione dell’atmosfera e la struttura della parte superiore della litosfera, danneggiando le infrastrutture e determinando il crollo degli edifici costruiti in queste regioni.

Le lingue glaciali avanzano in maniera irregolare a causa delle asperità del fondovalle, formando profonde spaccature nella massa di ghiaccio, chiamate crepacci Scivolando verso valle, il ghiacciaio agisce come una lima sulle rocce che formano le pareti e il fondo della valle, staccando frammenti rocciosi di diverse dimensioni: da quelli sottili come polvere a massi giganteschi. Lungo la parte terminale della lingua glaciale, nel bacino di ablazione, il ghiacciaio incontra temperature via via più elevate che provocano la fusione del ghiaccio. I frammenti rocciosi vengono depositati formando degli accumuli chiamati morene, mentre dalla parte terminale della lingua glaciale, il fronte glaciale, sgorga un torrente formato dall’acqua di fusione dei ghiacci

4 Le parti di un ghiacciaio alpino.

Esploriamo il ghiacciaio

La calotta antartica.

La Groenlandia, nell’emisfero boreale, e le terre emerse che formano l’Antartide, nell’emisfero australe, sono completamente ricoperte da una calotta di ghiaccio che raggiunge lo spessore di 2 km e che da sola contiene circa il 90% di tutta l’ac qua dolce del mondo 5 . Le calotte glaciali sono anche dette calotte continentali.

bacino di raccolta

lingua glaciale

crepacci

bacino di ablazione

fronte glaciale

morene

I ghiacci dell’Artico, invece, non sono continentali: infatti al Polo Nord non esistono terre emerse, ma arcipelaghi di isole, e i ghiacciai si formano in seguito alla solidificazione delle acque marine quando la temperatura delle acque scende sotto i -2 °C, formando la banchisa 6 .

FISSA I CONTENUTI ESSENZIALI

Segna con una crocetta se vero (V) o falso (F).

1. Il riscaldamento del clima ha conseguenze solo sui ghiacciai polari.

6 La banchisa polare.

2. Un ghiacciaio è una massa di ghiaccio che si forma sopra il limite delle nevi perenni.

3. Le lingue glaciali sono accumuli di frammenti rocciosi trasportati dai ghiacciai.

4. La calotta glaciale è detta anche banchisa.

VERSO LE COMPETENZE

Le foto mostrano la regressione del ghiacciaio Mer de Glace sul versante francese del Monte Bianco, a distanza di 100 anni.

Rispondi alle domande

1. Quale fenomeno documenta la fotografia?

2. Secondo te che cosa succederà nei prossimi 100 anni?

LA RISORSA ACQUA 5 LEZIONE

FLIPPED CLASSROOM

Esplora l’oggetto interattivo e scrivi le risposte sul quaderno.

L’acqua invisibile

1. Quale settore produttivo richiede i maggiori quantitativi di acqua dolce?

2. Qual è l’utilizzo principale dell’acqua virtuale contenuta nei pomodori e nelle mele?

3. Consumare meno carne rossa è vantaggioso per la nostra salute e per l’ambiente, e riduce la nostra impronta idrica: sai spiegare le ragioni di questa affermazione?

4. Quali settori produttivi contribuiscono alla confezione di un pigiama di cotone? Perché è necessaria una quantità di acqua così elevata?

1 QUANTA ACQUA CONSUMIAMO?

Visto dallo spazio, il nostro pianeta appare come una brillante perla blu, perché la sua superficie è coperta per più di due terzi di acqua liquida 1 . L’acqua dolce accumulata nelle falde acquifere, nei laghi e nei fiumi, basterebbe a soddisfare i bisogni di tutti gli esseri umani se fosse distribuita in maniera uniforme.

In ogni paese del mondo l’acqua viene usata in maniera diversa. In generale, tuttavia, si può dire che la maggior parte dell’acqua dolce, circa il 70%, è impiegata in agricoltura, il 20% nella produzione industriale e il 10% per i diversi usi domestici, dall’igiene personale, alle pulizie della casa, al bucato 2

Secondo l’ONU il consumo minimo di acqua, necessario per la sopravvivenza di un essere umano, dovrebbe essere di 50 litri al giorno, ma se mettiamo a confronto le situazioni dei diversi paesi scopriamo che ci sono delle grandissime differenze: in Italia una persona consuma ogni giorno 428 litri di acqua, nel Nord America 425 litri e in Africa soltanto 30 litri! In Italia la disponibilità di acqua dolce potabile è buona, anche se diversa da regione a regione, ma anche tu devi imparare a non sprecarla, a cominciare da quella che usi a casa 3 .

1 La perla blu.

2 Consumo di acqua dolce nel mondo, suddiviso in base al settore.

Consumo medio di acqua potabile per l’igiene e la pulizia in genere.

Un bucato in lavatrice consuma dai 7 ai 100 litri di acqua. Le lavatrici di ultima generazione permettono di consumare anche solo 40 litri di acqua a ogni lavaggio.

La lavastoviglie consuma circa 40 litri di acqua, comunque meno dell’acqua che usiamo se laviamo i piatti a mano. Metti in funzione la lavastoviglie solo a pieno carico.

Un bagno rilassante nella vasca può consumare fino a 150-200 litri di acqua. Preferisci la doccia al bagno in vasca.

2 UNA RISORSA VITALE

Lo sciacquone del gabinetto consuma circa 10 litri ogni volta che lo usiamo.

Dai rubinetti della cucina e del bagno ogni giorno escono dai 30 ai 40 litri di acqua, che usiamo per lavare frutta e verdura, cucinare, lavarci le mani e pulire la casa. Installando un riduttore di flusso nei rubinetti si riduce il consumo di circa il 40%.

L’acqua è la risorsa fondamentale per la vita sulla Terra. Senza l’acqua piante, animali ed esseri umani non sarebbero mai esistiti, perché è proprio nell’acqua che ha avuto origine il microrganismo unicellulare da cui tutti discendiamo. Tutti gli esseri viventi hanno bisogno di acqua dolce e liquida per vivere, è una condizione necessaria per la loro sopravvivenza.

Esistono luoghi nel mondo, come i deserti, dove piove molto poco e l’acqua è scarsis sima e altri luoghi, come le regioni equatoriali, dove le piogge sono abbondanti tutto l’anno.

In Europa le condizioni climatiche permettono generalmente di avere un rifornimento costante di acqua dolce, anche se negli ultimi anni si sono registrati periodi di siccità prolungata che hanno avuto serie conseguenze in molte regioni del continente.

L’acqua che consumiamo per dissetarci è acqua potabile. Per essere potabile, cioè “buona da bere”, l’acqua deve essere priva di microrganismi patogeni e deve avere caratteristiche di colore, sapore, odore e torbidità stabilite dalla legge. Nei paesi dell’Unione Europea il rispetto di questi requisiti è garantito da controlli periodici effettuati da laboratori biochimici, ma negli altri paesi del mondo non è così.

La mancanza di acqua potabile ha conseguenze gravi sulla salute, specialmente dei bambini. Le malattie infettive si diffondono con più facilità e praticare l’agricoltura e l’allevamento diventa molto difficile.

L’obiettivo 6 dell’Agenda 2030 è quello di garantire a tutti l’accesso e la gestione sostenibile dell’acqua e delle strutture igienico-sanitarie entro il 2030. L’acqua è talmente preziosa per la vita che è spesso chiamata “oro blu”! È per l’oro blu che oggi si combattono guerre sanguinose, per ottenere il controllo delle aree con maggiori riserve idriche.

3 ACQUA IN PERICOLO

L’inquinamento delle acque

L’inquinamento delle acque.

Le riserve d’acqua dolce sono minacciate dall’inquinamento. L’agricoltura è l’attività che consuma più acqua ed è anche molto inquinante.

L’agricoltura intensiva ha lo scopo di sfruttare al massimo la produttività dei terreni. Per migliorare le coltivazioni e renderle resistenti ai parassiti vengono usati in grandi quantità diversi tipi di prodotti chimici: l’acqua piovana scioglie queste sostanze e le trasporta ai fiumi e, alla fine, l’acqua inquinata raggiunge il mare 4

L’agricoltura estensiva è basata sullo sfruttamento di grandi estensioni di terreno; utilizza enormi quantità di acqua per irrigare i campi e provoca la riduzione delle acque dolci delle falde acquifere, dei laghi e dei fiumi.

I gas di scarico dei veicoli, gli oli del motore, la benzina e la polvere prodotta dall’usura degli pneumatici vengono trascinati dalla pioggia nei corsi d’acqua.

L’agricoltura utilizza concimi, pesticidi e insetticidi che finiscono nei fiumi e nelle falde sotterranee.

Le attività quotidiane di una famiglia producono acque sporche, chiamate acque reflue (o acque di scarico). Queste acque vengono convogliate nelle reti fognarie e successivamente depurate, prima di essere riversate nei fiumi e nei mari. In molte località, tuttavia, la depurazione delle acque non avviene ancora.

Le industrie producono acque reflue cariche di metalli e sostanze chimiche, le quali, se non vengono correttamente depurate prima di essere immesse nel sistema fognario, creano gravi danni all’ambiente.

Da qualche decennio esiste l’agricoltura biologica, un modello di produzione agricola che evita lo sfruttamento eccessivo di acqua, rispetta la naturale fertilità e la capacità di rigenerazione del suolo ed esclude l’utilizzo di fertilizzanti e insetticidi chimici. L’Unione Europea ha introdotto un logo che identifica i prodotti alimentari che, secondo un organismo di controllo autorizzato, soddisfano condizioni rigorose per la produzione, il trattamento, il trasporto e l’immagazzinamento.

Ciò rende più facile identificare i prodotti biologici e la commercializzazione in tutta l’Unione Europea 5

L’impronta idrica è un importante parametro ambientale che contribuisce a determinare l’impronta che un individuo, una città o una nazione ha sul consumo di acqua dolce: misura il volume totale di risorse idriche necessarie a produrre beni e servizi consumati da una popolazione.

All’interno di questo parametro, l’impronta idrica blu indica il volume di acqua dolce prelevato da fiumi, laghi e dalle falde acquifere; l’impronta idrica verde corrisponde al volume di acqua piovana che evapora o traspira dalle piante e dai terreni; l’impronta idrica grigia indica la quantità di risorse idriche necessarie a diluire il volume di acqua inquinata per far sì che la qualità delle acque dolci rimanga accettabile. Le tre impronte forniscono informazioni complete sul consumo idrico, ma incidono in modo differente sul ciclo dell’acqua: il volume di “acqua verde”, per esempio, provoca un minore impatto sugli equilibri ambientali rispetto a quello di “acqua blu” 6

5 Logo che identifica un prodotto biologico nell’Unione Europea.

6 L’impronta idrica.

IMPRONTA

VERSO LE COMPETENZE

Leggi le indicazioni per ridurre l’impronta idrica della tua famiglia e commentale in classe con i tuoi compagni.

Chiedi ai tuoi genitori di installare i riduttori di flusso nei rubinetti del bagno e della cucina: si riduce il consumo di acqua di circa il 40%.

Metti in funzione la lavastoviglie solo a pieno carico.

Consiglia ai tuoi familiari di far montare lo sciacquone a due pulsanti, per effettuare uno scarico totale o ridotto della metà.

Raccogli l’acqua piovana per bagnare le piante di casa.

Quando ti lavi i denti non lasciare scorrere l’acqua: risparmi 24 litri di acqua al giorno!

Preferisci la doccia al bagno in vasca.

L’acqua del rubinetto di casa è sicura e controllata ogni giorno.

Proponi ai tuoi familiari di ridurre i consumi di acqua minerale imbottigliata. È anche un modo per limitare l’inquinamento ambientale dovuto alla plastica.

CITTADINANZA ATTIVA UN PIANETA DA CONSERVARE : L’ AGENDA 2030

1 VERSO UNO SVILUPPO SOSTENIBILE

Le risorse offerte dalla Terra sono limitate ed esauribili. Usiamo l’acqua, consumiamo il suolo, inquiniamo l’aria troppo velocemente rispetto alla naturale capacità della Terra di rigenerare le risorse naturali e assorbire i nostri rifiuti.

Per queste ragioni l’ONU, l’Organizzazione delle Nazioni Unite, ha proposto di ripensare al nostro modello di sviluppo economico e di scegliere la strada della tutela e della conservazione delle risorse naturali

Da queste considerazioni ha preso forma l’Agenda Globale per lo Sviluppo Sostenibile

2 CHE COS’È LO SVILUPPO SOSTENIBILE?

Lo sviluppo sostenibile è un modello di sviluppo in grado di soddisfare i bisogni della generazione presente senza compromettere la possibilità delle generazioni future di soddisfare i propri.

1 Rappresentazione grafica dello sviluppo sostenibile.

La definizione di sviluppo sostenibile, proposta nel 1987, vuole farci capire che non è possibile continuare con uno sfrenato utilizzo delle risorse naturali, in quanto esse non sono infinite. Il consumo delle risorse naturali genera processi irreversibili, come ad esempio l’estinzione di specie animali e la desertificazione, o processi che sono sì reversibili ma solo in periodi di tempo molto più lunghi della durata della vita di un uomo come, ad esempio, il processo di rimboschimento delle foreste.

sviluppo sociale

sviluppo realizzabile sviluppo vivibile sviluppo equo sviluppo sostenibile

sviluppo ambientale sviluppo economico

Lo sviluppo sostenibile introduce anche due concetti: quello di equilibrio tra uomo e ambiente, in base all’idea per la quale il consumo di una risorsa naturale non deve superare la capacità della Terra di rigenerarla, e il concetto di equità, in quanto a tutti gli abitanti della Terra deve essere garantita la giusta parte di risorse necessarie per aspirare a una vita migliore.

Per questi motivi la sostenibilità ha tre componenti fondamentali 1 :

• economica: dare lavoro a tutti gli esseri umani per garantire il sostentamento della popolazione ed eliminare le disuguaglianze sociali;

• sociale: garantire a tutti istruzione, sicurezza, sanità e giustizia;

• ambientale: conservare e tutelare la capacità della Terra di rigenerare le risorse naturali.

MISSION 2030

3 2015: NASCE L’AGENDA 2030

Il 25 settembre 2015 i 193 paesi membri dell’Assemblea Generale dell’ONU hanno approvato un accordo, l’Agenda Globale per lo Sviluppo Sostenibile, e 17 obiettivi 2 che questi paesi si impegnano a raggiungere entro il 2030.

L’Assemblea dell’ONU ha espresso un chiaro giudizio sull’insostenibilità dell’attuale modello di sviluppo e per la prima volta il problema ambientale è stato trattato insieme ai temi sociali ed economici, superando definitivamente l’idea che la sostenibilità sia unicamente una questione ambientale.

2 I 17 obiettivi dell’Agenda Globale per lo Sviluppo Sostenibile.

I 17 OBIETTIVI per lo sviluppo sostenibile dell’Agenda 2030

Questo accordo, chiamato brevemente Agenda 2030 3 , si propone come un programma d’azione internazionale per le persone, il pianeta e la prosperità. Il termine Agenda sottolinea che gli obiettivi di sviluppo non sono dei propositi generici ma dei veri e propri impegni.

L’Agenda 2030 individua 5 ambiti di azione, definiti le cinque P dalle iniziali delle parole inglesi:

• Persone (People): porre fine alla povertà e alla fame;

• Pianeta ( Planet ): proteggere il pianeta dalla degradazione, gestendo le risorse in maniera consapevole e sostenibile e adottando misure urgenti riguardo il cambiamento climatico;

• Prosperità (Prosperity): garantire vite soddisfacenti dal punto di vista economico e sociale in armonia con la natura;

• Pace (Peace): promuovere società pacifiche, eque e inclusive;

• Collaborazione (Partnership): raggiungere gli obiettivi proposti nell’Agenda attraverso la solidarietà globale e la collaborazione di tutti i paesi.

3 L’avvio ufficiale dell’Agenda 2030 ha coinciso con l'inizio del 2016.

RIPASSA I CONTENUTI ESSENZIALI

CON LA MAPPA

1 Completa la mappa con le parole chiave mancanti. acque dolci – falde acquifere – fiumi – ghiacciai – moto ondoso – oceani e mari

1. L’IDROSFERA

comprende

che hanno

una elevata

1. acque salate

3. salinità distribuite in

raccolte in

9.

che sono interessati da

5. movimenti

distinti in

6. 7. correnti

provocato dall’azione del vento

provocate da diversità di salinità e temperature

provocate dall’attrazione di Luna e Sole 8. maree

10. laghi

11.

12.

2 Inserisci accanto a ogni definizione il numero che corrisponde alla parola chiave usata nella mappa.

a. Quantità di sali disciolti in un certo volume di acqua.

b. Serbatoi sotterranei di acqua dolce.

c. Movimenti costanti di grandi masse d’acqua.

d. Masse di acqua dolce accumulate in conche o depressioni di diversa origine.

che sono corsi d’acqua perenni

che si formano in conche e depressioni

che derivano dalla compattazione della neve accumulata sulle montagne

che sono accumuli di acque nel sottosuolo

CON LA SINTESI

1 LEZIONE L’ACQUA E LE SUE PROPRIETÀ

L’acqua è la sostanza fondamentale per la vita di tutti gli organismi: ha caratteristiche proprie dei liquidi e possiede proprietà che le permettono di svolgere una funzione importante nei fenomeni naturali. La tensione superficiale è la particolare resistenza superficiale dell’acqua, causata dalle forze di coesione tra le molecole quando l’acqua è allo stato liquido.

La capillarità è la capacità dell’acqua di risalire all’interno di tubi sottili sfruttando le forze di adesione delle molecole alle pareti dei recipienti.

La pressione idrostatica è il peso che l’acqua esercita sul fondo del recipiente che la contiene. La pressione idrostatica è responsabile della proprietà dei vasi comunicanti, cioè il comportamento dell’acqua di disporsi allo stesso livello all’interno di recipienti in comunicazione tra loro.

L’acqua ha un elevato calore specifico; a differenza delle altre sostanze, l’acqua raggiunge la massima densità quando è liquida e diventa meno densa quando si trasforma in ghiaccio.

L’acqua è anche un ottimo solvente, capace di sciogliere la maggior parte delle sostanze presenti sulla Terra.

2 LEZIONE IL MARE E I SUOI MOVIMENTI

In natura l’acqua non è una sostanza pura, ma una soluzione di gas e sali minerali. La salinità indica quanti grammi di sali sono disciolti in un litro di acqua.

Le acque sono classificate in acque salate, che contengono in media 35 grammi di sali per litro, e in acque dolci che contengono piccole quantità di sali e per questo sono utilizzabili dagli organismi. Il sale più abbondante nelle acque salate è il cloruro di sodio. Le acque salate si raccolgono in ampie depressioni della superficie terrestre formando oceani o mari. Gli oceani sono vaste distese d’acqua che separano i continenti; i mari sono bacini meno estesi che bordano tratti di costa o sono interni ai continenti stessi. Le acque di mari e oceani sono interessate dal moto ondoso, cioè dal movimento irregolare della superficie delle acque causato dall’azione dei venti; dalle maree, cioè innalzamenti e abbassamenti periodici del livello del mare; dalle correnti, cioè grandi masse d’acqua che si muovono all’interno di mari e oceani. Sono movimenti costanti che possono essere superficiali o profondi.

3

LEZIONE LE ACQUE CONTINENTALI

Le acque continentali comprendono le acque dolci presenti sulla superficie terrestre. I torrenti sono corsi d’acqua brevi che durante l’estate possono rimanere asciutti; i fiumi alternano periodi di piena con periodi di secca ma non sono mai privi di acqua. Al termine del suo corso, il fiume arriva alla foce, cioè sbocca in un lago, nel mare o nell’oceano. La foce a delta ha forma triangolare; la foce a estuario ha forma a imbuto. I laghi sono acque dolci accumulate in conche e depressioni della superficie terrestre.

Le falde acquifere sono serbatoi sotterranei di acqua dolce. Quando l’acqua piovana si infiltra nelle fratture delle rocce e incontra strati di rocce impermeabili, si formano due tipi di falde: le falde freatiche, a pochi metri di profondità dalla superficie, e le falde artesiane, più in profondità.

4 LEZIONE I GHIACCIAI

Un ghiacciaio è una massa di ghiaccio che si è formata in seguito alla trasformazione della neve accumulata nei nevai delle montagne e delle regioni polari. Il bacino di raccolta, la conca dove la neve si deposita, si trova sempre al di sopra del limite delle nevi perenni.

I ghiacciai alpini si formano nelle regioni montuose.

Dal bacino di raccolta, che si trova tra le cime delle montagne, scivolano verso valle le lingue glaciali che erodono le rocce e trasportano i detriti davanti al fronte glaciale, dove si accumulano formando le morene. I ghiacciai continentali, chiamati anche calotte polari, sono grandi estensioni di ghiaccio che coprono l’Antartide e la Groenlandia. La banchisa si forma per solidificazione della superficie delle acque marine che circondano le zone polari.

5 LEZIONE ECO LA RISORSA ACQUA

L’acqua dolce è una risorsa fondamentale per la vita di tutti gli organismi, ma non è distribuita uniformemente ed è minacciata da diverse forme di inquinamento provocate dall’agricoltura intensiva, dalle attività industriali e dagli insediamenti umani che immettono acque di scarico nei fiumi e nelle falde.

Circa il 70% dell’acqua dolce disponibile è impiegata in agricoltura, il 20% nella produzione industriale e il 10% per i diversi usi domestici. Perché sia potabile, cioè adatta per dissetarci, l’acqua deve essere priva di microrganismi patogeni e non deve essere inquinata.

1 LEZIONE L’ACQUA E LE SUE PROPRIETÀ

1 Segna con una crocetta se vero (V) o falso (F).

a. L’idrosfera comprende tutte le acque allo stato liquido. V F

b. L’acqua quando solidifica aumenta la sua densità. V F

c. La tensione superficiale spiega il principio dei vasi comunicanti. V F

d. La capillarità è la capacità di un liquido di risalire all’interno di tubi sottili. V F

2 Scegli la soluzione corretta.

a. Le acque continentali costituiscono:

1 il 97% delle acque dell’idrosfera.

2 l’1% delle acque dell’idrosfera.

3 il 3% delle acque dell’idrosfera.

4 il 30% delle acque dell’idrosfera.

b. Quale proprietà sfruttano gli insetti che camminano sull’acqua?

1 La capillarità.

2 La pressione idrostatica.

3 Sottolinea le parole sbagliate presenti nel brano.

Una delle caratteristiche fisiche dell’acqua è il suo ridotto calore specifico. L’acqua liquida, infatti, si riscalda e si raffredda più velocemente delle rocce che formano la litosfera.

Per questa ragione la tensione superficiale delle acque di mari e oceani rimane costante durante tutto l’anno.

2

LEZIONE IL MARE E I SUOI MOVIMENTI

4 Sottolinea il termine corretto tra i due proposti.

a. Le distese d’acqua che separano i continenti si chiamano oceani/mari

b. Il sale più abbondante nelle acque marine è il solfato di sodio/cloruro di sodio

c. Il moto ondoso è un movimento costante/irregolare che interessa la superficie dei mari.

d. La corrente del Golfo è una corrente fredda/calda che scorre nell’Oceano Atlantico.

5 Abbina il termine con la definizione corretta.

3 La tensione superficiale. Il potere solvente.

1. Maree

2. Frangente 3. Correnti 4. Cresta

c. Quale fenomeno è rappresentato nel disegno?

1 La capillarità.

2 La tensione superficiale.

3 La comprimibilità dell’acqua.

4 Il principio dei vasi comunicanti.

a Movimenti costanti delle acque marine.

b Punto più alto di un’onda.

c Variazioni periodiche del livello del mare.

d Onda che si rovescia sulla costa.

1. 2. 3. 4.

6 Scegli il completamento corretto.

a. La salinità delle acque marine: 1 dipende dall’evaporazione delle acque superficiali.

2 non è la stessa negli oceani e nei mari.

3 dipende dall’apporto di acque dolci.

4 tutte le affermazioni sono corrette.

3 LEZIONE LE ACQUE CONTINENTALI

7 Osserva il disegno e inserisci accanto a ogni termine il numero corrispondente.

a. Delta

b. Lago

c. Estuario

d. Sorgente

e. Emissario

f. Meandro

g. Immissario

8 Segna con una crocetta se vero (V) o falso (F).

LEZIONE I GHIACCIAI

4

10 Abbina i termini con la definizione corretta.

1. Banchisa

2. Morene 3. Calotte 4. Crepacci

a Accumuli di frammenti rocciosi trasportati dal ghiacciaio.

Ghiaccio formato dalla solidificazione delle acque marine.

Profonde spaccature delle masse di ghiaccio.

Vaste estensioni di ghiacci che coprono l’Antartide e la Groenlandia.

1. 2. 3. 4.

Scegli la soluzione corretta.

a. I torrenti sono corsi d’acqua irregolari. V F

b. Il delta è una foce a forma di imbuto. V F

c. Gli emissari sono fiumi che apportano acqua ai laghi. V F

d. Le acque delle falde freatiche sono delimitate da due strati di rocce impermeabili. V F

9 Scegli il completamento corretto.

a. I meandri di un fiume si trovano:

1 nel corso superiore.

2 nel corso medio.

3 nel corso inferiore.

4 alla foce.

b. La sorgente di un fiume si trova:

1 nel corso inferiore.

2 nel corso superiore.

3 nel corso medio.

4 tutte le risposte precedenti sono corrette.

Un nevaio è:

la quota al di sopra della quale la neve rimane tutto l’anno.

un tipo di ghiacciaio.

3 un accumulo di neve ad alta quota.

4 un ghiacciaio formato da acqua salata.

b. I ghiacciai che si trovano sui rilievi montuosi sono:

1 di tipo alpino.

2 di tipo continentale.

3 banchise polari. 4 nevai.

5 LEZIONE LA RISORSA ACQUA

12 Segna con una crocetta se vero (V) o falso (F).

a. Le risorse naturali sono limitate. V F

b. La produzione agricola consuma pochissima acqua. V F

c. L’agricoltura biologica consuma meno acqua e suolo rispetto all’agricoltura tradizionale. V F

d. Le acque reflue sono acque di scarico prodotte dalle attività quotidiane. V F

e. L’impronta ecologica misura il consumo idrico di una città. V F

METTI ALLA PROVA LE TUE COMPETENZE

TRARRE INFORMAZIONI DA UN’IMMAGINE

1 Osserva l’immagine e rispondi alle domande.

a. Quale proprietà osservi?

b. Da che cosa è prodotta?

TRARRE INFORMAZIONI DA UN’IMMAGINE

3 Dai il titolo all’immagine e rispondi alle domande.

a. Da che cosa dipende la diversa salinità di mari e oceani?

2 Osserva l’immagine e rispondi alle domande.

a. Quale titolo daresti all’immagine?

b. A quale fenomeno si riferisce? Descrivilo con le tue parole.

b. In quali aree del pianeta la salinità raggiunge i valori più elevati?

c. Qual è la salinità media del Mar Mediterraneo?

RIFLETTERE E SPIEGARE

4 Rispondi alle domande.

a. Dove sono convogliati gli scarichi che provengono dalle nostre abitazioni?

b. Quale trattamento dovrebbero subire gli scarichi urbani prima di essere immessi di nuovo nelle acque di fiumi e mari?

c. In che modo i mezzi di trasporto possono arrivare a inquinare le acque? Fai un’ipotesi.

corso d’acqua pozzo di falda freatica

pozzo di falda artesiana

falda freatica falda artesiana

strato di roccia permeabile

strati di roccia impermeabile

salinità (‰)

d. La maggior parte delle sostanze contenute negli scarichi industriali è pericolosa per gli organismi animali e vegetali: spiega che cosa significa e quali trattamenti dovrebbero subire le acque di scarico delle industrie.

e. Perché anche le attività agricole sono responsabili dell’inquinamento dei fiumi e delle falde acquifere?

OSSERVARE E TRARRE CONCLUSIONI

5 I ghiacciai della Terra oggi corrono gravi rischi a causa del riscaldamento globale (in inglese global warming). La foto scattata da un satellite mostra l’attuale situazione dei ghiacci del Polo Nord.

Rispondi alle domande.

a. Quali aree sono coperte dai ghiacci del Polo Nord?

TRARRE INFORMAZIONI DA UN TESTO E RICERCARE INFORMAZIONI

6 Leggi il brano.

LA CORRENTE DEL BENGUELA E LA CORSA DELLE SARDINE

Le coste dell’Africa meridionale sono lambite da due correnti prevalenti, una diretta a sud, sulla costa occidentale, la corrente fredda del Benguela, e una diretta a nord, sul lato orientale, la corrente d’Aghulas, con temperatura di due gradi superiore alle acque circostanti dell’oceano, che mitiga il clima, creando un ambiente subtropicale nella zona costiera settentrionale del paese. Le sardine per una decina di mesi l’anno vivono in acque profonde, lungo le coste dell’Oceano Atlantico. Durante l’inverno australe alcune correnti oceaniche trascinano masse d’acqua dagli strati più profondi e freddi, ricchi di nutrienti e di plancton, verso la superficie, convogliandole verso nord. Un’enorme quantità di cibo è veicolata dalla corrente ed è alla base della catena alimentare di tutto il sud del continente africano. Grazie a queste dinamiche oceaniche si origina la più grande migrazione di biomassa del pianeta, fenomeno noto come sardin run. Milioni di sardine si spostano verso il Capo di Buona Speranza per nutrirsi e riprodursi. Questa migrazione attira e nutre milioni di animali di varie specie: uccelli, pesci, delfini, otarie, pinguini, leoni marini nonché moltissimi esseri umani. Alcuni studi sulla preistoria umana indicano che le coste del Sud Africa sono state la culla della specie Homo sapiens: sembra che il nutrimento a base di molluschi e pesci marini, le sardine in particolare, abbia permesso lo sviluppo del cervello e la spinta evolutiva dell’essere umano. Oggi le sardine sono minacciate dalla pesca illegale: difenderle significa tutelare la nostra origine e anche il nostro futuro.

(Tratto e adattato dal sito www.paolo-fossati.com)

b. Che cosa indica la linea gialla tracciata sulla fotografia?

c. Quale fenomeno documenta la fotografia?

Rispondi alle domande e svolgi le attività proposte, da solo o in gruppo con i tuoi compagni.

a. Perché le correnti portano tanto nutrimento in superficie?

b. Che cosa provoca questo fenomeno?

c. Perché la corsa delle sardine è fondamentale nella catena alimentare?

d. Che legame c’è con l’evoluzione della nostra specie?

A glacier is a block of very thick ice which forms on mountains and around polar regions. During winter, at high altitudes snow accumulates in cirques and forms ice fields. Intense cold and thawing make the snow layers extremely heavy and snowflakes turn into granules of ice. These granules compress together to form compact blocks and they become glaciers.

In a cirque, snow accumulates in an accumulation zone and turns into ice. This basin must be above a certain altitude called the snow line. When snow is above the snow line it does not melt completely, not even in a hot month. The snow line reaches different levels depending on the latitude. Around the polar regions, snow reaches sea level while at mid-latitudes it reaches around 3000 m. At the equator, it often exceeds 5000 m.

GLACIERS CLIL

lossario

GLACIER ghiacciaio

CIRQUE conca

ICE FIELD nevaio

Every year, snow in polar regions reaches sea level. Here the surface of the water freezes and forms pack ice

THAWING disgelo

PACK ICE banchisa

ICE SHEET calotta

In tropical regions, glaciers form ice sheets on very high mountain peaks like Mount Kilimanjaro in Africa. Here the snow line is much higher than on the Alps.

Gravity has a special effect on Alpine glaciers. It forces ice into the collation basin and towards the valley like a long, thin tongue of ice. These glaciers move slowly downwards. We can say that the water which forms glaciers can move, even if it is solid.

COMPREHENSION EXERCISES

True or false?

a. The snow line on the Alps is lower than in Norway. T F

b. Tropical glaciers form ice sheets. T F

c. Glaciers are slowly moving even if they are made of solid water. T F

d. There are no glaciers in Africa. T F

e. An accumulation of snowflakes results in ice. T F

ATMOSFERA

BUONE NOTIZIE per il futuro!

LE CITTÀ SI ADATTANO AL CAMBIAMENTO CLIMATICO

I grandi edifici di mattoni, pietra, vetro e cemento armato, insieme alle strade asfaltate e alle altre infrastrutture, sono responsabili dell’effetto “isola di calore” che si verifica, soprattutto nelle città, in seguito al surriscaldamento dei materiali da costruzione.

Grazie alle ricerche nel campo della bioingegneria, oggi sono a disposizione dell’edilizia biomateriali in grado non solo di rendere le nostre città più adatte al cambiamento climatico, ma anche di ridurre le emissioni di gas serra e persino l’inquinamento acustico.

Gli edifici sostenibili di domani saranno realizzati con materiali edili composti da rifiuti e materiali naturali, come scarti di demolizione, canapa, alghe, lana, paglia e argilla, in grado di ridurre le temperature all’interno dei centri urbani. Nell’economia circolare non ci sono sprechi: le macerie dell’edilizia, che oggi rappresentano un problema per il loro smaltimento, in futuro potranno trasformarsi in “oro bruno”, cioè rifiuti edili riciclabili in grado di diventare nuovi materiali di costruzione.

“Possiamo progettare il mondo di domani con i rifiuti di oggi, mentre progettiamo un mondo senza rifiuti”, ha spiegato Ditte Lysgaard Vind, specialista danese di economia circolare.

Parole per capire

Isola di calore • È il microclima delle aree urbane che presenta una temperatura anche di 5 °C maggiore rispetto alle aree extraurbane.

Bioingegneria • Settore dell’ingegneria che consiste nell’analisi e nella progettazione di nuovi strumenti nell’ambito dei processi biologici, alimentari, agricoli e ambientali.

© Casa Editrice G. Principato

1 LEZIONE UN INVOLUCRO GASSOSO :

L’ ATMOSFERA

FLIPPED CLASSROOM

Guarda il video e scrivi le risposte sul quaderno.

L’origine dell’atmosfera

1 Il vento è aria in movimento.

1. Perché i gas dell’atmosfera primordiale si sono dispersi nello spazio?

2. In che modo l’attività vulcanica primordiale ha modificato la composizione dell’atmosfera?

3. In che modo si sono formate le prime molecole organiche?

4. Quale importante avvenimento biologico si è verificato in seguito alla formazione dello strato di ozono ad alta quota?

Metti in pausa il video nei seguenti punti.

5. Dai un titolo alle immagini e rispondi alla seguente domanda: “In che modo la litosfera ha contribuito alla riduzione della concentrazione di diossido di carbonio nell’atmosfera?”.

1 L’ATMOSFERA È COSTITUITA DALL’ARIA

Invisibile, impalpabile, incolore, l’aria è ovunque intorno a noi. Ci accorgiamo della sua presenza quando si muove e genera il vento che asciuga i panni stesi, gonfia le vele delle barche, solleva la polvere o ci ostacola quando avanziamo in bicicletta 1 . L’aria che circonda la Terra costituisce l’atmosfera

L’atmosfera è un involucro di gas che circonda la Terra.

L’atmosfera contiene l’aria che respiriamo, protegge la Terra dalle radiazioni solari più dannose e dai meteoriti che provengono dallo spazio.

L’atmosfera possiede tutte le caratteristiche della materia allo stato aeriforme:

• non ha né forma né volume propri;

• è comprimibile, cioè il suo volume può variare a seconda della pressione che viene esercitata su di essa;

• è elastica, cioè tende a riacquistare il suo volume originario quando non viene più sottoposta a pressione;

• ha una massa, essendo costituita da tutti gli atomi e le molecole dei gas atmosferici; di conseguenza esercita una pressione sulla superficie terrestre.

ORA FERMA L’IMMAGINE!

2 LA COMPOSIZIONE DELL’ATMOSFERA

L’atmosfera è un miscuglio di gas diversi.

A livello del mare, essa è formata prevalentemente da azoto (che costituisce circa il 78%) e ossigeno (21% circa); per il rimanente 1%, l’atmosfera è costituita da argon, anidride carbonica, ozono e altri gas 2 .

• L’azoto (simbolo chimico N2) è il gas più abbondante dell’atmosfera. È un gas inerte e non è coinvolto direttamente nella maggior parte delle reazioni chimiche che avvengono nell’aria. Negli organismi entra a far parte delle proteine e degli acidi nucleici Nonostante la sua concentrazione elevata in atmosfera, solo alcuni batteri, i batteri azotofissatori, riescono a utilizzarlo direttamente sotto forma di azoto molecolare N2 e a fissarlo in composti azotati che cedono alle piante con le quali vivono in simbiosi.

• L’ossigeno (O2) è un gas molto reattivo (cioè forma composti chimici con molti altri elementi) e partecipa a numerose reazioni chimiche : per esempio, entra continuamente nell’atmosfera come prodotto della fotosintesi svolta dai vegetali, per poi essere utilizzato da quasi tutti gli organismi nella respirazione. Inoltre, è indispensabile in molti altri processi come l’ossidazione, responsabile della formazione della ruggine sugli oggetti di ferro, e la combustione, per esempio del legno e dei carburanti.

• L’anidride carbonica, o diossido di carbonio (CO2), è presente nell’atmosfera in minima quantità, circa lo 0,03%, ma è fondamentale per la vita delle piante che la utilizzano nella fotosintesi, insieme all’acqua, per produrre zuccheri. L’anidride carbonica è, inoltre, il prodotto della respirazione degli organismi, della decomposizione dei resti organici e della combustione. Si scioglie facilmente nell’acqua marina, dove viene assorbita dagli animali che la utilizzano per produrre gusci e scheletri.

• Altri gas che entrano nella composizione dell’aria sono l’argon, l’elio e l’idrogeno, che insieme costituiscono solo lo 0,97% del totale.

La composizione dell’aria risente del contatto diretto con la superficie terrestre e con gli organismi: nell’aria, infatti, sono presenti quantità variabili di vapore acqueo e di pulviscolo atmosferico.

• Il vapore acqueo, prodotto dall’evaporazione delle acque superficiali della Terra, dalla traspirazione e dalla respirazione di piante e animali, determina l’umidità dell’atmosfera. È presente in percentuali variabili che dipendono dalle condizioni dei luoghi di osservazione.

• Il pulviscolo atmosferico, o particolato, è formato da microscopiche particelle solide, come pollini, ceneri finissime emesse dai vulcani e polveri, spesso prodotte dalle attività umane.

I gas atmosferici rimangono attorno alla Terra e non si disperdono nello spazio perché sono trattenuti dalla forza di gravità terrestre. Tuttavia, la forza di attrazione diventa sempre più debole man mano che ci si allontana dalla superficie della Terra; per questo motivo la maggior parte dei gas atmosferici si trova nei primi 20 km di altezza. Salendo verso l’alto la composizione dell’atmosfera non cambia, ma diminuisce la sua densità; l’atmosfera diventa cioè via via più rarefatta. Oltre i 2500 km d’altezza dalla superficie terrestre le molecole di gas non risentono più dell’azione della forza di gravità e sfuggono via nello spazio.

2 Composizione percentuale dell’aria secca (senza vapore acqueo e inquinanti).

azoto (N2)

ossigeno (O2)

argon, anidride carbonica, ozono, altri gas

3 GLI STRATI CHE FORMANO L’ATMOSFERA

L’atmosfera può essere descritta come un involucro gassoso formato da una serie di strati concentrici sovrapposti, diversi tra loro per temperatura, composizione e densità. La separazione tra i vari strati non è netta, ma avviene attraverso sottili zone di transizione chiamate pause. Procedendo dalla superficie terrestre verso l’alto, incontriamo nell’ordine: la troposfera, la stratosfera, la mesosfera, la termosfera e l’esosfera 3

■ La troposfera

È la parte più vicina alla superficie terrestre; il suo spessore varia tra i 10 km sopra i Poli e i 15-18 km sopra l’Equatore. È lo strato più denso dell’atmosfera e contiene vapore acqueo, responsabile della formazione delle nubi e delle precipitazioni (pioggia, neve, grandine). L’aria della troposfera è riscaldata “dal basso” dal calore emesso dalla superficie terrestre, in misura diversa secondo le regioni e le stagioni. La temperatura diminuisce mediamente di 6 °C ogni kilometro di altezza, tanto che nella parte superiore si raggiungono i –50 °C.

■ La stratosfera

La stratosfera si estende fino a circa 50 km di altezza. I gas che la formano sono gli stessi della troposfera e in uguali proporzioni, ma molto più rarefatti. In questo strato

3 Gli strati dell’atmosfera.

oltre gli 80 km di quota la temperatura aumenta

tra 50 e 80 km la temperatura diminuisce

tra 20 e 50 km la temperatura aumenta

tra 0 e 20 km di quota la temperatura diminuisce di 6 °C ogni 1000 m

Una struttura a strati

si forma l’ozono, un gas che assorbe la maggior parte delle radiazioni ultraviolette emesse dal Sole, dannose per tutti gli organismi. La concentrazione di ozono è massima tra i 15 e i 50 km di altezza; questo strato è chiamato ozonosfera. Nella stratosfera la temperatura continua ad abbassarsi ma nella zona più esterna ritorna a salire a causa delle reazioni chimiche che avvengono nell’ozonosfera.

■ La mesosfera

La mesosfera si estende fino a circa 90 km di altezza. Qui la temperatura riprende a diminuire, fino a raggiungere valori di –90 °C. La composizione è simile a quella degli strati sottostanti, ma i gas diventano ancora più rarefatti. Nella mesosfera le meteore, cioè i frammenti rocciosi provenienti dallo spazio, diventano incandescenti e visibili, producendo il fenomeno delle stelle cadenti

■ La termosfera

La termosfera si estende fino a circa 500 km di altezza. La temperatura sale perché le molecole di gas si muovono a velocità molto elevate, ma il freddo è comunque insopportabile. Nella termosfera e nella mesosfera, al di sopra dei 70 km di quota, si trova la ionosfera , uno strato in cui, per effetto delle radiazioni solari, le molecole di molti gas sono trasformate in ioni

La ionosfera è importante perché riflette le onde radio emesse dalla superficie terrestre, permettendo le telecomunicazioni anche a grande distanza. Inoltre i gas ionizzati reagiscono con le particelle solari, dando origine allo spettacolare fenomeno delle aurore polari, osservabili nelle località prossime ai Poli 4

■ L’esosfera

È lo strato più esterno dell’atmosfera e il più rarefatto. In questa zona, estesa fino a oltre 2500 km, le particelle di gas sfumano gradualmente nello spazio interplanetario.

FISSA I CONTENUTI ESSENZIALI

Segna con una crocetta se vero (V) o falso (F).

1. L’azoto è il gas più abbondante dell’atmosfera.

2. L’aria diventa sempre più rarefatta con l’aumento della quota.

3. La troposfera è lo strato dell’atmosfera più vicina alla superficie terrestre.

4. La ionosfera è lo strato intermedio fra la stratosfera e la mesosfera.

5. L’esosfera è lo strato dell’atmosfera più esterno e rarefatto.

VERSO LE COMPETENZE

4 L’aurora polare.

Sulla base delle tue conoscenze, prova a formulare delle ipotesi per spiegare il fenomeno descritto.

L’aria è inafferrabile, ma esiste e ha particolari proprietà: per esempio è elastica. Lo puoi verificare con un palloncino gonfiabile e un pennarello indelebile, seguendo queste indicazioni. Gonfia il palloncino d’aria e chiudilo per bene; poi disegna sopra delle figure. Adesso schiaccia delicatamente il palloncino senza farlo scoppiare: osserverai che le figure si deformano. Quando però rilasci il palloncino, i disegni tornano come li avevi fatti.

2 LEZIONE LA PRESSIONE ATMOSFERICA

LAB STEM

“LEGGERO COME L’ARIA”… O NO?

Poiché è materia, l’aria ha una massa e quindi un peso. Pur essendo essa estremamente leggera (1 litro d’aria pesa circa 1 grammo!), è possibile osservare gli effetti della sua forza sugli oggetti. Scoprilo con questa semplice esperienza.

■ REALIZZA L’ESPERIMENTO

MATERIALI

• un contenitore trasparente

• un barattolo in vetro (come quelli della marmellata)

• acqua

• un tappo di sughero

• un foglio di cartoncino

PROCEDIMENTO

1. Versa l’acqua nella bacinella, in modo da riempirla fino a metà, e appoggia il tappo di sughero sulla superficie.

2. Capovolgi il barattolo sopra il tappo di sughero. Premi sul barattolo in modo da spingerlo fino al fondo della bacinella.

■ OSSERVA E RISPONDI

1. Che cosa succede al tappo quando lo copri con il barattolo? Resta a galla o accade qualcos’altro?

2. Secondo te, il barattolo è vuoto o lo è solo in apparenza?

3. Quale può essere l’origine della forza che agisce sul tappo di sughero?

4. Scrivi la relazione dell’esperimento.

1 ANCHE L’ARIA PESA

La miscela di gas che compone l’atmosfera è trattenuta attorno alla Terra dalla forza di gravità : è questa forza che determina il peso dell’aria. Questo peso esercita su tutta la Terra una pressione, chiamata pressione atmosferica

La pressione atmosferica è la forza esercitata dal peso dell’atmosfera sulla superficie terrestre.

Come abbiamo gia detto, 1 litro d’aria pesa circa 1 grammo. Tuttavia, se consideriamo la “colonna d’aria” che ci sovrasta, allora il peso diventa rilevante. Il fisico italiano Evangelista Torricelli (1608-1647) è stato il primo a eseguire la misurazio ne sperimentale del peso dell’aria. Nel suo esperimento, realizzato per la prima volta nel 1644, Torricelli utilizzò un tubo di vetro lungo 1 m e con la sezione di 1 cm2, chiuso a un’estremità 1 . Lo riempì di mercurio e, te nendolo tappato con un dito, lo capovolse in una vaschetta anch’essa contenente mercurio. Torricelli osservò che il mercurio scendeva nel tubo solo per un certo tratto; quello che rimaneva formava una colonna alta 76 cm. Che cosa im pediva al tubo di svuotarsi completamente? Torricelli for mulò l’ipotesi che il peso del mercurio rimasto nel tubo fosse controbilanciato dalla pressione esercitata dall’atmosfera sulla superficie libera di mercurio nella bacinella. Sulla base dei risultati ottenuti da questo esperimento Torricelli concluse che, a livello del mare, l’atmosfera esercita su ogni centimetro quadrato di superficie terrestre una pressione pari a quella esercitata dal peso di una colonna di mercurio con la sezione di 1 cm2 e alta 76 cm.

1 L’esperimento di Torricelli.

La colonna di mercurio alta 76 cm (760 mm) pesa 1,033 kg. Poiché in fisica la pressione è definita come la forza esercitata per unità di superficie, possiamo dire che la pressione atmosferica equivale alla forza esercitata da 1,033 kg di mercurio su una superficie di 1 cm2.

2 LA MISURA DELLA PRESSIONE ATMOSFERICA

La misura della pressione atmosferica può essere espressa con diverse unità.

• L’atmosfera (atm): prende come riferimento la forza esercitata da una colonna di mercurio alta 76 cm su una superficie di 1 cm2

• I millimetri di mercurio (mmHg): è l’unità di misura nata con il tubo di Torricelli.

• Il pascal ( Pa ): è l’unità di misura adottata dal Sistema Internazionale; i meteorologi, per elaborare le previsioni del tempo, utilizzano un multiplo del pascal, l’ ettopascal ( hPa ).

• Il bar e il suo sottomultiplo, il millibar (mbar).

1 atm = 1,033 kg/cm2

1 atm = 760 mmHg

1 atm = 101325 Pa = 1013,25 hPa

1 atm = 1013 mbar

2 Il barometro.

Lo strumento che misura la pressione atmosferica è il barometro 2 . È costituito da una scatola appiattita con le pareti metalliche, in cui è stato fatto il vuoto; al suo interno si trova una molla che sostiene il coperchio della scatola. La molla è collegata a un ago che gira su un quadrante graduato su cui è segnata una scala espressa in mmHg e hPa.

Le variazioni di pressione deformano il coperchio, schiacciano o sollevano la molla e provocano lo spostamento dell’ago. Se l’ago indica valori sotto 1013 hPa significa che l’aria è umida ed è probabile che si avranno delle precipitazioni. Se invece i valori sono sopra 1013 hPa, l’aria è secca e il tempo è sereno.

3 La variazione della pressione atmosferica con l’altitudine.

3 LE VARIAZIONI DELLA PRESSIONE ATMOSFERICA

La pressione non è uguale in ogni luogo della Terra: essa dipende dall’altitudine, dalla temperatura e dall’umidità, cioè dalla quantità di vapore acqueo contenuta in un volume d’aria.

La pressione atmosferica diminuisce all’aumentare dell’altitudine.

Salendo di quota la pressione diminuisce perché la colonna d’aria sovrastante si riduce e quindi

I tipi di venti

Per esempio, a 5600 metri di altezza la pressione è circa la metà di quella che misuriamo a livello

La pressione atmosferica diminuisce se la temperatura aumenta; aumenta se la temperatura diminuisce.

Infatti, quando la temperatura aumenta, l’aria si riscalda, si espande, diventa meno densa e quindi più leggera; il contrario succede quando la temperatura diminuisce. Ecco perché l’aria calda esercita una pressione minore dell’aria

La pressione atmosferica diminuisce all’aumentare dell’umidità.

Quando il contenuto di vapore acqueo nell’aria aumenta, l’aria diventa più leggera perché le molecole di ossigeno e di azoto vengono sostituite da quelle dell’acqua, più leggere: per questa ragione l’aria umida esercita una pressione minore

I valori della pressione variano da un luogo all’altro e possono cambiare rapidamente alle diverse quote nell’atmosfera. Vediamo che cosa succede a una massa d’aria quan-

La radiazione solare riscalda l’aria che si dilata, diventa più leggera e sale verso l’alto: in questo modo si forma un’area di bassa pressione. Queste aree, chiamate anche cicloni, sono spesso caratterizzate da cielo nuvoloso e precipitazioni. Salendo in quota, la massa d’aria perde parte del suo calore, si raffredda e comincia a scendere verso la superficie terrestre: si è formata un’area di alta pressione. Queste aree, chiamate anche anticicloni, sono associate a condizioni di bel tempo. Nelle aree di bassa pressione i valori della pressione sono inferiori a 1013 hPa, in quelle di alta pressione sono superiori. La risalita di aria calda nelle zone di bassa pressione lascia libero dello spazio, che viene occupato dall’aria meno calda che sta intorno: questo flusso di masse d’aria costituisce il vento 4 .

4 La vicinanza tra zone a pressione diversa è la causa del vento.

aria fredda discendente aria calda ascendente

ALTA PRESSIONE (anticiclone)

vento

BASSA PRESSIONE (ciclone)

Il vento è un movimento orizzontale di masse d’aria che si spostano da una zona di alta pressione verso una zona di bassa pressione.

I venti sono caratterizzati dalla velocità e dalla direzione da cui soffiano.

• La velocità del vento dipende dalla differenza di pressione tra le due aree e dalla loro distanza: per esempio, venti violenti si possono scatenare quando aree a pressione diversa sono molto vicine tra loro. La velocità del vento si misura in kilometri all’ora (km/h). Lo strumento che ne permette la misurazione è l’anemometro 5 a

• La direzione del vento è fortemente influenzata dall’attrito con la superficie terrestre e dalla rotazione della Terra: nell’emisfero settentrionale le masse d’aria sono deviate verso destra, mentre in quello meridionale verso sinistra. Lo strumento che ne permette la misurazione è la manica a vento 5 b

Sulla superficie terrestre esistono zone caratterizzate da aree di bassa o di alta pressione stabili, e altre dove invece i valori della pressione cambiano continuamente. Di conseguenza, i venti che si generano possono spirare sempre nella stessa direzione, oppure soffiare in modo più o meno irregolare. In base a questa caratteristica, i venti vengono classificati in costanti, come gli alisei che soffiano sull’Oceano Atlantico, periodici, come i monsoni che soffiano sull’India, e locali, come quelli che soffiano sul Mediterraneo.

FISSA I CONTENUTI ESSENZIALI

Completa le frasi con i termini corretti. vento quota vapore acqueo barometro peso

5 Strumentiper misurare il vento.

1. La pressione atmosferica è la forza esercitata dal dell’atmosfera sulla superficie terrestre.

2. Lo strumento che misura la pressione atmosferica è il .

3. La pressione atmosferica diminuisce all’aumentare della .

4. La pressione atmosferica diminuisce all’aumentare del contenuto di .

5. Il è un movimento orizzontale di masse d’aria che si spostano da una zona di alta pressione verso una zona di bassa pressione.

VERSO LE COMPETENZE

Immagina di ripetere l’esperimento di Torricelli sull’altopiano del Tibet, a 4500 m di altezza sul livello del mare. Osserveresti gli stessi fenomeni? Spiega la tua risposta.

La rosa dei venti

3 LEZIONE L’ UMIDITÀ ATMOSFERICA

FLIPPED CLASSROOM

Guarda il video e scrivi le risposte sul quaderno.

Venti straordinari

1. Come si chiamano le più grandi perturbazioni terrestri?

2. Come nascono le trombe d’aria?

3. Quali sono le differenze tra cicloni e tempeste tropicali?

4. Come si classificano i tornado?

5. Qual è la causa principale dell’aumento dei fenomeni atmosferici violenti che si sta verificando negli ultimi anni?

1 IL VAPORE ACQUEO PRESENTE NELL’ARIA

Il vapore acqueo è presente nella troposfera in quantità molto variabili: esistono luoghi del pianeta dove l’umidità è bassissima, per esempio nei deserti, e luoghi dove è sempre elevata, come nelle regioni equatoriali.

Si chiama umidità assoluta la quantità di vapore acqueo espressa in grammi contenuta in un metro cubo d’aria a una determinata temperatura e pressione (g/m3). L’umidità assoluta aumenta all’aumentare della temperatura. Infatti, l’aria calda contiene più vapore acqueo dell’aria fredda. Il vapore acqueo, però, non può accumularsi nell’aria illimitatamente: raggiunto un valore massimo di umidità, l’aria è satura. Allora parte del vapore condensa e ritorna allo stato liquido.

Si dice che l’aria è satura quando contiene la massima quantità di vapore acqueo possibile a una certa temperatura.

1 L’igrometro misura l’umidità relativa.

L’umidità relativa, invece, è il rapporto tra l’umidità assoluta e la quantità massima di vapore acqueo che la massa d’aria potrebbe contenere alla stessa temperatura. L’umidità relativa si esprime in percentuali: un’umidità relativa del 30% indica che l’aria, in quel momento, contiene il 30% di tutta l’acqua che potrebbe contenere a quella temperatura. In altre parole, l’umidità relativa rappresenta il grado di saturazione di un volume d’aria. Lo strumento che misura l’umidità relativa è l’igrometro 1

2 LA CONDENSAZIONE DEL VAPORE ACQUEO

Le masse d’aria calda e umida, più leggere dell’aria che le circonda, tendono a salire verso l’alto: durante la risalita si espandono e si raffreddano (la temperatura infatti diminuisce con l’altezza) e si innescano i processi di condensazione. Il vapore si trasforma in goccioline di acqua liquida oppure solidifica formando piccolissimi cristalli di ghiaccio. Si formano così le nubi, o nuvole. Le nubi non sono tutte uguali: si differenziano per la forma, lo stato fisico dell’acqua e la quota alla quale si formano 2 .

I cirri sono nubi bianche e sottili, costituite da aghetti di ghiaccio; formano delicate velature ad alta quota.

Gli strati sono nubi sviluppate in orizzontale che coprono gran parte del cielo.

I cumuli sono nubi dall’aspetto globulare o “a cavolfiore”, appiattite alla base e molto sviluppate in altezza.

Un tipo particolare di condensazione, che avviene a livello del suolo, è quella che causa la formazione della nebbia, della rugiada e della brina.

• La nebbia si forma in seguito alla condensazione di gocce minutissime, che rimangono sospese in prossimità del suolo, riducendo la visibilità 3 a

• Quando, durante la notte, il vapore acqueo condensa sopra i corpi lasciando un velo di goccioline, si forma la rugiada 3 b .

• Se il raffreddamento è brusco e la temperatura scende sotto zero, il vapore acqueo passa direttamente allo stato solido e si trasforma in minuscoli cristalli di ghiaccio formando la brina 3 c .

3 Effetti della condensazione.

2 Tanti tipi di nubi.

NEBBIA

RUGIADA

BRINA

4 Le goccioline si uniscono e cadono sotto forma di pioggia.

3 LE PRECIPITAZIONI ATMOSFERICHE

I continui movimenti dell’aria rimescolano le goccioline che formano le nubi, facendole scontrare e fondere tra loro. Aumentando di volume e di peso, le gocce diventano troppo grosse per rimanere sospese e cadono al suolo sotto forma di precipitazioni. Se la temperatura della nube supera 0 °C, cade la pioggia 4 ; ma se scende al di sotto di 0 °C, l’acqua congela e si formano piccolissimi cristalli di ghiaccio che cadono sotto forma di neve.

I fiocchi di neve sono cristalli di ghiaccio con una struttura piatta esagonale. Non esiste un cristallo di neve uguale all’altro: la perfetta simmetria della loro forma è determinata dalla particolare geometria della molecola d’acqua 5

Un fenomeno molto frequente d’estate è il temporale accompagnato dalla caduta di grandine. Le nubi temporalesche si formano a bassa quota e assumono un aspetto torreggiante, spingendosi anche a notevoli altezze. Al loro interno sono presenti fortissime correnti ascensionali: l’aria carica di umidità tende a salire velocemente verso la parte alta delle nuvole, dove le temperature sono bassissime.

5 Fiocco di neve al microscopio.

6 Chicchi da record.

Le gocce che si formano nella parte bassa delle nuvole, spinte verso l’alto congelano, ricadono verso il basso catturando altre gocce, risalgono e di nuovo congelano diventando chicchi di grandine, pesanti granuli di ghiaccio che cadono con violenza al suolo. I chicchi di grandine sono sferici e sono formati da una serie di involucri di ghiaccio sovrapposti. Il diametro di un chicco varia da 5 a 50 mm, ma sono stati rinvenuti chicchi dal diametro superiore a 15 cm 6 . Lo schema in figura 7 riassume i processi di formazione della pioggia, della grandine e della neve.

7 Formazione delle precipitazioni atmosferiche.

FISSA I CONTENUTI ESSENZIALI

Segna con una crocetta se vero (V) o falso (F).

1. L’aria è satura quando contiene la massima quantità di vapore acqueo possibile a una certa temperatura.

2. La nebbia si forma in seguito alla condensazione del vapore acqueo in gocce minutissime che rimangono sospese nell’aria.

3. La brina si forma per passaggio diretto dell’acqua dallo stato liquido a quello solido.

4. La pioggia è una precipitazione che avviene a temperatura inferiore a 0 °C.

5. La grandine si forma per un processo di congelamento delle gocce di pioggia.

VERSO LE COMPETENZE

Per creare la nebbia in casa sono sufficienti pochi oggetti: dell’acqua calda, un barattolo, un fiammifero e un sacchetto di ghiaccio. Versa l’acqua calda nel barattolo, chiedi a un adulto di accendere il fiammifero e di lasciarlo cadere nell’acqua. Copri rapidamente il barattolo con il sacchetto di ghiaccio. Dopo poco tempo potrai vedere che si forma della nebbia.

Descrivi che cosa è avvenuto in circa 30 parole.

grandine pioggia

Fulmini e temporali

4 LEZIONE LA TEMPERATURA DELL’ ARIA E IL CLIMA

FLIPPED CLASSROOM

Guarda il video e scrivi le risposte sul quaderno.

L’effetto serra

1. Come si riscalda l’atmosfera terrestre?

2. Che cosa accade alle radiazioni solari quando colpiscono la superficie terrestre?

3. Che cosa accade alle radiazioni infrarosse emesse dalla superficie terrestre?

4. Che tipi di gas sono i “gas serra”?

5. Quale temperatura avrebbe la Terra senza l’effetto serra?

ORA FERMA L’IMMAGINE!

Metti in pausa il video nel seguente punto.

6. Dai un titolo all’immagine e scrivi una breve didascalia.

1 IL BILANCIO TERMICO TERRESTRE

Il Sole è la fonte primaria del calore nell’atmosfera. L’energia solare giunge sul pianeta sotto forma di radiazioni, cioè onde elettromagnetiche. La maggior parte di queste sono radiazioni con lunghezze d’onda relativamente piccole: la Terra riceve questo tipo di radiazioni, le assorbe e le riemette come radiazioni infrarosse, cioè radiazioni a onda lunga. Si può quindi affermare che il sistema Terra riceve continuamente energia dal Sole e a sua volta la riemette.

Le radiazioni che provengono dal Sole attraversano gli strati dell’atmosfera e colpiscono la superficie terrestre e tutto quello che vi si trova sopra: le rocce, le acque, gli organismi e tutti gli elementi costruiti dagli esseri umani, dalle città alle strade, agli impianti industriali.

Una parte delle radiazioni solari viene riflessa, cioè colpisce la superficie terrestre e poi ritorna direttamente nello spazio; la Terra brilla nello spazio proprio perché ha un elevato potere riflettente. Un’altra parte delle radiazioni solari viene diffusa, cioè viene deviata nello spazio in tutte le direzioni dalle molecole di gas presenti nell’atmosfera, dalle particelle di pulviscolo atmosferico e dalle goccioline d’acqua che formano le nubi. Una terza parte, infine, è assorbita dalla superficie terrestre e successivamente irraggiata, cioè riemessa sotto forma di radiazioni infrarosse.

La differenza tra l’energia in entrata proveniente dal Sole e quella in uscita dal pianeta è il bilancio termico terrestre.

Esso si mantiene in pareggio, perché l’energia persa dalla Terra viene compensata da quella che arriva dal Sole 1

radiazione diffusa dai gas e dal pulviscolo atmosferico

radiazione diffusa dalle nubi

radiazione assorbita dalla superficie terrestre

radiazione solare

radiazione riflessa dalla superficie terrestre

2 LA TEMPERATURA DELL’ARIA

La pressione e l’umidità dell’aria sono fattori che variano continuamente e che dipendono direttamente dalla temperatura dell’atmosfera. La temperatura varia in relazione a diversi fattori; vediamo in che modo.

• Variazione con l’altitudine: all’aumentare dell’altitudine la temperatura diminuisce di 6 °C per kilometro. Questa regolare diminuzione è chiamata gradiente termico

• Variazione in relazione alla vicinanza del mare: le rocce e il suolo si scaldano e si raffreddano molto più rapidamente rispetto alle acque di oceani e laghi, che assorbono e cedono calore lentamente. Per questo motivo, località vicino a mari o laghi presentano minori sbalzi di temperatura rispetto a località all’interno dei continenti.

1 Il bilancio termico terrestre.

2 L’inclinazione dei raggi solari varia con la latitudine.

basso angolo di luce solare

basso angolo di luce solare

basso angolo di luce solare basso angolo di luce solare angolo di maggior luce solare angolo di maggior luce solare

• Variazione con la latitudine: la temperatura diminuisce all’aumentare della latitudine. Le radiazioni solari colpiscono le diverse zone della Terra con un angolo d’incidenza che varia a seconda della latitudine: maggiore è l’inclinazione dei raggi solari che arrivano alla superficie terrestre, minore è l’energia ricevuta e riemessa per unità di superficie. Quindi, a parità di quota, la temperatura dell’aria diminuisce procedendo dall’Equatore verso i Poli 2

Lo strumento che misura la temperatura è il termometro. In particolare, per misurare i valori di temperatura più bassi e più alti che si raggiungono durante il giorno si utilizza il termometro a minima e a massima

POLO

LAB TINKERING

SERRA IN

3 L’EFFETTO SERRA

Il riscaldamento della superficie terrestre e della troposfera non è causato solo dalla radiazione solare in entrata, ma dipende in gran parte dall’effetto serra. Come abbiamo detto, le radiazioni solari a onda corta sono assorbite dalla superficie terrestre e riemesse sotto forma di radiazioni infrarosse. Queste, ritornando verso l’alto, colpiscono le molecole di alcuni gas presenti nell’atmosfera, che le assorbono e le riflettono di nuovo riscaldando l’aria e la superficie della Terra. Questi gas sono detti gas serra perché si comportano proprio come i vetri di una serra: le pareti di vetro si lasciano attraversare dalla luce solare, ma intrappolano le radiazioni infrarosse che sono irraggiate dalle piante e dal suolo, creando un ambiente caldo, anche quando la temperatura esterna è rigida 3 .

I principali gas serra sono l’anidride carbonica, il vapore acqueo, il metano e l’ossido di azoto. Senza i gas serra grandi quantità di calore si disperderebbero nello spazio e la Terra avrebbe una temperatura inferiore a –18 °C, inadatta per la vita della maggior parte degli organismi. Grazie all’effetto serra, invece, la temperatura media sul nostro pianeta è di circa +15 °C.

radiazione terrestre a onde lunghe

radiazione solare a onde corte

Se le concentrazioni di gas serra aumentano, il fenomeno subisce un incremento e le temperature dell’atmosfera terrestre aumentano. È quello che sta avvenendo da quasi 200 anni: dall’inizio della rivoluzione industriale le emissioni di gas serra, derivate soprattutto dalle attività umane, sono progressivamente aumentate, in particolare la concentrazione di CO2 è passata da 0,028% a 0,040%, cioè è aumentata del 43%. Queste variazioni della composizione dell’aria hanno avuto effetti diretti sulla temperatura media del pianeta: dalla fine del XIX secolo a oggi la temperatura della troposfera è cresciuta di circa 0,6 °C. Si prevede che, entro la fine di questo secolo l’innalzamento della temperatura potrebbe essere compresa tra 1,1 e 2,8 °C.

4 TEMPO E CLIMA

Pressione, umidità e temperatura, insieme alle precipitazioni e al vento, sono gli elementi che caratterizzano il tempo atmosferico di una località.

Il tempo atmosferico è l’insieme dei fenomeni meteorologici che avvengono irregolarmente nella troposfera in intervalli di tempo piuttosto brevi.

Le stazioni meteorologiche sparse su tutto il pianeta registrano, a intervalli regolari, pressione, temperatura, precipitazioni, umidità e venti. I satelliti in orbita intorno alla Terra mandano immagini che consentono di localizzare le perturbazioni, seguirne i movimenti e l’evoluzione. Questa grande massa di dati viene elaborata da potenti computer per realizzare le carte meteorologiche, alla base delle previsioni del tempo. Spesso si confonde il “tempo atmosferico” con il “clima” di una località, ma i due termini indicano caratteristiche diverse dell’atmosfera.

I climi della Terra

SKILL BOOK

EFFETTO

SCATOLA

Il clima, comprende le condizioni atmosferiche che si verificano mediamente in un’area in un periodo di almeno 30 anni.

Per studiare il clima di una regione si considerano gli elementi climatici e i fattori climatici.

• Gli elementi climatici sono la temperatura dell’aria, la quantità delle precipitazioni, la circolazione dei venti, l’umidità e la pressione atmosferica.

• I fattori climatici sono l’altitudine, la latitudine, la presenza di catene montuose, la vicinanza del mare, la copertura vegetale.

4 Le zone climatiche della Terra.

Polo Nord

Circolo Polare Artico

ZONA POLARE ARTICA

ZONA TEMPERATA BOREALE

Tropico del Cancro

ZONA TORRIDA (tropicale) Equatore

Per esempio, la presenza di una catena di montagne e la loro disposizione può rendere il clima di una località più mite; è quello che accade nella Pianura Padana, che è difesa dalla catena delle Alpi dai freddi venti del Nord. Oppure, la presenza di un lago nel territorio rende gli inverni meno rigidi e le estati più fresche. La copertura vegetale aumenta l’umidità dell’aria e quindi le precipitazioni, assorbe parte delle radiazioni solari e riduce la temperatura. Le regioni che hanno climi simili sono raggruppate in grandi aree chiamate zone climatiche 4 . I climi, a loro volta, sono raggruppati in 5 classi 5 ; all’interno di ciascuna di classe esistono diversi tipi climatici, caratterizzati da una particolare comunità di piante e animali, chiamata bioma

Tropico del Capricorno

ZONA TEMPERATA AUSTRALE

Circolo Polare Antartico

Polo Sud

ZONA POLARE ANTARTICA

Climi tropicali umidi (A)

equatoriale e monsonico della savana

Climi tropicali umidi (A)

equatoriale e monsonico della savana

Climi aridi (B)

Climi aridi (B)

predesertico desertico

desertico freddo

Climi tropicali umidi (A)

Climi tropicali umidi (A)

Climi tropicali umidi (A)

1: 2: 3: 4:

mediterraneo

equatoriale e monsonico della savana

equatoriale e monsonico della savana

Climi aridi (B)

equatoriale e monsonico della savana

della savana

temperato fresco

Climi aridi (B)

Climi aridi (B)

predesertico desertico desertico freddo sinico mediterraneo temperato fresco

predesertico desertico desertico freddo

predesertico desertico desertico freddo

Climi temperati caldi (C)

Climi temperati caldi (C)

sinico mediterraneo temperato fresco

predesertico desertico desertico freddo mediterraneo temperato fresco

sinico mediterraneo temperato fresco

Climi temperati freddi (D)

Climi temperati freddi

Climi polari e nivali (E)

Climi temperati freddi (D)

Climi polari e nivali (E)

Climi polari e nivali (E)

Climi temperati caldi (C) subpolare del gelo perenne

Climi temperati freddi (D)

Climi temperati freddi (D)

freddo a estate calda freddo a inverno prolungato

di alta montagna

Climi temperati caldi (C) subpolare del gelo perenne

Climi polari e nivali (E)

Climi polari e nivali (E)

Climi temperati caldi (C) subpolare del gelo perenne

freddo a estate calda freddo a inverno prolungato di alta montagna

freddo a estate calda freddo a inverno prolungato di alta montagna

freddo a estate calda freddo a inverno prolungato di alta montagna

freddo a estate calda freddo a inverno prolungato di alta montagna

subpolare del gelo perenne

di alta montagna subpolare del gelo perenne

Descrive le condizioni meteorologiche che si verificano in un

subpolare del gelo perenne

Regioni che hanno climi simili sono raggruppate in grandi aree.

Provocano il riscaldamento dell’atmosfera.

Differenza tra l’energia in entrata e quella in uscita dal pianeta.

visual

LE PREVISIONI DEL TEMPO

la meteorologia si occupa dei fenomeni che avvengono nell’atmosfera e che determinano le condizioni del tempo.

grazie alle immagini inviate dai satelliti in orbita intorno alla terra e ai dati raccolti dalle stazioni meteo sparse su tutto il pianeta è possibile realizzare le carte meteorologiche ed elaborare le previsioni del tempo.

LE AREE DI ALTA PRESSIONE

Sono indicate con la lettera A e presentano valori superiori a 1013 millibar: sono aree anticicloniche dove si verificano condizioni di bel tempo.

I FRONTI CALDI

Le linee spesse rosse segnalano i fronti caldi, cioè masse d’aria calda e leggera.

Quando un fronte caldo risale lungo le masse d’aria fredda, provoca la formazione di un esteso sistema nuvoloso che determina piogge

aria fredda

I FRONTI FREDDI

Le linee spesse blu segnalano i fronti freddi, cioè masse d’aria fredda e pesante. Quando un fronte freddo si incunea al di sotto di una massa d’aria più calda, lo scontro tra i due fronti origina nuvole a sviluppo verticale, portatrici di pioggia e grandine nei mesi estivi e di neve d’inverno.

Le linee bianche sottili sono le , linee curve che uniscono i pun ti che registrano la stessa pressione in un dato momento. I numeri scritti vicino alle isobare indicano il valore della pressione espressa in ettopa scal (hPa).

LE AREE DI BASSA PRESSIONE

Sono indicate con la lettera B e presentano valori inferiori a 1013 millibar: sono aree cicloniche dove si verificano condizioni di maltempo.

© Casa Editrice G. Principato

aria calda

aria fredda

5 LEZIONE ECO

LA RISORSA ARIA

LAB TINKERING

UN LABORATORIO MOBILE

PER VALUTARE L’INQUINAMENTO DELL’ARIA

Realizza un piccolo laboratorio per valutare la qualità dell’aria che respiri al parco, nel cortile della scuola oppure all’incrocio stradale che attraversi ogni mattina.

■ REALIZZA L’ESPERIMENTO

MATERIALI

• cartoncino bianco

• vaselina (si acquista in farmacia)

• forbici

• un pennello

• una lente di ingrandimento

• una penna

• un righello

• nastro adesivo

PROCEDIMENTO

1. Per prima cosa, stabilisci le postazioni nelle quali intendi installare i tuoi “laboratori mobili”: per esempio, il cortile della scuola, il balcone di casa, il parco pubblico.

2. Disegna sul cartoncino bianco dei rettangoli delle dimensioni di una cartolina, tanti quante sono le postazioni prescelte, poi ritagliali con le forbici.

3. Usa il pennello per spalmare la vaselina nella parte inferiore di ciascun cartoncino e scrivi il numero identificativo di ogni postazione nella parte superiore.

4. Con il nastro adesivo attacca i cartoncini nelle postazioni.

5. Dopo qualche giorno, recupera i cartoncini ed esamina con la lente di ingrandimento la parte trattata con la vaselina.

■ OSSERVA E RISPONDI

1. Che tipo di frammenti osservi con la lente di ingrandimento?

2. Quali considerazioni puoi fare mettendo a confronto i cartoncini?

3. Esiste una relazione tra inquinamento da polveri e traffico stradale?

4. Ripeti l’esperimento in periodi diversi dell’anno: in quali mesi l’inquinamento da polveri è più elevato? Sai dare una spiegazione?

1 CHE COS’È L’INQUINAMENTO ATMOSFERICO

Negli ultimi due secoli le attività umane hanno modificato la composizione dell’aria che respiriamo e anche quella degli strati più alti dell’atmosfera.

L’aumento delle attività industriali e dell’agricoltura, lo sviluppo delle aree urbane e l’uso crescente dei mezzi di trasporto a motore hanno immesso nell’atmosfera quantità sempre maggiori di gas serra e particelle solide che incidono negativamente sulla salute degli organismi e sull’ambiente.

L’inquinamento atmosferico è provocato dall’immissione e dall’accumulo di sostanze chimiche nell’atmosfera che ne modificano le caratteristiche naturali.

Gli inquinanti atmosferici possono essere gassosi come gli ossidi di azoto, gli ossidi di zolfo e il monossido di carbonio, oppure polveri sottili chiamate particolato. Il particolato è costituito da particelle solide della dimensione di qualche micrometro (µm), che derivano da processi naturali (come, per esempio, eruzioni vulcaniche e incendi) o dall’attività umana. Possono essere sabbia, ceneri e pollini, ma anche polveri derivanti dall’usura degli pneumatici e fumi di scarico industriali. Le sigle PM10, PM2,5 e PM1 indicano la dimensione dei granelli di particolato: rispettivamente 10 µm, 2,5 µm e 1 µm 1 . Ognuna di queste sostanze per sua natura non è pericolosa ma diventa un inquinante, e quindi dannosa, quando supera una determinata concentrazione. Nella 1 Tab. sono elencati i valori limite delle principali sostanze inquinanti dell’aria

Il valore limite è la concentrazione atmosferica fissata al fine di evitare, prevenire o ridurre gli effetti dannosi sulla salute umana e sull’ambiente.

La soglia di allarme è la concentrazione al di sopra della quale esiste un rischio per la salute umana.

sostanza inquinante

1 Centraline di rilevamento che misurano la concentrazione delle sostanze inquinanti nell’aria.

1 Tab. Origine e valore limite delle principali sostanze che inquinano l’aria dei grandi centri abitati.

come si forma

Biossido di zolfo Si forma durante la combustione di combustibili fossili.

Biossido di azoto È prodotto da processi di combustione in impianti industriali e di riscaldamento, e nei motori a scoppio.

Monossido di carbonio

Si forma nei processi di combustione incompleta (nel riscaldamento domestico e industriale, nei motori a scoppio e in numerose altre attività e processi industriali).

Ozono Non viene immesso direttamente nell’aria, ma si forma in seguito a complesse reazioni chimiche attivate dalle radiazioni solari e da temperature elevate.

Polveri sottili (PM10)

Sono in parte di origine primaria (cioè prodotte da processi antropici e naturali), in parte di origine secondaria (cioè si formano a partire dalle emissioni di altri inquinanti).

125 (limite giornaliero)

200 (limite orario)

10 (mg/m3 di aria)

120

50

2

Un bosco danneggiato dalle piogge acide.

2 GLI EFFETTI DELL’INQUINAMENTO ATMOSFERICO

Le conseguenze derivanti dalle sostanze inquinanti possono essere classificate in due gruppi: gli effetti sull’ambiente e gli effetti sulla salute umana.

• I principali effetti sull’ambiente sono l’aumento della temperatura provocato dalle immissioni in atmosfera di gas serra (effetto serra), i danni alla copertura vegetale e l’acidificazione delle piogge (piogge acide), che causa l’acidificazione delle acque dei fiumi e dei laghi, con gravi danni all’habitat delle specie vegetali e animali e, contemporaneamente, anche la corrosione dei marmi degli edifici e dei monumenti 2 . Le piogge acide si formano quando le polveri e i gas immessi nell’atmosfera dalle attività industriali e dai veicoli a motore si combinano con il vapore acqueo formando gocce acide.

• Gli effetti sulla salute umana comprendono patologie dell’apparato respiratorio come asma, bronchiti e infiammazioni delle mucose polmonari. Le particelle più piccole di particolato riescono a raggiungere i polmoni, aumentando il rischio di tumori.

3 OZONO “BUONO” E OZONO “CATTIVO”

Nell’atmosfera esistono due tipi di ozono: uno benefico per la nostra salute, l’altro nocivo. Le attività umane e l’immissione nell’atmosfera dei clorofluorocarburi (abbreviati con la sigla CFC) hanno progressivamente assottigliato lo strato di ozono nella stratosfera, che protegge la Terra e gli organismi viventi dalle radiazioni ultraviolette provenienti dal Sole. Si è prodotto, così, quello che viene chiamato buco dell’ozono I CFC sono gas che negli anni Settanta e Ottanta del secolo scorso furono largamente utilizzati come propellenti nelle bombolette spray, come refrigeranti nei frigoriferi e nella fabbricazione di isolanti termici. Si tratta di molecole particolarmente stabili che possono persistere nell’atmosfera fino a 100 anni. L’utilizzo di queste sostanze è stato vietato nel 1987 grazie a un trattato internazionale (il protocollo di Montreal), e le rilevazioni degli ultimi anni confermano che le condizioni dello strato di ozono sopra l’Antartide stanno migliorando: secondo le previsioni, nel 2060 assisteremo a un suo ripristino totale. L’ozono “cattivo” si forma nella troposfera ed è un inquinante molto pericoloso per gli organismi. Non è immesso direttamente dalle attività umane, ma è il risultato di reazioni chimiche tra gli ossidi di azoto e l’ossigeno presente nell’aria. Il fenomeno, chiamato anche smog estivo, è evidente nelle aree urbane durante il periodo estivo, quando le radiazioni ultraviolette colpiscono con maggiore intensità la Terra. Lo smog estivo provoca negli esseri umani tosse violenta, irritazione agli occhi e forti emicranie, mentre i vegetali portano i segni dell’attacco dell’ozono sulle loro foglie.

4 LA SITUAZIONE EUROPEA E NEL MONDO

L’inquinamento atmosferico non è un problema locale, ma globale, poiché gli inquinanti emessi in un paese possono essere trasportati dai venti, contribuendo o determinando una cattiva qualità dell’aria altrove 3 . In Europa, le emissioni di molti inquinanti atmosferici sono diminuite in modo sostanziale negli ultimi decenni, tuttavia le loro concentrazioni sono ancora troppo elevate e i problemi legati alla qualità dell’aria persistono. Una parte significativa della popolazione europea vive in zone, in particolar modo nelle città, in cui si superano i limiti fissati dalle norme in materia di qualità dell’aria.

L’Agenzia europea dell’ambiente (EEA) è l’organismo dell’Unione Europea che monitora le condizioni ambientali a livello europeo, mentre l’ONU se ne occupa a livello internazionale.

La salvaguardia della risorsa aria coinvolge diversi obiettivi dell’Agenda 2030: l’obiettivo n. 3 vuole assicurare salute e benessere per tutti, mentre l’obiettivo n. 13 promuove azioni di sensibilizzazione alla situazione climatica mondiale, invitando gli Stati membri a individuare una risposta globale al problema ambientale. A livello locale, nei centri urbani è possibile coinvolgere tutti i cittadini in un processo di cambiamento per migliorare la qualità dell’aria e la salute umana attraverso lo sviluppo della mobilità sostenibile. Questa espressione indica il sistema di trasporti nelle città a basso impatto ambientale: per scoraggiare l’uso delle auto private sono potenziati i mezzi pubblici, sono costruite nuove piste ciclabili, vengono introdotti sistemi di condivisione di auto, monopattini e biciclette, ed è incentivato l’uso di auto con motori elettrici o ibridi 4

FISSA I CONTENUTI ESSENZIALI

Completa le frasi con i termini corretti. sostanze chimiche particolato piogge acide ozono

1. L’inquinamento atmosferico è provocato dall’immissione e dall’accumulo di nell’atmosfera che ne modificano le caratteristiche naturali.

3 Mappa aggiornata a febbraio 2023 della concentrazione di ozono nell’atmosfera che circonda la Terra.

4 Una stazione di bike sharing.

2. Il è costituito da particelle solide della dimensione di qualche micrometro.

3. Le si formano quando le polveri e i gas immessi nell’atmosfera dalle attività industriali e dai veicoli a motore si combinano con il vapore acqueo formando gocce acide.

4. Le attività umane e l’immissione nell’atmosfera dei clorofluorocarburi (CFC) hanno progressivamente assottigliato lo strato di nella stratosfera.

Sottolinea le parole sbagliate presenti nel brano.

L’ozono “cattivo” si forma nella stratosfera ed è un inquinante molto pericoloso per gli organismi. Non è immesso direttamente dalle attività umane, ma è il risultato di reazioni chimiche tra gli ossidi di carbonio e l’ossigeno dell’aria. Il fenomeno, chiamato anche smog invernale, è evidente nelle aree urbane quando le radiazioni infrarosse colpiscono con maggiore intensità la Terra. Questo tipo di smog provoca tosse violenta, irritazione agli occhi e forti emicranie.

CITTADINANZA ATTIVA

MITIGAZIONE CLIMATICA E ADATTAMENTO

Ogni anno sono immesse nell’atmosfera circa 51 miliardi di tonnellate di gas serra. Dopo un calo di circa 2,7 miliardi di tonnellate avvenuto nel 2020 a causa della pandemia, negli ultimi anni le emissioni hanno ripreso a salire. La comunità internazionale ha compreso la necessità di mettere immediatamente un freno alle emissioni di CO2 e di gas serra e di intervenire sul cambiamento climatico: sono state varate leggi e stanziati fondi, ma è necessario che tutti noi cambiamo abitudini e stile di vita per raggiungere gli obiettivi climatici.

1 GLI EFFETTI DEL GLOBAL WARMING

I gas serra sono i principali responsabili del global warming, il riscaldamento in atto che coinvolge l’intero pianeta e che costituisce uno dei problemi più gravi che l’umanità deve affrontare. Gli effetti sono davanti ai nostri occhi ogni giorno e si manifestano in tutte le aree del pianeta, anche in Europa e in Italia: fenomeni atmosferici violenti, come cicloni e tornado, sono in aumento; periodi prolungati di siccità si alternano a precipitazioni particolarmente abbondanti e concentrate nel tempo, chiamate cloudburst (bombe d’acqua), che spesso causano rovinose inondazioni. Nel mese di luglio del 2023 a Milano si è verificato un fenomeno atmosferico particolarmente violento, tipico delle zone subtropicali, chiamato downburst, caratterizzato da violente raffiche di vento che possono raggiungere anche i 120-130 km/h 1 . A questi fenomeni si aggiunge la fusione accelerata dei ghiacci e il conseguente innalzamento del livello dei mari. Anche la sopravvivenza degli ecosistemi, la disponibilità di risorse idriche e la stessa salute umana sono messe in pericolo dall’innalzamento della temperatura terrestre.

1 Conseguenze della tempesta tropicale a Milano.

Nel 2020 la maggior parte dei paesi dell’UE ha aderito al Green Deal (patto verde), un accordo nel quale gli aderenti si impegnano a ridurre le emissioni di CO2 di almeno il 55% entro il 2030 rispetto ai livelli del 1990, in modo da mantenere al di sotto dei 2 °C l’aumento della temperatura globale.

Gli interventi per ridurre l’impatto ambientale causato dal cambiamento climatico sono di due tipi: mitigazione e adattamento.

2 LA MITIGAZIONE CLIMATICA

La mitigazione comprende tutto quello che si può fare per intervenire direttamente sulle cause del cambiamento climatico attraverso la riduzione delle emissioni di gas serra nell’atmosfera.

La mitigazione si ottiene riducendo l’uso dei combustibili fossili, incrementando la quota di energie rinnovabili e creando un sistema di mobilità più pulito. Inoltre sono potenziati i carbon sink, i “pozzi di assorbimento della CO2”, attraverso l’aumento delle dimensioni delle foreste e della copertura vegetale nelle città 2 .

3 L’ADATTAMENTO CLIMATICO

Malgrado gli interventi di mitigazione che sono stati avviati, il cambiamento climatico è destinato a continuare per molti anni. Per questa ragione sono necessari altri interventi per diventare più resilienti, cioè per adattarsi al cambiamento in atto. L’adattamento comprende tutti i comportamenti e le azioni concrete che possono servire ad anticipare gli effetti negativi del cambiamento climatico, per prevenirli e ridurre al minimo i danni che possono causare. Esempi di misure di adattamento sono le modifiche alle infrastrutture 3 , la costruzione di difese per proteggere gli insediamenti lungo le coste dall’innalzamento del livello del mare, ma anche i cambiamenti delle nostre abitudini. Qualche esempio? Ridurre lo spreco di acqua dolce, migliorare l’efficienza energetica delle nostre abitazioni, ridurre l’uso della plastica, non sprecare cibo, evitare di uscire di casa, soprattutto in auto, in occasione di temporali e precipitazioni violente, curare il verde domestico e cittadino. In conclusione, l’adattamento può essere inteso come il processo di adeguamento agli effetti attuali e futuri del cambiamento climatico.

2 Il Bosco verticale, a Milano, e tutte le iniziative di forestazione messe in atto in Italia e nel mondo sono esempi di potenziamento dei carbon sink.

3 A Siviglia è stato realizzato il Metropol parasol, costituito da strutture in legno che offrono riparo all’ombra quando avvengono le ondate di calore, sempre più frequenti durante l’estate mediterranea.

RIPASSA I CONTENUTI ESSENZIALI

CON LA MAPPA

1 Completa la mappa con le parole chiave mancanti. anticicloni – aurore polari – azoto – cicloni – esosfera – gas – ozonosfera – pressione

5. 1% di argon, anidride carbonica e altri gas 4. 21% di ossigeno 3. 78% di 2.

è costituita da una miscela di che sono presenti in diverse percentuali

1. L’ATMOSFERA ha un 6. peso e quindi esercita una

è divisa in cinque strati concentrici

12. troposfera

13. stratosfera dove si trova la sede dei

14. mesosfera

15. termosfera dove si formano le

17. fenomeni atmosferici

che dà origine a

8. zone di bassa pressione

chiamate

9. zone di alta pressione

chiamate

2 Inserisci accanto a ogni definizione il numero che corrisponde alla parola chiave usata nella mappa.

a. È lo strato più esterno dell’atmosfera.

b. Si misura con il barometro.

c. È lo strato atmosferico dove si formano le nuvole.

d. È un gas inerte non coinvolto nelle reazioni chimiche che avvengono nell’aria.

e. Assorbe la maggior parte delle radiazioni ultraviolette.

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CON LA SINTESI

LEZIONE UN INVOLUCRO GASSOSO: L’ATMOSFERA

1

L’atmosfera è l’involucro gassoso che avvolge la Terra, la protegge dalle radiazioni solari nocive e contiene l’aria che respiriamo. È un miscuglio di gas formato prevalentemente da azoto (78%) e da ossigeno (21%), mentre il rimanente 1% è formato da argon, anidride carbonica e altri gas in tracce. L’atmosfera è suddivisa in cinque strati concentrici sovrapposti diversi per temperatura, composizione e densità. La troposfera è lo strato a contatto con la superficie terrestre, è il più denso ed è sede dei fenomeni atmosferici; la stratosfera contiene l’ozono, un gas che assorbe la maggior parte delle dannose radiazioni ultraviolette; la mesosfera è formata da gas molto rarefatti ed è lo strato dove ha luogo il fenomeno delle stelle cadenti; la termosfera è costituita da molecole di gas trasformate in ioni che formano la ionosfera, lo strato che riflette le onde radio e permette le telecomunicazioni; l’esosfera è lo strato più esterno dell’atmosfera, dove i gas non risentono più della forza di attrazione terrestre e sfuggono nello spazio.

2 LEZIONE LA PRESSIONE ATMOSFERICA

La pressione atmosferica è la forza esercitata dal peso dell’atmosfera sulla superficie terrestre. La sua unità di misura è il millimetro di mercurio (mmHg), ma nel Sistema Internazionale è utilizzato il pascal (Pa). La pressione atmosferica non è uguale in ogni luogo della superficie terrestre, ma cambia con l’altitudine, con la temperatura e con l’umidità. Nelle aree di bassa pressione, chiamate cicloni, il Sole riscalda le masse d’aria che diventano leggere e salgono verso gli strati alti della troposfera; nelle aree di alta pressione, chiamate anticicloni, l’aria scende verso il suolo perché più fredda e pesante. I cicloni sono aree di maltempo, gli anticicloni favoriscono condizioni di bel tempo. La vicinanza di zone a pressione diversa provoca i venti, spostamenti orizzontali di masse d’aria. I venti sono classificati in: costanti, periodici e locali.

3 LEZIONE L’UMIDITÀ ATMOSFERICA

Nell’aria è presente acqua allo stato di vapore in quantità variabili. L’umidità assoluta è la quantità di vapore contenuta in un metro cubo d’aria a una determinata temperatura e pressione. L’aria è satura quando contiene la massima quantità di vapore acqueo a una data temperatura.

L’umidità relativa è data dal rapporto tra l’umidità assoluta e la massima quantità di vapore acqueo che una massa d’aria potrebbe contenere alla stessa temperatura. Quando masse d’aria calda e umida salgono verso l’alto, si espandono e si raffreddano provocando la condensazione del vapore acqueo, che si trasforma in minuscole gocce di acqua liquida o solidifica in piccolissimi cristalli formando le nuvole Dalle nuvole l’acqua torna al suolo sotto forma di precipitazioni: pioggia, neve e grandine. Se la condensazione avviene a livello del suolo si formano la nebbia e la rugiada e, a temperature inferiori a 0 °C, si forma la brina.

4 LEZIONE LA TEMPERATURA DELL’ARIA E IL CLIMA

L’atmosfera è riscaldata dall’alto dalle radiazioni del Sole e dal basso da quelle riflesse dalla superficie terrestre. Quando la radiazione solare attraversa l’atmosfera viene in parte riflessa, in parte diffusa da gas atmosferici e dalle nubi e in parte assorbita dalla superficie terrestre e successivamente irraggiata sotto forma di radiazioni infrarosse. Queste ultime sono assorbite e di nuovo riflesse dalle molecole di anidride carbonica, vapor d’acqua, metano e ossido d’azoto, presenti in atmosfera: ciò contribuisce a innalzare la temperatura media del pianeta. Questi gas sono chiamati gas serra perché si comportano come i vetri di una serra. Il tempo atmosferico è dato dalle condizioni meteorologiche che si verificano in un certo luogo e in un certo momento; il clima descrive le condizioni del tempo di una località che si succedono in periodi di tempo lunghi. Le zone climatiche sono aree che hanno climi simili; i climi sono raggruppati in 5 classi, ciascuna caratterizzata da un bioma

5 LEZIONE ECO

LA RISORSA ARIA

L’inquinamento atmosferico è provocato dall’immissione e dall’accumulo in atmosfera di sostanze inquinanti. I principali inquinanti sono ossidi di azoto e zolfo, il monossido di carbonio e il particolato. Le sostanze inquinanti hanno effetti negativi sull’ambiente e sulla nostra salute. Un particolare inquinante è l’ozono troposferico, che causa il fenomeno dello smog estivo, a differenza dell’ozono della stratosfera che protegge gli esseri viventi sulla Terra. Il problema dell’inquinamento atmosferico interessa tutti i paesi del mondo, infatti la difesa della risorsa aria rientra negli obiettivi dell’Agenda 2030.

radiazione solare a onde corte

radiazione terrestre a onde lunghe

1 LEZIONE UN INVOLUCRO GASSOSO: L’ATMOSFERA

1 Segna con una crocetta se vero (V) o falso (F).

a. L’aria non ha né forma né volume propri.

b. La stratosfera si estende sopra i 50 km di altezza.

c. I fenomeni atmosferici si concentrano nella troposfera.

d. L’aurora polare ha origine nella stratosfera.

2 Scegli la soluzione corretta.

a. Il gas più abbondante dell’atmosfera è:

1 l’ossigeno.

2 l’anidride carbonica.

3 il vapore acqueo.

4 l’azoto.

b. L’anidride carbonica:

1 è fondamentale per la vita delle piante.

2 è un gas pericoloso per gli animali.

3 costituisce circa il 20% della composizione dell’aria.

4 è indispensabile per la respirazione degli organismi.

3 Sottolinea il termine corretto tra i due proposti.

L’atmosfera:

a. possiede tutte le caratteristiche della materia allo stato liquido/aeriforme;

b. non ha/ha né forma né volume propri;

c. è incomprimibile/comprimibile, cioè il suo volume può variare a seconda della pressione che viene esercitata su di essa;

d. è rigida/elastica, cioè tende a riacquistare il suo volume originario quando non è più sottoposta a pressione;

e. ha una massa/un volume e di conseguenza esercita una pressione sulla superficie terrestre.

LEZIONE LA PRESSIONE ATMOSFERICA

2

4 Abbina i termini con la definizione corretta.

1. Pressione atmosferica

2. Pascal

3. Ciclone

4. Anticiclone

5. Vento

a Movimento orizzontale di masse d’aria.

b Zone di alta pressione.

c Zone di bassa pressione.

d Forza esercitata dal peso dell’atmosfera sulla superficie terrestre.

e Unità di misura della pressione adottata dal Sistema Internazionale.

1. 2. 3. 4. 5.

5 Completa il brano con i termini corretti.

Sulla Terra esistono zone di alta pressione e zone di bassa pressione , dove i spirano nella stessa direzione.

Dove invece i valori della cambiano continuamente, i venti soffiano in modo più o meno irregolare. In base a queste caratteristiche, i venti sono classificati in: venti , come gli alisei che soffiano sull’Oceano Atlantico; venti periodici, come i che soffiano sull’India, e venti , come quelli che soffiano sul Mediterraneo.

6 Sottolinea il termine corretto tra i due proposti.

a. La pressione atmosferica aumenta/diminuisce se la temperatura aumenta.

b. La pressione atmosferica diminuisce se l’umidità aumenta/diminuisce.

c. La pressione atmosferica aumenta/diminuisce all’aumentare dell’altitudine.

d. La velocità del vento dipende dalla differenza di temperatura/pressione tra le due aree e dalla loro distanza.

3 LEZIONE L’UMIDITÀ ATMOSFERICA

7 Segna con una crocetta se vero (V) o falso (F).

a. L’umidità relativa è la quantità di vapore acqueo espressa in grammi contenuta in un metro cubo d’aria a una determinata temperatura e pressione.

b. L’aria è satura quando contiene la massima quantità di vapore acqueo possibile a una certa temperatura.

c. Le nubi si formano per solidificazione del vapore acqueo.

d. I cirri sono nuvole globulari appiattite alla base e molto estese in altezza.

8 Osserva il disegno e inserisci accanto a ogni termine il numero corrispondente.

a. Evaporazione

b. Grandine

c. Condensazione

d. Pioggia e. Neve

4 LEZIONE LA TEMPERATURA DELL’ARIA

E IL CLIMA

9 Scegli la soluzione corretta.

a. Il bilancio termico terrestre:

1 è dato dalla somma dell’energia in entrata e di quella in uscita dal sistema Terra.

2 corrisponde alla quantità di radiazione riflessa.

3 corrisponde alla quantità di radiazione assorbita dalla superficie terrestre.

4 è dato dalla differenza tra l’energia in entrata e quella in uscita dal sistema Terra.

b. Qual è il nome della scienza che si occupa dei fenomeni atmosferici che avvengono nella troposfera?

1 Climatologia.

2 Geologia.

3 Meteorologia.

4 Ecologia.

10 Osserva il disegno e inserisci accanto a ogni radiazione il numero corrispondente.

a. Riflessa

5

LEZIONE LA RISORSA ARIA

11 Sottolinea le parole sbagliate presenti nel brano.

L’inquinamento idrico è provocato dall’immissione e dall’accumulo di sostanze organiche nell’atmosfera che ne modificano le caratteristiche naturali. Gli inquinanti possono essere liquidi come gli ossidi di azoto, gli ossidi di zolfo e il monossido di carbonio, oppure le polveri sottili chiamate anche CFC.

12 Abbina i termini con la definizione corretta.

1. Biossido di zolfo

2. Ozono troposferico

3. Smog estivo

4. EEA

5. Mobilità sostenibile

a Prodotto delle reazioni chimiche tra gli ossidi di azoto e l’ossigeno presente nell’aria.

b Sistema di trasporti delle città a basso impatto ambientale.

c Agenzia europea che monitora le condizioni ambientali in Europa.

d Si forma durante la combustione di combustibili fossili.

e Si forma in città in seguito a reazioni chimiche attivate dalle radiazioni solari. 1. 2. 3. 4. 5.

b. Solare

c. Assorbita d. Diffusa

METTI ALLA PROVA LE TUE COMPETENZE

INTERPRETARE UN GRAFICO

1 Osserva il grafico e rispondi alle domande.

a. Qual è il gas che compone il 78% dell’atmosfera?

b. Qual è la percentuale di ossigeno nell’aria?

c. Quali gas formano insieme l’1% del totale?

RICAVARE INFORMAZIONI DA UN’IMMAGINE E SPIEGARE

2 Osserva l’immagine e rispondi alle domande per spiegare quale strumento è rappresentato.

a. Come si chiama lo strumento rappresentato nell’immagine?

b. Per che cosa lo useresti?

c. Come è fatto?

d. Come funziona?

INTERPRETARE FENOMENI

3 Osserva l’immagine e rispondi alle domande per spiegare quale fenomeno è rappresentato. vento aria fredda discendente aria calda ascendente

a. Che cosa indicano le frecce discendenti?

b. Quali sono le condizioni di pressione in quest’area?

c. Che cosa indicano le frecce ascendenti?

d. Quali sono le condizioni di pressione in quest’area?

e. Quale area è un ciclone?

f. Quale area è un anticiclone?

g. In che direzione spirano i venti?

RIFLETTERE E SPIEGARE

4 Osserva, descrivi il fenomeno illustrato nell’immagine e rispondi.

Perché ha questo nome?

ALTA PRESSIONE (anticiclone)

BASSA PRESSIONE (ciclone)

INDIVIDUARE CARATTERISTICHE E SPIEGARE

5 Abbina i gruppi di climi alla classe climatica a cui appartengono.

a. Climi tropicali umidi

b. Climi aridi

c. Climi temperati caldi

d. Climi temperati freddi

INTERPRETARE E TRARRE INFORMAZIONI DA UN TESTO

7 Leggi il brano.

IL BUCO DELL’OZONO SI RICHIUDERÀ

ENTRO POCHI DECENNI

equatoriale e monsonico della savana

equatoriale e monsonico della savana

equatoriale e monsonico della savana

e. Climi polari e nivali

predesertico desertico desertico freddo

predesertico desertico desertico freddo

1. equatoriale e monsonico della savana

2.

3.

4.

5.

predesertico desertico desertico freddo

equatoriale e monsonico della savana

sinico mediterraneo temperato fresco

sinico mediterraneo temperato fresco

predesertico desertico desertico freddo

sinico mediterraneo temperato fresco

predesertico desertico desertico freddo

freddo a estate calda freddo a inverno prolungato

freddo a estate calda freddo a inverno prolungato

sinico mediterraneo temperato fresco

freddo a estate calda freddo a inverno prolungato

sinico mediterraneo temperato fresco

subpolare di alta montagna del gelo perenne

subpolare di alta montagna del gelo perenne

freddo a estate calda freddo a inverno prolungato

subpolare di alta montagna del gelo perenne

freddo a estate calda freddo a inverno prolungato

AVERE CURA DELL’AMBIENTE

subpolare di alta montagna del gelo perenne

subpolare di alta montagna del gelo perenne

6 Rispondi alle domande sull’inquinamento atmosferico.

a. Che cos’è l’ozono stratosferico? In che cosa differisce dall’ozono che si forma nella troposfera?

Si va verso la “guarigione” completa dello strato di ozono stratosferico che ci protegge dai raggi UV: il più grande successo ambientale di sempre. Non si tratta di un vero e proprio buco, ma di un assottigliamento nello strato dell’ozono che ci protegge dai raggi ultravioletti. L’assottigliamento fa sì che i raggi ultravioletti diventino molto pericolosi per la salute umana e degli altri viventi. La pericolosità del fenomeno ha attivato una serie di accordi fra molti paesi del mondo. Finalmente questi sforzi hanno portato a risultati importanti. Lo strato di ozono si sta rimarginando e tornerà ai livelli ottimali entro pochi decenni. A dare la buona notizia è l’ultimo rapporto delle Nazioni Unite sullo stato dell’ozono stratosferico, un’analisi condotta ogni 4 anni. Il bando dei clorofluorocarburi (i CFC, le sostanze chimiche che erodono l’ozono) deciso 36 anni fa ha dato i risultati sperati. I livelli di ozono stratosferico torneranno ovunque a quelli del 1980 (prima che il buco dell’ozono fosse “diagnosticato”) attorno al 2040, con la sola eccezione delle regioni polari, dove il danno era più esteso e la ripresa sarà di poco più lenta: sopra l’Artico si avrà un recupero completo per il 2045 e sopra l’Antartide per il 2066. (Tratto da Focus Junior)

b. Quali sono gli effetti dell’inquinamento da polveri sottili sulla salute umana?

c. Che cos’è la mobilità sostenibile?

d. Quali altri obiettivi dell’Agenda 2030 dipendono dalla difesa della risorsa aria?

Rispondi alle domande e svolgi le attività proposte, da solo o in gruppo con i tuoi compagni.

a. Che cos’è il buco dell’ozono?

b. Quali sono gli effetti dannosi prodotti da questo fenomeno?

c. Quali sono le sostanze considerate la causa del fenomeno?

d. Entro quanti anni i livelli di ozono ritorneranno ai valori del 1980?

e. Perché ai Poli la ricostruzione dello strato di ozono richiederà più tempo?

DIGITAL SKILLS

Prova a costruire un’animazione che spieghi il fenomeno in coding con Scratch o altri programmi.

AIR POLLUTION

The WHO stands for the World Health Organization. It is the United Nations agency that connects nations, partners and people to promote health, keep the world safe and assist vulnerable populations. This is to ensure that everyone, everywhere, can attain the highest level of health.

Air pollution is contamination of the indoor or outdoor environment by any chemical, physical or biological agent that changes the natural characteristics of the atmosphere. Household combustion devices, vehicles, factories and forest fires are common sources of air pollution. Pollutants of major public health concern include particulate matter, carbon monoxide, ozone, nitrogen dioxide and sulphur dioxide. Outdoor and indoor air pollution can cause respiratory problems and other diseases, and can lead to serious illness and death.

WHO data shows that almost all of the global population (99%) breathes air that exceeds the WHO guideline limits and contains high levels of pollutants.

People in poorer countries with lowand middle- incomes suffer from the highest exposure.

Air quality is closely linked to the Earth’s climate and ecosystems globally. Many of the things that cause air pollution, like burning fossil fuels are also sources of greenhouse gas emissions. Therefore, efforts to reduce air pollution benefit both climate and health by reducing illnesses caused by air pollution and helping to combat climate change in the short and long term.

(Adapted from https://www.who.int/healthtopics/air-pollution#tab=tab_1)

In alcune città molto inquinate si usano le mascherine per proteggersi dalle polveri sottili.

STANDS FOR sta per ENVIRONMENT ambiente INCOMES redditi EFFORTS sforzi, impegni lossario

COMPREHENSION EXERCISES

Answer the following questions.

a. What does the acronym WHO stand for?

b. What is air pollution?

c. What are the common sources of air pollution?

d. What percentage of the population breathes polluted air?

Gli scarichi dei veicoli sono fonte di inquinanti soprattutto nelle aree urbane.

3 UNITÀ IL SUOLO

1 LEZIONE IL SUOLO E LE SUE CARATTERISTICHE

2 LEZIONE I TIPI DI SUOLO

LEZIONI ANTEPRIMA in

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BUONE NOTIZIE per il futuro! TERRA

SPONGE CITY

La città sono sempre più esposte al rischio di inondazioni, siccità ed eventi meteorologici estremi. Per rendere le città più resilienti alle conseguenze del cambiamento climatico, adattarsi agli eventi estremi e mitigarne gli effetti, gli urbanisti, sostenuti dai risultati della ricerca in diversi ambiti scientifici, avanzano sempre più spesso proposte basate su soluzioni naturali. Un esempio è la proposta rivoluzionaria delle “città spugna” (sponge city), centri urbani resi meno impermeabili e più porosi.

La spugnosità di una città è basata sul tipo di suolo, sul potenziale deflusso dell’acqua e sulla quantità di spazio blu e verde. Quest’ultimo fattore definisce l’estensione delle aree verdi (prati e coperture arboree) e di quelle blu (stagni o laghi) presenti in città rispetto alla quantità di edifici e superfici dure. Sponge city d’avanguardia sono state create in Cina, grazie alla realizzazione di zone verdi e strutture architettoniche che favoriscono il drenaggio della pioggia nel terreno per indirizzarla nelle falde acquifere o in bacini artificiali di raccolta. Anche rinunciare a tratti di strade asfaltate o a grandi estensioni di cemento, a favore di strade sterrate e altre superfici permeabili in grado di assorbire velocemente l’acqua e di rallentare il deflusso superficiale, può essere una soluzione al problema.

Parole per capire

Urbanisti • L’urbanistica è la disciplina che si occupa della gestione del territorio, con lo scopo di progettare lo spazio urbano e le modificazioni all’interno delle città e nelle aree collegate. L’urbanista è la figura professionale che svolge questi compiti. Bacini artificiali • È un lago creato artificialmente allo scopo di contenere grandi masse d’acqua per la produzione di energia idroelettrica, per raccogliere l’acqua piovana o per favorire la formazione di ecosistemi naturali.

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1 LEZIONE IL SUOLO E LE SUE CARATTERISTICHE

LAB STEM

IL SUOLO, IL TERRENO CHE CALPESTIAMO

Questa semplice esperienza ti permetterà di saperne un po’ di più sulla composizione del suolo, la preziosa pellicola della superficie terrestre che permette la vita.

■ REALIZZA L’ESPERIMENTO

MATERIALI

• una piccola pala

• sacchetti in plastica per raccogliere campioni di terreno

• una lampada da tavolo

• un telo bianco

PROCEDIMENTO

1. Con l’aiuto dell’insegnante, scava con la pala una piccola buca profonda nel giardino della scuola. Fai attenzione al manto erboso, che potrai distaccare con facilità e rimettere al posto originario alla fine dell’esperimento.

2. Dopo qualche decina di centimetri troverai un livello di ghiaia o di sabbia.

3. Scendendo più in profondità, troverai strati di terreno con colore e caratteristiche differenti. Preleva una certa quantità di terreno da ciascun livello e disponi i campioni in sacchetti diversi: ti serviranno per compiere successive osservazioni sul suolo.

4. Porta in laboratorio una piccola parte di terreno del primo livello e disponilo su un telo. Accendi la lampada, metti il campione di terreno sotto il fascio di luce e osserva attentamente le componenti.

■ OSSERVA E RISPONDI

1. Sono visibili degli organismi, per esempio insetti o vermi? Quali caratteristiche presentano?

2. Puoi distinguere dei frammenti organici, come piccole parti di foglie o di radici?

3. Sono visibili altri frammenti organici?

4. Qual è il colore prevalente del campione?

5. È più chiaro o più scuro rispetto ai campioni che hai prelevato dai livelli più profondi?

6. Scrivi la relazione dell’esperimento.

1 IL

SUOLO È INDISPENSABILE

PER LA VITA DEGLI ORGANISMI

Il suolo è lo strato che copre la parte più esterna della litosfera. Il suo spessore varia da pochi centimetri a qualche metro. È una zona di confine in cui si incontrano e interagiscono tra loro tutte le componenti del Pianeta: rocce, acqua, aria e organismi. Il suolo costituisce una risorsa di straordinaria importanza per gli organismi: fornisce ancoraggio alle radici, trattiene l’acqua e i sali minerali indispensabili alla crescita delle piante ed è la casa di microrganismi e di piccoli animali. Non dimentichiamo, inoltre, che senza il suolo gli esseri umani non potrebbero praticare l’agricoltura e coltivare le piante indispensabili per la loro alimentazione.

2 DI CHE COSA È FATTO IL SUOLO

Tutti i viventi hanno assoluto bisogno di una dozzina di elementi chimici che provengono dalle rocce. Il suolo, con tutti gli organismi che ospita, rende questi elementi adatti a essere utilizzati dai vegetali che poi, a loro volta, li rendono disponibili agli animali.

Il suolo è formato da una parte minerale, una parte organica, acqua e aria.

In un suolo di buona qualità, il 40-45% del volume totale è costituito da frammenti di roccia disgregati e alterati; il 20-30% è formato da acqua; un altro 20-30% è formato da aria; il 5-10% del volume totale è composto dalla parte organica 1

• La parte minerale è costituita da frammenti rocciosi grossolani, come ciottoli e ghiaia, che formano lo scheletro del suolo, e da frammenti più sottili: sabbia, limo e argilla.

• La parte organica comprende l’humus, un miscuglio di materiali di colore bruno-nerastro che derivano dalla decomposizione di resti vegetali e animali. L’humus costituisce una fonte di sostanze nutritive per i vegetali e, grazie alla sua porosità, permette la circolazione di aria e acqua attorno alle radici delle piante. La presenza di humus determina la fertilità di un suolo, cioè la capacità di far crescere i prodotti agricoli. Una piccola frazione della parte organica, circa lo 0,5%, è costituita da minuscoli organismi come insetti, crostacei e molluschi, che costituiscono la pedofauna 2 .

• L’acqua che si infiltra nel suolo viene trattenuta nelle cavità tra i frammenti rocciosi, mantenendo a lungo umido il terreno. Nell’acqua si sciolgono sali minerali e sostanze organiche che possono essere assorbite dalle radici delle piante.

• Nelle porosità del suolo è presente anche dell’aria, indispensabile per la crescita delle piante. Senza aria, infatti, le cellule che formano le radici non potrebbero respirare.

minerali

composti organici

acqua

aria

1 La composizione del suolo.

2 Il suolo è pieno di vita.

LOMBRICO

FORMICHE

PORCELLINO

DI TERRA

SI DICE CHE…

Il suolo coltivabile

è una risorsa non rinnovabile

3 COME SI FORMA IL SUOLO

Il suolo ha tempi di rigenerazione molto lunghi, per questo è considerato una risorsa non rinnovabile. Nelle regioni a clima temperato, i tempi di formazione di 1 cm di suolo vanno da 200 a 400 anni, ma i tempi di distruzione dello stesso strato sono molto più brevi! Ogni volta che proteggiamo la vegetazione oppure piantiamo nuovi alberi, diamo un aiuto concreto alla conservazione di questa preziosa risorsa.

3 I fattori che contribuiscono alla formazione del suolo.

A seconda del tipo di roccia madre si formano diversi tipi di suolo.

Gli sbalzi di temperatura e l’acqua delle precipitazioni concorrono a disgregare la roccia madre. Il vento trasporta i frammenti più fini.

La composizione del suolo non è sempre la stessa, ma può variare a seconda di come si è formato. I processi che portano alla formazione di un suolo avvengono in tempi molto lunghi, nell’ordine di centinaia o migliaia di anni. Alla formazione dei suoli contribuiscono numerosi fattori: la fratturazione delle rocce originarie in piccoli frammenti, il modo in cui i frammenti stessi vengono trasportati e l’ambiente nel quale sono depositati; anche il tipo di clima, le piante e gli animali possono modificare il suolo in formazione. Fissiamo i quattro fattori principali 3 .

• La roccia madre è la roccia originaria: può essere una roccia compatta oppure un accumulo di frammenti rocciosi, come un deposito lasciato da un fiume o da un ghiacciaio.

• Acqua, gelo, sbalzi di temperatura e vento rompono in frammenti la parte più superficiale della roccia madre; l’acqua e le alte temperature, ma anche molti organismi, attivano le reazioni chimiche che cambiano la sua composizione.

• Il clima influenza direttamente i processi di alterazione delle rocce. Per esempio, in una zona calda e umida si forma uno strato di suolo molto spesso e con minerali molto alterati; in una zona con clima freddo e poco umido si forma un suolo sottile costituito da frammenti rocciosi poco alterati. Inoltre, se piove tanto, l’acqua che penetra nel terreno e scende in profondità porta con sé numerose sostanze.

• La pendenza influisce sulla velocità di formazione del suolo: quanto più è elevata, per esempio sul fianco di una montagna, tanto più è ridotto lo spessore di suolo che si forma, perché i frammenti rocciosi scendono a valle anziché depositarsi.

• Gli organismi svolgono numerose funzioni utili a mantenere il suolo in buono stato: lo mantengono morbido e aerato, in modo che sia ben ossigenato, e lo arricchiscono di materia organica attraverso la decomposizione dei loro resti, realizzata da un numero enorme di organismi come batteri, funghi e protozoi.

Gli organismi contribuiscono soprattutto al processo di formazione dell’humus. La pendenza influenza lo spessore del suolo.

ROCCIA MADRE

PENDENZA

ORGANISMI

IL PROFILO DEL SUOLO

La costruzione di una casa o di una nuova strada è sempre preceduta da lavori di scavo: se ti è capitato qualche volta di passare vicino a un cantiere avrai potuto osservare che il suolo in profondità è formato da strati sovrapposti di colore diverso. A questi strati di suolo è stato dato il nome di orizzonti.

L’insieme degli orizzonti costituisce il profilo del suolo

Gli orizzonti si distinguono l’uno dall’altro per alcune caratteristiche, come la composizione, il colore, lo spessore, la granulometria e la quantità di humus presente. Dall’alto verso il basso si riconoscono l’orizzonte 0 (zero), l’orizzonte A, l’orizzonte B e l’orizzonte C 4

L’orizzonte A è lo strato che contiene l’humus, cioè materia organica ormai decomposta. In genere è di colore scuro. Ospita una notevole quantità di piccoli organismi e la maggior parte delle radici delle piante.

L’orizzonte C è formato da frammenti poco alterati della roccia madre sottostante.

La roccia madre è la roccia inalterata su cui poggia il suolo.

4 Il profilo del suolo.

L’orizzonte 0 (zero), detto anche lettiera, è lo strato più superficiale. È costituito soprattutto da materia organica ed è di colore piuttosto scuro. Sopra si trovano foglie, rami e altri resti organici ancora riconoscibili.

FISSA I CONTENUTI ESSENZIALI

Completa le frasi con i termini corretti. humus organica profilo velocità litosfera

1. Il suolo è lo strato che copre la parte più esterna della

2. Il suolo è formato da una parte minerale, una parte , acqua e aria.

L’orizzonte B è ricco di minerali e ha poca materia organica. Il suo colore è quasi sempre più chiaro dell’orizzonte A, tendente al giallorossastro. In questo orizzonte si accumulano tutti i materiali molto fini che l’acqua piovana ha trasportato in profondità dagli orizzonti 0 e A.

3. L’ è un miscuglio di materiali di colore bruno-nerastro, che derivano dalla decomposizione di resti vegetali e animali.

4. La pendenza influisce sulla di formazione del suolo.

5. L’insieme degli orizzonti costituisce il del suolo.

VERSO LE COMPETENZE

L’immagine mostra lo spaccato di un suolo. Osservalo poi rispondi alle domande.

1. Quali orizzonti osservi nella fotografia?

2. È visibile la roccia madre?

3. In quali orizzonti ti aspetti di trovare degli organismi?

2 LEZIONE I TIPI DI SUOLO

LAB STEM

I SUOLI HANNO CARATTERISTICHE DIVERSE

Con i campioni di terreno prelevati nel giardino della scuola e conservati nei sacchetti, puoi realizzare altri semplici esperimenti per scoprire quali tipi di frammenti rocciosi formano il suolo che stai esaminando e la loro permeabilità.

■ REALIZZA L’ESPERIMENTO

MATERIALI

• quattro bottiglie di plastica trasparente

• un paio di forbici

• un cucchiaio

• un campione del terreno prelevato in giardino

• un campione di sabbia

• un campione di ghiaia

• acqua

PROCEDIMENTO

FASE 1

1. Usa le forbici per tagliare la parte alta delle bottiglie di plastica, in modo da ottenere dei contenitori.

2. In un contenitore versa un po’ del terreno prelevato in giardino, riempiendolo fino a metà. Aggiungi acqua fino a colmarlo completamente.

3. Mescola il terreno con il cucchiaio per separare i granuli.

4. Lascia riposare il tutto per molte ore, fino a quando l’acqua diventa limpida.

■ OSSERVA E RISPONDI

FASE 1

1. Che cosa è accaduto nel contenitore dove hai lasciato sedimentare i granuli?

2. In quale successione si sono disposti?

3. Che cosa è accaduto alle parti organiche che formano l’humus?

4. Scrivi la relazione dell’esperimento.

FASE 2

1. Nei tre contenitori rimasti versa in uno un po’ del terreno prelevato in giardino, in un altro della sabbia e nell’ultimo della ghiaia, riempiendoli fino a metà.

2. Versa un bicchiere d’acqua in ciascun contenitore in modo da coprire i campioni.

FASE 2

1. In quale contenitore l’acqua è scesa più rapidamente? In quale più lentamente?

2. Che cosa è accaduto nel recipiente che contiene il terreno prelevato in giardino?

3. Sai spiegare perché nei tre contenitori accadono fenomeni diversi?

4. Scrivi la relazione dell’esperimento.

1

TESSITURA, PERMEABILITÀ E POROSITÀ DEL SUOLO

Ogni suolo presenta caratteristiche fisiche e chimiche che dipendono da molti fattori, come la composizione della roccia madre, il clima, l’età e la vegetazione. Per classificare i suoli è necessario analizzare le loro tre fasi principali: la fase solida, la fase liquida e la fase gassosa.

• La fase solida rappresenta il contenuto in frammenti di roccia e il materiale più fine.

• La fase liquida è costituita dall’acqua.

• La fase gassosa è costituita dai vari gas presenti fra i granuli.

La tessitura, la permeabilità e la porosità sono le principali caratteristiche fisiche dei suoli.

La tessitura, o granulometria, è data dalle dimensioni dei granuli che compongono il suolo. Granuli di diametro superiore ai 2 mm costituiscono lo scheletro del suolo: per esempio ghiaia, ciottoli e frammenti di roccia. Granuli di diametro inferiore ai 2 mm costituiscono la matrice del suolo. Appartengono a questo gruppo la sabbia (con granuli grossolani), il limo (granuli fini) e l’argilla (granuli finissimi).

A seconda di quali granuli sono maggiormente presenti, il suolo viene classificato in suolo ghiaioso, suolo sabbioso, suolo limoso, suolo argilloso e suolo humico 1 Tab.

tipo di suolo componente minerale più abbondante dimensione dei granuli

suolo ghiaioso ghiaia (più del 40%) superiore a 2 mm

suolo sabbioso sabbia (più del 70%) tra 2 mm e 0,05 mm

suolo limoso limo (più del 50%) tra 0,05 mm e 0,002 mm

suolo argilloso argilla (più del 30%) inferiore a 0,002 mm

suolo humico humus variabile

1 Tab.

La permeabilità è la capacità del terreno di assorbire e lasciarsi attraversare dall’acqua. Questa caratteristica dipende dalla tessitura: più la matrice è fine più il suolo è impermeabile, cioè non assorbe acqua 1

La porosità corrisponde alla quantità e alla dimensione degli spazi liberi, i pori, fra i granuli che costituiscono il suolo. Anche la porosità dipende dalla tessitura del terreno. La porosità del suolo condiziona la vita degli organismi: per esempio, le dimensioni dei pori del terreno influiscono sulla crescita delle radici delle piante e determinano lo spazio a disposizione degli animali che vivono nel terreno.

Le caratteristiche chimiche di un suolo dipendono dalla composizione dell’humus e dei frammenti di roccia. Per esempio, un suolo formato da frammenti di roccia calcarea ha caratteristiche diverse da quello formato da frammenti di roccia silicea. I suoli argillosi sono considerati suoli impermeabili perché sono caratterizzati da numerosi piccoli spazi tra le particelle di argilla e l’acqua scorre con difficoltà all’interno.

1 La permeabilità del suolo diminuisce man mano che diminuiscono le dimensioni dei granuli che lo costituiscono.

molto permeabile

mediamente permeabile poco permeabile

SUOLO ARGILLOSO

SUOLO GHIAIOSO

SUOLO LIMOSO

2

I PRINCIPALI TIPI DI SUOLO PER LA COLTIVAZIONE

Un buon suolo da coltivare è formato da sabbia (60-80%), argilla (10-20%), humus (5-10%) e frammenti di calcare (5-10%).

A seconda della percentuale dei diversi tipi di granuli, i suoli acquistano caratteristiche che li rendono adatti alla crescita di diversi tipi di piante.

• I suoli sabbiosi non trattengono l’acqua e sono poco fertili perché sono molto permeabili. L’acqua penetra facilmente e trascina in profondità le sostanze nutritive che formano l’humus. Pomodori, aglio, cipolle e patate crescono bene in questo tipo di terreno.

• I suoli calcarei contengono quantità di frammenti di calcare superiori al 20% della massa del suolo. Si presentano di colore grigio-biancastro, sono adatti alla coltivazione di vite, ulivi e grano 2

• I suoli argillosi sono impermeabili e molto compatti, per cui l’acqua fatica a raggiungere le radici delle piante: sono difficili da lavorare e poco fertili. Tuttavia piante come il pero, la barbabietola e la cicoria riescono ad adattarsi a terreni così difficili.

• I suoli humici sono scuri, soffici, facili da lavorare e molto fertili. In terreni come questi è possibile coltivare qualsiasi tipo di vegetale.

3 IL SUOLO AGRARIO

Il suolo agrario, o terreno agrario, è il risultato delle trasformazioni operate dall’uomo per prepararlo alla coltivazione delle piante 3

Gli strati del suolo agrario sono due: lo strato attivo e lo strato inerte.

• Lo strato attivo è lo strato superficiale dove si sviluppano le radici delle piante. È uno strato soffice, ben aerato, ricco di humus e organismi viventi come batteri, lombrichi, funghi e protozoi.

• Lo strato inerte è più compatto, più povero di ossigeno e ricco di componenti minerali disciolti, che sono trasportati dall’acqua dallo strato superiore.

Gli interventi umani sul suolo agrario servono a migliorare le condizioni dei due strati e sono di tipo meccanico e chimico.

• Azioni meccaniche sono il dissodamento e l’aratura, cioè la rottura degli strati superficiali e profondi del terreno e il successivo rovesciamento delle zolle per aerarle e ossigenarle.

• Tra le azioni chimiche vi è la concimazione, cioè la restituzione al terreno dei sali minerali di cui hanno bisogno le nuove piante. La concimazione può essere eseguita con sostanze artificiali o naturali, come il letame e il compost, un terriccio di colore marrone scuro che deriva dalla degradazione della frazione organica dei rifiuti 4 .

2 Un suolo calcareo.

3 Campi con coltivazioni diverse.

SKILL BOOK

LAB STEM

SUOLI

La rotazione delle colture è una tecnica agraria che preserva i terreni dall’eccessivo impoverimento di sostanze nutritive. Consiste nell’alternare, di anno in anno nello stesso campo, coltivazioni che richiedono un suolo ricco di nutrienti (come il frumento) e coltivazioni che, al contrario, arricchiscono il suolo, per esempio le leguminose. Nelle radici di queste piante, infatti, vivono i batteri azotofissatori, in grado di catturare (o fissare) l’azoto gassoso che circola nei pori del terreno e trasformarlo in composti utilizzabili dalle piante.

4 Il compost può essere ottenuto direttamente in casa in appositi contenitori, chiamati compostiere.

SI DICE CHE…

La desertificazione non interessa il territorio europeo

Gli squilibri del clima, con intense precipitazioni alternate a prolungate siccità, accelerano l’erosione dei suoli e la perdita dello strato di humus superficiale; inoltre, la deforestazione e l’agricoltura intensiva riducono la produttività e favoriscono la desertificazione in tutti i continenti, Europa compresa. Secondo il rapporto 2022 dell’UNCCD, la Convenzione delle Nazioni Unite per la lotta alla siccità e alla desertificazione, la siccità sta aumentando, a livello globale, e colpisce circa 55 milioni di persone ogni anno. Entro il 2050, le zone aride potrebbero coprire tra il 50 e il 60% di tutto il Pianeta, con gravi danni per circa tre quarti della popolazione mondiale che vive in queste aree in condizioni di grave scarsità d’acqua.

FISSA I CONTENUTI ESSENZIALI

Abbina i termini con la definizione corretta.

1 Permeabilità

2 Fertilità

3 Tessitura

4 Porosità

a È determinata dalle dimensioni dei granuli presenti nel suolo.

b Caratteristica di un terreno determinata dalla presenza di humus.

c Corrisponde alla quantità e alle dimensioni degli spazi liberi tra i granuli che compongono il suolo.

d Capacità di un suolo di assorbire e lasciarsi attraversare dall’acqua.

1: 2: 3: 4:

VERSO LE COMPETENZE

Osserva la fotografia aerea di una zona della Pianura Padana e rispondi alle domande.

1. Come si presentano i campi?

2. Si tratta di terreni incolti o coltivati?

3. Fai un’ipotesi sul perché i campi hanno una forma rettangolare e confini ben delineati.

4. Ricerca in rete informazioni sui principali tipi di suoli e sulle coltivazioni tipiche della zona in cui vivi.

RIPASSA I CONTENUTI ESSENZIALI

1 Completa la mappa con le parole chiave mancanti.

aria - humus - lettiera - litosfera - orizzonti - orizzonte B - profilo del suolo - roccia madre

è lo strato superficiale della 2. è composto da

è diviso in 5 strati sovrapposti chiamati

che formano il 8.

3. parte minerale

4. parte organica

che sono

detto anche

che contiene

6. acqua

che deriva dall’alterazione della 15.

2 Inserisci accanto a ogni definizione il numero che corrisponde alla parola chiave usata nella mappa.

a. È l’orizzonte che contiene resti organici in decomposizione.

b. È l’orizzonte più profondo.

c. Mantiene umido il suolo.

d. È l’orizzonte ricco di minerali e povero di materia organica.

e. È composta da humus e pedofauna.

11. orizzonte A

9. orizzonte 0

1. IL SUOLO

14. orizzonte C

CLIMA

ROCCIA MADRE

7. 13.

CON LA MAPPA

CON LA SINTESI

LEZIONE IL SUOLO E LE SUE CARATTERISTICHE

1

Il suolo è il prodotto di processi che avvengono in centinaia o in migliaia di anni. Il suolo ricopre in maniera non uniforme la parte più esterna della litosfera ed è la zona di confine dove interagiscono le rocce, l’acqua, l’aria e gli organismi. È una risorsa fondamentale per la sopravvivenza di tutti gli organismi ed è indispensabile per coltivare piante utili all’alimentazione umana. Il suolo è formato da una parte minerale, cioè frammenti rocciosi alterati, una parte organica, acqua e aria. I fattori che contribuiscono alla formazione del suolo sono numerosi: la roccia madre, dalla quale si originano i frammenti rocciosi; il clima, che influenza i processi di alterazione delle rocce; la pendenza, che influisce sulla velocità di formazione del suolo; gli organismi, che arricchiscono il suolo di materia organica e lo mantengono aerato. All’interno del suolo si riconoscono diversi strati, chiamati orizzonti, che insieme formano il profilo del suolo. L’orizzonte 0 (zero) è l’orizzonte superficiale dove si accumula la lettiera e si forma l’humus; l’orizzonte A è formato da materia inorganica e abbondante humus; l’orizzonte B è ricco di sostanze minerali ma povero di humus; l’orizzonte C è formato da frammenti poco alterati provenienti dalla roccia madre sottostante.

2 LEZIONE I TIPI DI SUOLO

I suoli sono classificati in base alle caratteristiche della fase solida, il contenuto roccioso, della fase liquida, il contenuto di acqua, e della fase gassosa, il contenuto di gas.

La tessitura è una proprietà del suolo che dipende dalle dimensioni dei granuli che lo formano. Ghiaia e ciottoli, che hanno il diametro superiore a 2 mm, formano lo scheletro del suolo; sabbia, limo e argilla, che hanno il diametro inferiore a 2 mm, formano la matrice del suolo. La tessitura di un suolo determina la permeabilità, la proprietà di farsi attraversare e assorbire acqua, e la porosità, cioè la quantità e le dimensioni degli spazi tra i granuli che formano il suolo.

In base alla percentuale dei diversi tipi di sedimenti, i suoli agrari sono classificati in suoli sabbiosi, argillosi, calcarei e humici, che sono i più fertili. Il suolo agrario è un terreno che ha subito delle trasformazioni per prepararlo alla coltivazione delle piante utili. Lo strato attivo è quello che forma la superficie del suolo agrario, soffice, ricco di humus e di organismi viventi. Lo strato inerte, più compatto, è formato dalle sostanze trasportate in profondità dalla pioggia e dai frammenti della roccia originaria.

1 LEZIONE IL SUOLO E LE SUE CARATTERISTICHE

1 Segna con una crocetta se vero (V) o falso (F).

a. Il suolo è formato solamente da una parte minerale e da una parte organica.

b. Circa lo 0,5% della parte organica è costituita dalla pedofauna.

c. La roccia madre è la roccia originaria da cui hanno origine i frammenti rocciosi che formano il suolo.

d. L’orizzonte A è lo strato che contiene l’humus.

2 Scegli la soluzione corretta.

a. È un miscuglio di materiali di colore bruno-nerastro che derivano dalla decomposizione di resti vegetali e animali:

1 parte minerale.

2 humus.

3 pedofauna.

4 roccia madre.

b. Influenza direttamente i processi di alterazione delle rocce:

1 il clima.

2 la pendenza.

3 la pedofauna.

4 la roccia madre.

c. L’orizzonte ricco di minerali e con poca materia organica si chiama:

1 orizzonte C.

2 orizzonte B.

3 orizzonte A.

4 orizzonte 0.

3 Abbina i termini con la definizione corretta.

1. Fertilità

2. Pendenza

3. Roccia madre

4. Orizzonte C

5. Orizzonte 0

a Influisce sulla velocità di formazione del suolo.

b Aumenta la produttività dei suoli.

c Roccia situata in profondità da cui si origina la parte minerale del suolo. d È lo strato più superficiale del profilo di un suolo.

e È formato da frammenti poco alterati della roccia sottostante.

2. 3. 4. 5.

4 Sottolinea il termine corretto

a. Il suolo/la roccia madre è la zona di confine in cui interagiscono tra loro tutte le componenti del sistema Terra.

b. La parte minerale è costituita da frammenti rocciosi grossolani che formano lo scheletro/la matrice del suolo.

c. Sabbia, limo e argilla sono i frammenti più grossolani/sottili del suolo.

d. Gli organismi/agenti atmosferici mantengono compatto/morbido e aerato il suolo e lo arricchiscono di materia organica.

2 LEZIONE I TIPI DI SUOLO

5 Scegli la soluzione corretta.

a. Costituisce il contenuto di frammenti rocciosi e materiale più fine di un suolo.

1 La fase solida.

2 La fase liquida.

3 La fase gassosa.

4 La componente organica.

b. Granuli minerali di diametro inferiore a 2 mm costituiscono:

1 lo scheletro del suolo.

2 la matrice del suolo.

3 l’umidità del suolo.

4 la permeabilità del suolo.

c. La capacità del terreno di assorbire e lasciarsi attraversare dall’acqua è detta:

1 granulometria.

2 tessitura.

3 permeabilità.

4 capillarità.

d. Lo strato superficiale dove si sviluppano le radici delle piante è detto: 1 attivo.

2 inerte.

3 passivo.

4 minerale.

e. Che tipo di suolo è rappresentato nell’immagine?

1 Limoso.

2 Sabbioso.

3 Argilloso.

4 Ghiaioso.

6 Sottolinea le parole sbagliate presenti nel brano.

7 Inserisci nel brano i termini corretti.

I suoli non trattengono l’acqua e sono poco fertili perché sono molto . L’acqua penetra facilmente e trascina in profondità le sostanze nutritive che formano l’ .

8 Abbina le immagini dei suoli agrari con le didascalie corrette.

La rotazione delle colture è una tecnica agraria che preserva i terreni dall’eccessivo arricchimento di sostanze nutritive. Consiste nell’alternare, di anno in anno nello stesso campo, coltivazioni che richiedono un suolo povero di nutrienti (come il frumento) e coltivazioni che, al contrario, impoveriscono il suolo, per esempio le leguminose. Nelle radici di queste piante, infatti, vivono i batteri carboniofissatori, in grado di liberare l’azoto liquido che circola nei pori del terreno e trasformarlo in composti utilizzabili dalle piante. 2 1

a. Concimazione

b. Aratura

c. Azione meccanica

d. Azione chimica 1. 2.

METTI ALLA PROVA LE TUE COMPETENZE

SAPER LEGGERE E INTERPRETARE UN GRAFICO

1 Dai un titolo al disegno e completalo con i termini corretti.

a. Acqua.

b. Parte organica. c. Aria d. Parte minerale

INDIVIDUARE CARATTERISTICHE E SPIEGARE

2 Assegna a ogni immagine il corrispondente titolo.

INDIVIDUARE E CORREGGERE ERRORI

3 Sottolinea gli errori nel brano e scrivi i termini corretti.

In un suolo di buona qualità, il 40-45% del volume totale è parte minerale costituita da frammenti di roccia disgregati e alterati; il 20-30% è formato da parte organica; un altro 20-30% è formato da acqua che fornisce ossigeno alle radici delle piante; il 5-10% del volume totale è composto dalla lettiera costituita da humus e organismi.

SAPER LEGGERE E INTERPRETARE UN’IMMAGINE

4 Attribuisci a ciascuna componente del disegno la frase corretta.

1 2 3

a. Suolo ricco di argilla

b. Suolo ricco di ghiaia

c. Suolo ricco di limo

Rispondi alle domande.

a. Quale di questi tipi di suolo è il più impermeabile?

b. Quali tra questi tipi di suolo costituiscono la matrice?

c. Quale tra questi tipi di suolo è formato da granuli con il diametro più piccolo?

d. Perché il suolo ghiaioso è il più permeabile?

a. La sua composizione determina quella della parte minerale del terreno.

b. Batteri, funghi e protozoi, decomponendo i resti organici, arricchiscono il suolo.

c. Lo spessore di un suolo è funzione della pendenza del versante della montagna.

d. Temperatura e precipitazioni sono fattori determinanti nell’alterazione delle rocce. 1 4 2 3

SOIL CONSUMPTION

One of the serious issues affecting European soil is the loss of land due to changes in land use, like building infrastructure, constructing buildings, creating landfills, quarries, or other projects that remove soil and its vegetation. This is the most aggressive form of degradation and it is also the least reversible.

For Italy, this is certainly a priority threat which has already caused a loss of land, quantified by ISPRA (the Italian National Institute for Environmental Protection and Research) as equal to 7.6% of the national land area: that is equivalent to a region as large as Tuscany. While other European countries like Holland, Belgium and Germany also have high level of soil consumption, Italy’s situation is particularly alarming due to its terrain. Soil consumption, in fact, is concentrated in lowland areas in the north and in coastal regions. Furthermore, the consumption of soil is in direct conflict with productive land use, leading especially to the loss of agricultural land. In Europe, there is a distinction between ‘land take’, which measures the region converted for its intended use, and ‘soil sealing’, which refers to the portion of land that is completely covered. This sealed land loses its ecological functions, such as rainwater infiltration. This situation directly contributes to increased hydraulic risk associated with intense weather events.

(adapted from https://soil4life.eu/en/il-consumo-del-suolo/)

Consumo di suolo per l’urbanizzazione.

SOIL suolo LANDFILL discarica QUARRIES cave lossario

COMPREHENSION EXERCISES

Read the text and answer the questions.

a. What are the causes of loss of land in Europe?

b. What is the percentage of lost land in Italy?

c. Where is the maximum concentration of soil degradation in Italy?

d. Explain the difference between “land take” and “soil sealing”.

5 DICEMBRE GIORNATA MONDIALE DEL SUOLO

Su decisione delle Nazioni Unite e della FAO, il 5 dicembre è stata dichiarata la Giornata mondiale del suolo. L’iniziativa ha lo scopo di aumentare la consapevolezza dell’importanza del suolo per la vita umana e di tutti gli esseri viventi. I suoli, essenziali per la vita sulla Terra, sono minacciati da molteplici forme di degrado, ma ancora non esiste una normativa specifica per la tutela del suolo, né a livello nazionale né europeo.

Obiettivo primario della Giornata mondiale del suolo è sollecitare l’approvazione di leggi che permettano di raggiungere entro il 2030 la neutralità, in termini di degrado del suolo, e di azzerare il consumo di suolo entro il 2050, così come dichiarato negli Obiettivi di Sviluppo che prendono in esame le risorse del suolo in relazione alla sicurezza alimentare.

■ COMPETENZE

Comprendere il significato di suolo; riconoscere e quantificare la perdita di suolo; comprendere le conseguenze di questa perdita sull’economia globale, la salute e l’esistenza degli esseri umani; individuare le azioni a livello personale e sociale per invertire questa tendenza; approfondire la conoscenza della desertificazione in Italia.

Utilizzare diversi tipi di strumenti per ricercare informazioni.

Saper organizzare un’attività di ricerca in gruppo. Collaborare con gli altri.

Comunicare i risultati usando mezzi e supporti diversi.

Ricercare sul web strumenti alternativi per la risoluzione di problemi.

■ COMPITO

• Lavorare in gruppo per raccogliere dati sull’utilizzo e sul consumo di suolo e sulle conseguenze di questi fenomeni. Ricercare informazioni sulle azioni da intraprendere per rallentare il processo di perdita del suolo e invertire la tendenza.

5 DICEMBRE GIORNATA

MONDIALE

DEL SUOLO

• Realizzare cartelloni, infografiche e presentazioni digitali che illustrino l’utilizzo del suolo in Italia e i suoli minacciati dal consumo: a quanto ammonta la percentuale di suolo utile per l’agricoltura, quanto suolo è necessario lasciare allo stato naturale per la sopravvivenza degli ecosistemi, quanto suolo è minacciato da fenomeni naturali e quanto da interventi umani.

• Progettare un incontro esteso a tutte le classi e anche agli adulti per sensibilizzare sul tema del consumo di suolo e del suo utilizzo consapevole.

■ STRUMENTI

– Computer connessi alla rete internet

– Videoproiettore o LIM

– Cartelloni

– Materiali di cancelleria

■ ORGANIZZAZIONE DEL COMPITO

Dividere la classe in gruppi e attribuire a ciascuno un compito da svolgere. L’esecuzione è divisa in sette fasi:

• ricerca in rete o su testi o su riviste specializzate delle informazioni sul consumo del suolo (2-3 ore);

• realizzazione di schede informative sulle conseguenze della perdita di suolo in Italia e nel mondo (2 ore);

• realizzazione di schede informative sul consumo del suolo in Italia e nel mondo (2 ore);

• realizzazione di schede informative sull’utilizzo del suolo in Italia (2 ore);

• costruzione dei cartelloni e infografiche riassuntive (3 ore);

• realizzazione di presentazioni digitali (3 ore);

• organizzazione di un incontro, aperto a tutti, per la presentazione del lavoro (2 ore).

■ PERCORSO DELL’ESPERIENZA

Per prima cosa organizziamo i gruppi e stabiliamo di quale argomento si occuperà ciascuno: descrizione del suolo, quantificazione dell’utilizzo del suolo in Italia e nel mondo, conseguenze della perdita del suolo in Italia e nel mondo, individuazione di luoghi da proteggere in Italia, ricerca di informazioni sulla percentuale di suolo da lasciare allo stato naturale per conservare gli ecosistemi.

1 Ricerchiamo informazioni

Ogni gruppo ricerca in rete, su testi o riviste, informazioni relative all’argomento assegnato.

2 Realizziamo le schede relative all’argomento di cui si occupa il gruppo

Ogni gruppo riassume schematicamente le informazioni fondamentali relative al tema specifico assegnato.

3 Individuiamo i tipi di suoli presenti sul pianeta

Partendo dall’esame della carta tematica dell’utilizzo del suolo nel mondo, selezioniamo alcuni siti dedicati a questo argomento e navighiamo al loro interno per trovare informazioni sul consumo dei suoli e sui rischi che derivano da questo fenomeno.

4 Ricerchiamo informazioni sulle condizioni del suolo in Italia

Partendo dall’esame della carta dei suoli d’Italia, individuiamo i siti che descrivono la situazione del consumo e del degrado del suolo nella regione, nella provincia o nel comune dove viviamo.

Scopriamo quali sono le aree protette presenti nel nostro territorio dove il suolo è conservato e ricerchiamo informazioni sulle principali cause di riduzione del suolo nella nostra regione.

5 Comunichiamo i nostri risultati

Tutta la classe si riunisce e discute i risultati della ricerca, scegliendo quali informazioni inserire nei cartelloni.

6 Realizziamo una presentazione digitale

Ogni gruppo si riunisce e prepara una presentazione digitale dell’argomento di cui si è occupato.

7 Organizziamo un incontro

Sotto la guida dell’insegnante, organizziamo un incontro aperto a tutti per comunicare i risultati delle nostre ricerche e sensibilizzare i presenti riguardo alla necessità di raggiungere gli obiettivi di tutela dei suoli prefissati a livello internazionale.

■ RIFLETTIAMO INSIEME

• Nell’obiettivo n. 2 dell’Agenda 2030 “Sconfiggere la fame”, si legge: “Porre fine alla fame, raggiungere la sicurezza alimentare, migliorare la nutrizione, promuovere un’agricoltura sostenibile”. Commentiamo insieme questa frase e cerchiamo di dare spiegazioni del perché il nostro modo di alimentarci mette a rischio la produzione alimentare nel futuro.

■

OLTRE IL COMPITO

• L’obiettivo n. 12 dell’Agenda 2030 ha come finalità quella di garantire modelli sostenibili di produzione e di consumo. Individua quali strategie dell’Agenda 2030 potrebbero permettere di raggiungere questi traguardi e spiega perché il consumo di suolo è parte integrante di questo impegno.

TERRA

Caratteristiche e fenomeni di un pianeta in evoluzione

Di solito pensiamo alla Terra come a qualcosa di solido, stabile e che non cambia mai; parliamo di “terraferma” e diciamo di sentirci al sicuro “con i piedi per terra”. Invece il nostro pianeta è uno dei più trasformisti e inquieti del Sistema solare. Nel corso della sua storia,cominciata circa 4,5 miliardi di anni fa, i movimenti delle placche hanno aperto oceani, spostato continenti, sollevato catene montuose. Tutte queste trasformazioni sono state accompagnate da eruzioni vulcaniche e terremoti, a conferma del fatto che all’interno della Terra c’è un nucleo caldissimo che libera verso la superficie un’enorme quantità di energia. La Terra è un pianeta che sta ancora evolvendo come ci testimoniano le rocce che si modificano incessantemente le une nelle altre e i resti fossili che spesso ritroviamo al loro interno. Per studiare in maniera approfondita le caratteristiche di un pianeta così dinamico sono necessarie tante discipline, ciascuna specializzata in un diverso settore. È per questa ragione che la geologia, la scienza che studia i processi che trasformano la Terra, è stata suddivisa in diversi settori, tra cui la vulcanologia, la sismologia, la petrografia, la mineralogia e la paleontologia.

Parole per capire

Vulcanologia • È la scienza che studia la fuoriuscita di masse fluide dalla crosta terrestre e le relazioni con altri fenomeni geologici, come sismi e deformazioni del suolo; inoltre, studia gli effetti delle eruzioni vulcaniche sull’atmosfera, i rischi per gli esseri umani e l’utilizzazione dell’energia termica connessa al vulcanismo.

Sismologia • È la scienza che studia le caratteristiche delle onde che si liberano quando avviene un sisma e il modo in cui si propagano nelle rocce.

Petrografia • È la scienza che studia, descrive e classifica le rocce sulla base della loro composizione in minerali e dei processi che hanno portato alla loro formazione.

Mineralogia • È la scienza che studia i minerali dal punto di vista della composizione chimica, della loro struttura cristallina, delle proprietà chimiche e fisiche e della loro origine.

Paleontologia • È la scienza che studia i fossili per ricostruire le tappe evolutive della storia del pianeta e di tutte le specie viventi che ospita.

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CHIARA CETORELLI, documentarista

Muove i primi passi nel giornalismo e nella documentaristica nell’attuale La 7. Nel 2000 arriva alla Rai, dove inizia a realizzare filmati come autrice e inviata per RaiSat Ragazzi. Diventa inviata e regista della trasmissione di divulgazione scientifica Gaia, il pianeta che vive e nel 2006 ha fondato una casa di produzione indipendente con la quale realizza più di cento documentari in tutto il mondo quali Kilimangiaro, Geo & Geo, Ogni cosa è illuminata e Scala Mercalli. Attualmente fa parte degli autori della trasmissione Sapiens, un solo pianeta ed è inviata per la trasmissione di attualità Petrolio. Ha ricevuto il premio nazionale “Torre di Castruccio” per la sua attività di documentarista, la prima italiana a realizzare un documentario in assenza di gravità.

DAVIDE POMATI, responsabile ambientale

Dopo la laurea in Geologia, Davide ha lavorato come tecnico di campo per monitoraggi ambientali e campionatura di impianti di depurazione. Da tre anni lavora come responsabile in un’azienda che si occupa degli aspetti ambientali di alcune cave di materiali da costruzione in provincia di Milano. Lavora in team e insieme ai colleghi esegue campionamenti e analisi sui materiali estratti in cava per verificarne la qualità e certificarne l’idoneità per l’utilizzo previsto, generalmente la realizzazione di palazzi e grandi infrastrutture. Davide à anche responsabile della sicurezza sul lavoro. LA

LUCA BELLUCCI, curatore del Museo di Geologia e Paleontologia

È curatore del museo paleontologico di Firenze che custodisce oltre 400 000 reperti fossili. Si occupa di conservare, condurre ricerche e promuovere questo unico patrimonio pubblico anche attraverso le nuove tecnologie, come applicativi per dispositivi mobili e realizzazione di repliche attraverso la stampa 3D.  Partecipa regolarmente a scavi paleontologici di siti italiani ed esteri. La sua ricerca è incentrata sullo studio delle associazioni tra mammiferi, soprattutto degli ultimi 3 milioni di anni.

PARLA LA SCIENZIATA

LA DINAMICA DELLA TERRA

UN SISTEMA DI ALLARME PER L’ITALIA

BUONE NOTIZIE per il futuro!

In diverse regioni d’Italia è stato sperimentato il sistema di allerta IT-alert, ideato dal Dipartimento della Protezione Civile per allertare tempestivamente gli abitanti di un’area della nostra penisola in caso di emergenze o di catastrofi imminenti o in corso. Questo sistema di allarme sfrutta le potenzialità della comunicazione via cellulare ed è di particolare importanza in un paese come l’Italia, esposto a fenomeni di dissesto idrogeologico, a episodi sismici e vulcanici e, negli ultimi anni, anche a eventi meteorologici estremi come “bombe d’acqua”, medicane e downburst Grazie a IT-alert, la Protezione Civile sarà in grado di inviare su ogni cellulare connesso alla rete, un messaggio con una suoneria di allarme, per informare la popolazione su un tipo di emergenza e favorire l’adozione di misure di autoprotezione necessarie, in relazione al tipo di rischio e al contesto dove si verifica.

Parole per capire

Dissesto idrogeologico • Indica tutti i fenomeni di degradazione ambientale dovuti principalmente all’attività erosiva delle acque superficiali, in territori particolarmente predisposti, in quanto formati da rocce sedimentarie poco compatte, come argilliti e arenarie, o resi più vulnerabili da intensi interventi di diboscamento.

Medicane • Termine usato in meteorologia; deriva dalla fusione delle parole inglesi MEDIterranean hurriCANE. Indica un ciclone tropicale che si forma in presenza di un’area di bassa pressione sul Mare Mediterraneo, caratterizzata da un nucleo caldo, con formazione di nubi temporalesche, venti forti e piogge torrenziali. Downburst • Termine usato in meteorologia che significa “raffica discendente”. Indica un fenomeno meteorologico caratterizzato da forti raffiche di vento che possono raggiungere anche i 100 km/h, discensionali verso il suolo con moto orizzontale, e che escono dal fronte di avanzamento del temporale.

1 LEZIONE I VULCANI

FLIPPED CLASSROOM

Guarda il video e scrivi le risposte sul quaderno.

Dentro il vulcano

1. Che cos’è il focolaio magmatico?

2. Quali trasformazioni subisce il magma mentre risale nel camino vulcanico?

3. Quali effetti può creare il magma in risalita?

4. Che cosa succede quando la lava è viscosa?

5. Quali sono i principali componenti dei gas vulcanici?

ORA FERMA L’IMMAGINE!

Metti in pausa il video nel seguente punto.

6. Quale fenomeno è rappresentato nell’immagine?

1 CHE COS’È UN VULCANO

Uno dei fenomeni più spettacolari che interessano la litosfera, ma anche le altre componenti della Terra, sono i vulcani: in località diverse del pianeta, da spaccature della crosta terrestre fuoriescono grandi quantità di materiali fusi e incandescenti, spesso accompagnati da gas e vapori. Passando nell’atmosfera, questi materiali aeriformi modificano il clima, la composizione delle precipitazioni e le condizioni ambientali che permettono la sopravvivenza degli organismi.

I materiali fusi e incandescenti si originano a varie profondità della crosta terrestre attraverso la fusione delle rocce: si possono accumulare all’interno della Terra e allora prendono il nome di magmi; oppure possono percorrere le fratture della crosta e risalire fino a raggiungere la superficie del pianeta. Quando il magma fuoriesce avviene l’eruzione: il magma perde calore e libera i gas e il vapore acqueo che contiene. Il magma prende allora il nome di lava: è nato un vulcano.

Un vulcano è una spaccatura della crosta terrestre dalla quale fuoriescono lava, gas, vapore acqueo e materiali solidi.

L’accumulo e la solidificazione dei materiali eruttati determinano la formazione dell’edificio vulcanico, un rilievo che spesso assume la caratteristica forma a cono e che comunemente chiamiamo vulcano. I vulcani presenti sulla Terra possono assumere forme diverse, ma tutti presentano una struttura comune. Se immaginiamo di sezionare un vulcano, possiamo vedere le principali parti che lo costituiscono: il focolaio magmatico, il camino vulcanico e il cratere 1

Camino vulcanico Il magma risale verso la superficie sfruttando le fratture presenti nella crosta terrestre. Durante la risalita il magma fonde le rocce con cui viene a contatto, provocando un allargamento delle fessure: si forma così il camino vulcanico, che può diramarsi in altri condotti vulcanici secondari

Focolaio magmatico È la cavità nella quale si raccoglie il magma. Da qui il magma risale verso la superficie alimentando il vulcano.

2 I PRODOTTI DEL VULCANO

Durante un’eruzione, un vulcano emette materiali solidi, liquidi e gassosi ad alta temperatura.

I materiali solidi sono chiamati genericamente materiali piroclastici. Sono costituiti da frammenti di roccia scagliati in aria durante l’eruzione: possono essere brandelli di lava raffreddata oppure frammenti di roccia staccatisi dalle pareti del camino vulcanico. In base alle loro dimensioni, i materiali piroclastici si classificano in bombe, lapilli e ceneri. Le bombe sono grossi brandelli di lava che solidificano durante il volo; possono avere dimensioni da qualche centimetro a qualche metro 2 a . I lapilli sono frammenti delle dimensioni di sassolini, da 3 cm a 4 mm di diametro 2 b . Le ceneri sono frammenti di dimensioni minori di 4 mm 2 c

I materiali liquidi sono costituiti dalle lave. Le lave non sono tutte uguali, ma si differenziano per temperatura e composizione chimica. La caratteristica più importante di una lava è la percentuale di silicati, cioè di composti del silicio, che contiene.

• Le lave che contengono ridotte quantità di silicati sono chiamate lave basiche: raggiungono temperature superiori a 1000 °C, sono molto fluide e perciò scorrono con facilità sui pendii dell’edificio vulcanico.

• Le lave che contengono grandi quantità di silicati sono chiamate lave acide: scorrono con difficoltà perché sono molto viscose e spesso si raffreddano prima di uscire dal cratere del vulcano; le loro temperature non superano gli 800 °C.

I materiali gassosi più comuni e abbondanti che si liberano durante un’eruzione sono il vapore acqueo e l’anidride carbonica, ma a essi si accompagnano anche altri gas, alcuni dei quali molto pericolosi per gli organismi perché tossici.

2 I materiali piroclastici. di un vulcano.

Cratere È la parte superiore del camino vulcanico, dalla quale fuoriesce la lava. Generalmente ha la forma di una conca circolare. Sulle pendici dell’edificio vulcanico si possono aprire dei crateri secondari.

Edificio vulcanico È la parte superficiale del vulcano che viene costruita, eruzione dopo eruzione, dalla lava che risale lungo il camino e i condotti vulcanici. Le forme degli edifici vulcanici dipendono dalla composizione chimica della lava.

3 I TIPI DI ERUZIONE E LE FORME DEI VULCANI

La composizione della lava determina il tipo di eruzione del vulcano (tranquilla oppure esplosiva) e la forma che assume l’edificio vulcanico.

Le lave basiche, molto calde e fluide, fuoriescono dal cratere senza difficoltà e in modo abbastanza tranquillo, producendo eruzioni effusive, come quelle dei vulcani delle isole Hawaii, dalla caratteristica forma larga e appiattita, con pendii poco scoscesi: i vulcani con questa struttura sono detti vulcani a scudo 3 . Le eruzioni effusive non rappresentano un grave pericolo per coloro che vi abitano vicino perché è relativamente facile stabilire quale sarà il percorso delle colate di lava.

Le lave acide, dense e viscose, alimentano eruzioni esplosive, spesso accompagnate dall’emissione di enormi nubi di ceneri finissime e gas molto caldi, che possono raggiungere anche i 1000 °C. Questi materiali bollenti costituiscono le cosiddette nubi ardenti: scendendo a gran velocità lungo le pendici del vulcano, si espandono su una vasta area e hanno un fortissimo potere distruttivo. Le eruzioni esplosive danno origine a strato-vulcani, edifici vulcanici a forma di cono formati da colate di lava raffreddate alternate a strati di materiali piroclastici consolidati. Sono vulcani di questo tipo il monte Fuji, in Giappone, il Vesuvio e lo Stromboli, in Italia 4 . Esistono anche vulcani in cui la lava non fuoriesce da un unico cratere, ma da una fessura allungata che si apre nella crosta terrestre: in questi casi si parla di vulcani lineari La lava che fuoriesce è molto fluida e si espande lateralmente creando piatti tavolati. Vulcani di questo tipo si trovano in Islanda, ma le maggiori eruzioni lineari avvengono sul fondo degli oceani, lungo le catene di vulcani che formano le dorsali oceaniche 5 La vulcanologia è il settore della geologia che studia i prodotti, le morfologie e i fenomeni vulcanici.

I vulcani a scudo dell’arcipelago delle Hawaii.

4 Lo Stromboli, un esempio di strato-vulcano.

5 Il vulcano lineare Laki, in Islanda.

4 IL VULCANISMO SECONDARIO

I vulcani hanno generalmente una vita piuttosto lunga, durante la quale si alternano periodi di attività intensa a periodi in cui sembrano “addormentati”. Quando i vulcani sono attivi, dai loro crateri fuoriescono lava, materiali rocciosi e gas. A questi periodi eruttivi possono succedere periodi di inattività, durante i quali i vulcani diventano quiescenti. Alla fine, però, dopo centinaia di migliaia di anni, l’attività eruttiva cessa definitivamente: tuttavia, sia nel periodo di quiescenza sia nelle ultime fasi di vita, si possono verificare fenomeni vulcanici di modesta entità, chiamati fenomeni vulcanici secondari. La più tipica manifestazione di vulcanismo secondario è quella delle fumarole. Si tratta di emissioni di vapore acqueo, spesso mescolato con anidride carbonica e composti dello zolfo allo stato gassoso 6 . A seconda della temperatura, le fumarole possono essere caldissime, quando raggiungono i 900 °C, calde, tra i 300 e i 100 °C, e fredde, quando raggiungono appena i 100 °C ed emettono solo anidride carbonica. Quando la fumarola riduce la sua attività, i vapori si raffreddano e danno origine alle mofete, emissioni di vapore ricche di anidride carbonica e gas che contengono zolfo, dal tipico odore di uova marce.

Quando i vapori delle fumarole contengono zolfo in grandi quantità, questo può depositarsi intorno alla bocca della fumarola, formando delle incrostazioni cristalline di colore giallo acceso: queste manifestazioni vulcaniche sono le solfatare 7 . I geyser sono getti di acqua bollente e vapore surriscaldato che vengono emessi a intermittenza, ma con grande regolarità, dalle profondità della crosta terrestre. I più famosi geyser si trovano negli Stati Uniti, nel Parco Nazionale di Yellowstone, ma anche in Nuova Zelanda e in Islanda 8 . I soffioni sono emissioni violente e continue di vapore acqueo ad alta pressione. Le centrali geotermiche sfruttano il vapor d’acqua surriscaldato per produrre energia.

VERSO LE COMPETENZE

Osserva le fotografie e rispondi alle domande.

1. Quale tipo di eruzione è rappresentato nella figura a?

2. Quale tipo di eruzione è rappresentata nella figura b?

3. Come si chiamano i materiali emessi da un’eruzione come quella in figura c?

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7 Le solfatare dei Campi

I geyser

8 Grand Geyser al Parco Nazionale di Yellowstone.

Una fumarola in Islanda.

Flegrei.

CITTADINANZA ATTIVA

ITALIA , PAESE DI VULCANI

La penisola italiana, così come la vediamo oggi, esiste solo da poco più di due milioni di anni, ma le diverse zone (isole, pianure e montagne) si sono formate in periodi molto diversi l’uno dall’altro. Questo puzzle di formazioni rocciose è ancora in assestamento e rappresenta la ragione per cui i terremoti sono così frequenti e sul territorio sono presenti vulcani in fasi diverse della loro vita. La particolare conformazione geologica dell’Italia rende il nostro paese molto vulnerabile: è questa la ragione per cui è importante che tutti noi impariamo quali sono i comportamenti da mettere in atto in caso di fenomeni geologici pericolosi e distruttivi.

1 VULCANI SPENTI

Fin da epoche geologiche molto antiche, in Italia si sono verificate imponenti eruzioni vulcaniche, di cui rimangono come testimonianze solamente le colate laviche (per esempio in Sardegna, nelle Alpi piemontesi e nella zona delle Dolomiti) e non l’edificio vulcanico, ormai livellato dall’erosione. Alcuni antichi edifici vulcanici, tuttavia, sono ancora riconoscibili: in Veneto, i Monti Lessini, i Colli Euganei e i Colli Berici sono ciò che rimane del vulcanesimo di circa 60 milioni di anni fa. Sul versante tirrenico dell’Appennino sono presenti grandi edifici vulcanici ormai spenti, come il Monte Amiata in Toscana 1 , i Monti Vulsini, Cimini, Sabatini, i Monti della Tolfa, Roccamonfina, l’isola di Ponza, l’isola di Ventotene e il Monte Vulture

Gran parte degli apparati vulcanici spenti ospitano nei loro crateri numerosi laghi, come quello di Nemi, Bolsena, Vico, Bracciano e Albano.

2 ISOLE VULCANICHE E VULCANI SOTTOMARINI

L’arcipelago delle Eolie, a nord-est delle coste della Sicilia, è formato da un gruppo di isole che ospitano ben due vulcani: Stromboli, che presenta un’attività eruttiva continua, e Vulcano, che invece alterna periodi di attività a lunghi periodi di quiescenza 2 . A nord dell’arcipelago delle Eolie e non lontano dalle coste della Calabria, sotto le acque del mar Tirreno, si elevano tre imponenti vulcani: il Magnaghi, il Vavilov e il Marsili, il più grande dei tre che si eleva per circa 3000 m dal fondo marino fino a 450 m al di sotto del mar Tirreno. Il vulcano viene costantemente tenuto sotto controllo dalle strumentazioni dell’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV) per rilevare anche i minimi segni di attività.

1 Veduta del Monte Amiata.

2 Isola di Vulcano.

Vulcani nel mondo

3 IL VULCANO ATTIVO PIÙ ALTO D’EUROPA

Con i suoi 3350 m, l’ Etna è il vulcano attivo più alto d’Europa. Le sue eruzioni sono iniziate 500 000 anni fa nelle acque profonde di un vasto golfo, che è stato progressivamente colmato dalle colate di lava che hanno dato origine a un vulcano a scudo.

Con il tempo la composizione della lava è cambiata e l’edificio vulcanico, emerso dalle acque, ha assunto la configurazione di un vulcano dalle pendici ripide 3 .

La storia delle eruzioni dell’Etna è nota da oltre duemila anni poiché, malgrado la pericolosità, le sue pendici sono sempre state popolate. Le eruzioni più catastrofiche si sono verificate nel XVI e nel XVII secolo: nel 1669, una spaventosa eruzione ha distrutto buona parte della città di Catania.

4 IL VULCANO ADDORMENTATO

Il Vesuvio ha una storia lunga 300 000 anni, durante i quali è passato da eruzioni di lieve entità a fasi esplosive. La più celebre delle sue eruzioni è quella avvenuta nel 79 d.C., che ha distrutto le città di Ercolano, Stabia e Pompei e ha causato la morte di duemila persone 4 . L’ultima eruzione del Vesuvio risale al 1944: è stata modesta e ha causato pochi danni. In seguito, il condotto vulcanico si è ostruito e ora il Vesuvio si trova in uno stadio di quiescenza. Sono vulcani quiescenti anche Lipari (nell’arcipelago delle isole Eolie), Pantelleria , il Monte Epomeo (nell’isola d’Ischia) e i Colli Albani .

5 PIANO EMERGENZA VESUVIO

Tra i vulcani italiani, il Vesuvio è certamente il più pericoloso. La continua emissione di vapore acqueo e gas di varia composizione è la prova che il Vesuvio non ha ancora cessato la sua attività. Anche il sistema vulcanico dei Campi Flegrei sta dando segnali di risveglio: le scosse di terremoto, spesso avvertite anche dalla popolazione, sono conseguenze dei movimenti dei fluidi vulcanici e del magma a circa 3 km di profondità. Per far fronte all’eventualità di una ripresa dell’attività vulcanica in Campania, la Protezione Civile ha messo a punto un piano di intervento per salvare la popolazione e ridurre il più possibile i danni di un’eruzione 5 . Sono state individuate due aree, una rossa e una gialla, sopra e intorno ai Campi Flegrei: in caso di eruzione, nella zona rossa è prevista l’evacuazione immediata degli abitanti, mentre nella zona gialla, esposta alla ricaduta di ceneri vulcaniche, è previsto un allontanamento temporaneo di parte della popolazione.

3 Attività effusiva dell’Etna.

4 Donne e uomini uccisi dall’eruzione del Vesuvio nel 79 d.C.

5 Piano di emergenza comunale per il rischio vulcanico.

2 LEZIONE I TERREMOTI

1 Faglie dirette e faglie inverse.

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Guarda il video e scrivi le risposte sul quaderno.

Come si origina un terremoto

1. Che cos’è un terremoto?

2. Che cosa sostiene la teoria del rimbalzo elastico?

3. Che cosa succede a una roccia se la tensione a cui viene sottoposta supera l’elasticità della roccia stessa?

4. Come si chiama la superficie di scorrimento dei blocchi rocciosi?

1 LE FAGLIE

La litosfera , lo strato solido e roccioso più esterno della Terra, non è un involucro continuo, ma è fratturato in grandi blocchi, proprio come la crosta del pane non è uniforme ma suddivisa in porzioni di diverse dimensioni.

I blocchi rocciosi che formano la litosfera, a differenza delle porzioni della crosta del pane, non stanno fermi ma si spostano gli uni rispetto agli altri, trascinati dal movimento dei materiali più fluidi che si trovano sotto di essi. Questi movimenti sono dell’ordine di pochi millimetri all’anno, eppure, con il passare del tempo, sottopongono le rocce a continue tensioni. Di conseguenza esse si deformano e accumulano energia al loro interno. Quando però le sollecitazioni superano un certo livello, i blocchi rocciosi non riescono più a deformarsi, si rompono lungo un piano e scivolano l’uno sull’altro: è così che si forma una faglia

Una faglia è una grande frattura della crosta terrestre lungo la quale due blocchi rocciosi si spostano reciprocamente.

Il piano lungo il quale i blocchi rocciosi si spostano è detto piano di faglia . Nella maggior parte dei casi il piano di faglia è inclinato e lo spostamento avviene in senso verticale. Il blocco roccioso posto sopra il piano di faglia è detto tetto, il blocco posto sotto è detto letto. L’entità dello spostamento lungo il piano di faglia è il rigetto

In una faglia diretta agiscono sforzi distensivi e il tetto scorre verso il basso 1

In una faglia inversa agiscono sforzi compressivi e il tetto è spinto verso l’alto

piano di faglia

faglia diretta

faglia inversa

piano di faglia

2 CHE COS’È UN TERREMOTO

Quando tutta l’energia accumulata nei blocchi rocciosi si libera improvvisamente si origina un terremoto

Un terremoto, o sisma vibrazione del terreno prodotta da una brusca liberazione di energia da parte delle rocce.

Una situazione simile si ha quando pieghiamo un bastoncino alle due estremità: fino a un certo pun to il bastoncino si flette, ma quando la tensione alla quale lo sottoponiamo supera un certo limite, si spezza.

Il punto all’interno della litosfera in cui si libera l’e nergia si chiama ipocentro a meno di 60 km di profondità dalla superficie ter restre, si genera un sisma superficiale e molto pe ricoloso, perché le onde compiono un breve per corso e conservano gran parte della loro energia. Se l’ipocentro si trova tra 60 e 300 km di profondi tà, il sisma è intermedio; se si trova a più di 300 km il sisma è profondo.

velocità

50 km/h

epicentro ipocentro

340 km/h

900 m 20 m profondità

5500 m onda anomala

835 km/h

Il punto sulla superficie terrestre posto esatta mente sulla verticale dell’ipocentro è chiamato epicentro 2 . L’epicentro è anche il punto raggiun to per primo dall’energia che si libera dall’ipocentro e quello in cui il sisma si manifesta con la massima intensità. Se l’epicentro si trova sul fondale marino si origina un maremoto, un’onda anomala di eccezionali dimensioni, chiamata in lingua giapponese. Le onde di maremoto si propagano a grande velocità (oltre i 700 km/h) e, quando raggiungono la costa, rallentano e formano dei veri e propri muri d’acqua alti fino a 30 m, che si abbattono con energia devastante sulla terraferma

spaccatura della crosta terrestre

livello del mare

SI DICE CHE…

Tutti i terremoti hanno origine da spostamenti di blocchi rocciosi della litosfera

La maggior parte dei terremoti è di origine tettonica (la causa cioè risiede nel movimento dei blocchi rocciosi della litosfera), ma i sismi possono avere anche altre cause. Molti sono di origine vulcanica, cioè sono provocati dalla risalita del magma lungo il condotto di un vulcano; altri possono essere provocati dal crollo di caverne sotterranee, altri ancora possono essere la conseguenza di un’improvvisa frana di materiale roccioso oppure la conseguenza di attività umane, come lo scoppio di materiale esplosivo per estrarre rocce dalle miniere e dalle cave.

4 Spostamento delle particelle al passaggio delle onde sismiche.

3 LE ONDE SISMICHE

onde P

onde P longitudinali

onde P longitudinali

L’energia liberata dal terremoto si propaga nelle rocce sotto forma di vibrazioni, le onde sismiche, che partono dall’ipocentro e si muovono in tutte le direzioni all’interno della Terra e sulla sua superficie. Le onde sismiche si classificano in onde di volume e onde superficiali.

Le onde di volume sono di due tipi:

direzione di propagazione

direzione di propagazione

onde S trasversali

onde S trasversali

• le onde P, o onde primarie, provocano un movimento alterno di compressione ed espansione delle particelle dei materiali che attraversano, nella direzione di propagazione; possono attraversare materiali solidi (come le rocce), liquidi (come magma e acqua) e gas; sono chiamate anche onde longitudinali 4 a ;

• le onde S, o onde secondarie, provocano oscillazioni delle particelle perpendicolarmente rispetto alla direzione di propagazione dell’onda; possono attraversare solamente materiali solidi; sono chiamate anche onde trasversali 4 b .

direzione di propagazione

direzione di propagazione

direzione di propagazione propagazione

onde superficiali

onde superficiali

Le onde superficiali si generano a partire dall’epicentro e si propagano concentricamente sulla superficie terrestre; si possono paragonare alle onde che si formano sulla superficie dell’acqua quando vi si fa cadere un sasso 4 c . Le onde superficiali sono quelle che provocano i danni maggiori, perché danno origine ai movimenti che fanno ondeggiare gli edifici; le onde P ed S, invece, sono responsabili dei movimenti sussultori. Le onde sismiche non si propagano con la medesima velocità: le onde P sono più veloci delle onde S e queste sono più veloci delle onde superficiali.

4 LA MISURA DEI TERREMOTI

direzione di propagazione

direzione di propagazione

c il sostegno si muove

5 Schematizzazione del funzionamento di un sismografo.

cilindro rotante massa sospesa pennino scrivente base sismogramma

Lo strumento che permette di rilevare il verificarsi di un terremoto è il sismografo, uno strumento molto sensibile che, ancorato al terreno, registra il passaggio di un’onda sismica grazie a un pennino che oscilla con lui. Il pennino lascia una traccia (sismogramma) su una striscia di carta che scorre sotto al sismografo. Il sismogramma presenta oscillazioni tanto più ampie quanto più intense sono state le vibrazioni del terreno 5 Il modo più diretto per valutare l’entità di un terremoto è constatare i danni provocati dalle scosse. Alla fine dell’Ottocento, lo studioso Giuseppe Mercalli (1850-1914) ideò una scala in grado di misurare l’intensità dei terremoti, cioè gli effetti prodotti sulle persone, sulle costruzioni e sul territorio. La scala Mercalli attualmente in uso è suddivisa in 12 livelli di intensità crescente, indicati con i numeri romani da I a XII.

La scala Mercalli, pur essendo di lettura immediata, non è utile per fare delle comparazioni tra diversi terremoti, perché molti fattori possono condizionare l’entità dei danni: per esempio la distanza dall’epicentro, il tipo di rocce che formano il sottosuolo, i metodi e i materiali usati per costruire gli edifici. Per questo motivo sono state ideate scale più precise, che misurano l’energia dei terremoti. La più usata è la scala Richter, ideata dallo scienziato americano Charles Richter (1900-1985).

il terreno si muove

La scala Richter determina la magnitudo di un terremoto, cioè la quantità di energia liberata nell’epicentro. La divisione in gradi della scala Richter non è fissa, ma è determinata dalla massima magnitudo raggiunta da un sisma: attualmente il valore massimo di magnitudo è 9,5 e corrisponde all’energia liberata dal terremoto avvenuto a Valdivia, in Cile, nel 1960 1 Tab.

I strumentale Il terremoto è registrato soltanto dagli strumenti e passa inosservato alle persone.

II debole

III leggera

Il terremoto viene avvertito solo da poche persone che si trovano ferme o ai piani più alti delle case. Lampadari e altri oggetti sospesi al soffitto potrebbero dondolare.

Il terremoto viene avvertito dalla maggior parte delle persone che si trovano in casa. Le automobili ferme potrebbero spostarsi. 3

IV moderata È avvertito dalla maggior parte delle persone che si trovano in casa. Tremano infissi e cristalli e si hanno leggere oscillazioni di oggetti appesi. Le finestre sbattono.

V piuttosto forte Il terremoto è avvertito da tutti, sia in casa sia all’aperto, anche da persone addormentate. Si ha la caduta di oggetti.

VI forte Si iniziano ad avere leggere lesioni agli edifici.

VII molto forte Si hanno danni agli edifici. 5

VIII distruttiva Si ha la rovina parziale di qualche edificio, con qualche vittima isolata.

IX rovinosa Si ha la rovina totale di alcuni edifici e gravi lesioni in molti altri. Ci sono alcune vittime umane sparse, ma non numerose.

X disastrosa La maggior parte degli edifici crolla, le rotaie delle ferrovie si piegano e si hanno numerose fratture nel suolo.

XI molto disastrosa Soltanto pochi edifici rimangono in piedi. Lungo le fessure si registrano notevoli “scorrimenti” del suolo. Le rotaie vengono divelte. 8-8,5

XII catastrofica Distruzione di tutti gli edifici. Le onde sismiche divengono visibili. Gli oggetti vengono proiettati in aria.

VERSO LE COMPETENZE

Quando avviene un terremoto, ogni stazione sismica registra un sismogramma nel quale è evidente l’intervallo di tempo che separa l’arrivo delle onde P da quello delle onde S: quanto più piccolo è questo tempo, tanto più la stazione sismica si trova vicina all’epicentro. Per trasformare questi intervalli di tempo in distanze si usa un diagramma spazio/tempo e si ricavano le dromocrone, cioè le curve dei tempi di percorrenza delle onde sismiche. Osserva il diagramma e rispondi alle domande.

1. Quale delle due onde sismiche è più lenta?

2. Qual è la differenza di tempo in minuti tra l’arrivo delle due onde sismiche?

3. Quanto dista l’epicentro dalla stazione sismica?

2000 3000 4000 5000 distanza dall’epicentro (km) arrivo della prima onda S arrivo della prima onda P te mpo di pr op agazione (min)

1 Tab.

SCALA MERCALLI (GRADI)

TIPO DI SCOSSA

EFFETTI

SCALA RICHTER (MAGNITUDO)

3 LEZIONE L’ INTERNO DELLA TERRA

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Guarda il video e scrivi le risposte sul quaderno.

La formazione della Terra

1. Che cosa accadde all’interno della nebulosa planetaria?

2. Che cosa erano i planetesimali?

3. Quali furono le conseguenze del bombardamento di meteoriti che subì la Terra?

4. Quando iniziò il processo di riscaldamento della Terra?

5. Come si formarono gli strati che costituiscono la Terra?

ORA FERMA L’IMMAGINE!

Metti in pausa il video nei seguenti punti.

6. Metti nella sequenza corretta le immagini, partendo da quella che rappresenta l’evento più antico.

SI DICE CHE…

Nel nucleo della Terra non può esserci il fuoco

Per secoli i nostri antenati hanno immaginato che l’interno della Terra fosse cavo e ospitasse materiale fluido, incandescente e infuocato. Le ricerche compiute in campo geochimico e geofisico dimostrano invece che la parte più profonda del pianeta è costituita da un nocciolo solido, composto da una lega metallica a base di ferro, circondato da uno strato di materiale fluido. La temperatura all’interno del nucleo non supera i 5000 °C, ma è prossima a quella della superficie del Sole. Eppure i materiali della parte più interna della Terra non sono fusi perché le elevatissime pressioni raggiunte a questa profondità prevalgono sugli effetti della temperatura.

1 COME CONOSCIAMO

L’INTERNO DELLA TERRA

Noi umani siamo riusciti a raggiungere la superficie della Luna, lontana dalla Terra più di 300 000 km, e con le sonde spaziali stiamo esplorando zone lontanissime dello spazio, eppure conosciamo pochissimo dell’interno del nostro pianeta.

Anche i nostri antenati si chiedevano come fosse l’interno del pianeta sul quale vivevano e immaginavano che potesse ospitare straordinari mondi sotterranei oppure che contenesse un nucleo di fuoco che alimentava direttamente i vulcani.

Oggi, nonostante le tecnologie avanzate a nostra disposizione, è impossibile eseguire perforazioni nelle profondità della Terra, dove la pressione e le temperature sono elevatissime. Conosciamo direttamente la composizione delle rocce solo dei primi 10 km di profondità, grazie all’analisi dei campioni estratti durante le perforazioni petrolifere e gli scavi minerari. Le rocce formate per raffreddamento delle lave possono però fornire importanti informazioni a coloro che si occupano di geochimica, la scienza che studia la composizione dei materiali che formano la Terra.

La geochimica studia anche i frammenti rocciosi provenienti da altri corpi celesti, le meteoriti

Le meteoriti possono avere diversa composizione: le sideriti 1 a sono leghe di ferro e nichel, le sideroliti 1 b e le aeroliti 1 c sono ricche di ferro e magnesio. Le sideriti, in particolare, potrebbero avere la stessa composizione della parte più interna della Terra, dove si genera il campo magnetico terrestre.

I focolai magmatici da dove risalgono le lave si trovano a profondità diverse. Le rocce derivate dal raffreddamento di lave profonde della crosta sono scure, pesanti e ricche di elementi come ferro, calcio e magnesio. Al contrario, le rocce che si formano da lave più superficiali sono chiare e più leggere; inoltre sono ricche di silicio, alluminio, sodio e potassio.

Queste informazioni confermano che la crosta della Terra è formata da due strati di rocce a composizione diversa: uno profondo più denso e pesante, l’altro superficiale e più leggero.

Anche la sismologia, la scienza che studia le caratteristiche delle onde sismiche e il modo in cui queste si propagano nei materiali, ha fornito importanti informazioni sulla composizione interna della Terra, confermando l’esistenza di una struttura a strati concentrici 2

2 La propagazione delle onde sismiche all’interno della Terra.

1 Tre tipi di meteoriti.

La velocità di propagazione delle onde sismiche cambia a seconda della composizione e della densità delle rocce che attraversano: quanto più aumentano la densità e la rigidità dei materiali, tanto più aumenta la velocità delle onde sismiche.

A circa 3000 km di profondità la velocità delle onde S si riduce a 0: significa che è presente del materiale fluido.

Viaggio al centro della Terra

3 Il modello dell’interno della Terra.

Crosta

È l’involucro più esterno, costituito in gran parte da rocce “leggere” ricche di minerali contenenti silicio e alluminio. La crosta può essere di due tipi: crosta continentale, che forma la massa dei continenti e ha uno spessore medio di 30-40 km (ma arriva fino a 70 km sotto le grandi catene montuose), e crosta oceanica, che costituisce il pavimento degli oceani e ha uno spessore da 5 a 8 km.

2 UN MODELLO A GUSCI PER L’INTERNO DELLA TERRA

Grazie alle informazioni fornite dalla geochimica e dalla sismologia, si è potuto costruire un “modello” a involucri concentrici dell’interno della Terra 3 . I gusci che formano il pianeta (crosta , mantello e nucleo) hanno spessori differenti e sono costituiti da materiali diversi, con densità crescente man mano che si procede verso l’interno.

mantello inferiore nucleo esterno nucleo interno

3500 km

5155km

2900 km

Mantello

È l’involucro intermedio che si estende sotto la crosta, fino a una profondità di 2900 km.

Nucleo

Inizia a 2900 km di profondità e ha un raggio di quasi 3500 km. È formato da materiali ad altissima temperatura e molto densi, soprattutto leghe metalliche ricche di nichel, ferro e cobalto. Anche il nucleo è formato da due gusci concentrici: il nucleo esterno è allo stato fluido, il nucleo interno è solido. È nel nucleo che ha origine il campo magnetico della Terra.

Discontinuità di Gutenberg Separa il mantello dal nucleo esterno. La superficie si trova a circa 2900 km di profondità, dove le onde P subiscono una drastica riduzione della velocità, mentre le onde S non possono più propagarsi nei materiali sottostanti.

Discontinuità di Lehmann Separa il nucleo esterno dal nucleo interno. Si trova a 5155 km di profondità.

Le superfici di separazione tra un involucro e l’altro sono chiamate discontinuità:

• la discontinuità di Mohorovicic´ (o Moho) divide la crosta dal mantello;

• la discontinuità di Gutenberg divide il mantello dal nucleo esterno;

• la discontinuità di Lehmann separa il nucleo esterno dal nucleo interno.

Oltre alla distinzione tra crosta, mantello e nucleo, basata sulla composizione chimica dei materiali, sono stati individuati altri due strati che si differenziano per il diverso stato fisico dei materiali: la litosfera, costituita dai materiali solidi che formano la crosta e la parte superiore del mantello; l’astenosfera, che si estende sotto la litosfera ed è costituita dai materiali fluidi del mantello.

crosta oceanica

Discontinuità di Mohorovcˇic´ (Moho)

Separa la crosta dal mantello. Si trova a circa 50 km di profondità, dove le onde sismiche subiscono una brusca accelerazione a causa del cambiamento della composizione delle rocce passando dalla crosta al mantello.

Litosfera

crosta continentale mantello inferiore

mantello superiore

Comprende la crosta e la parte superiore del mantello: ha uno spessore di circa 70 km sotto i fondali oceanici, mentre supera i 100 km in corrispondenza delle aree continentali.

Astenosfera

È la parte sottostante del mantello, formata da materiali allo stato fluido composti da silicio, ferro e magnesio, che possono muoversi e deformarsi. Raggiunge uno spessore di 200-250 km.

FISSA I CONTENUTI ESSENZIALI

Abbina i termini con la definizione corretta.

1 Geochimica

2 Sideriti

3 Sismologia

4 Astenosfera

5 Moho

SCIENZE & MAT LA CURVA IPSOGRAFICA

a Scienza che studia la composizione dei materiali che formano la Terra.

b Superficie che separa la crosta dal mantello.

c È la parte sottostante del mantello, formata da materiali allo stato fluido composti da silicio, ferro e magnesio.

d Meteoriti formate da leghe di ferro.

e Scienza che studia le caratteristiche delle onde sismiche.

1: 2: 3: 4: 5:

SKILL BOOK

4 LEZIONE LA DERIVA DEI CONTINENTI

E LA TETTONICA A PLACCHE

FLIPPED CLASSROOM

Guarda il video e scrivi le risposte sul quaderno.

Oceani in espansione

1. Quali strutture si trovano sui fondali oceanici?

2. Come si forma la nuova crosta oceanica?

3. In quali aree della crosta oceanica si trovano le rocce più antiche?

E quelle più recenti?

4. Perché le rocce dei fondali sono magnetizzate?

5. In che modo le rocce della crosta oceanica registrano e conservano le periodiche inversioni del campo magnetico?

FERMA L’IMMAGINE!

Metti in pausa il video nel seguente punto.

6. Spiega come è stata realizzata la scala paleomagnetica e a che cosa serve.

1 I CONTINENTI SI SPOSTANO

Per secoli gli esseri umani hanno pensato che non vi fosse niente di più immutabile delle forme della superficie terrestre: montagne, oceani, isole erano lì dove erano sempre stati dal momento della loro formazione.

1 Alfred Wegener (1880-1930).

Quando però sono stati compiuti, nel corso del XVI secolo, i grandi viaggi di navigazione intorno al mondo e sono state disegnate le prime carte geografiche, ci si è accorti dell’incredibile corrispondenza che esiste, per esempio, tra i margini dell’Africa e quelli dell’America meridionale.

È stato allora che è nata l’ipotesi che i due continenti un tempo avessero fatto parte di un’unica massa continentale. Da queste osservazioni hanno preso forma le prime idee sui movimenti dei continenti.

Il primo a formulare una vera e propria teoria scientifica che spiegasse i movimenti dei continenti fu il meteorologo tedesco Alfred Wegener 1 . Egli raccolse numerose prove a sostegno di questa ipotesi, che in seguito è diventata la teoria della deriva dei continenti. Secondo la teoria, i continenti non sono mai rimasti fermi, ma anzi si sono mossi, determinando con i loro spostamenti l’apertura di nuovi oceani e il sollevamento di catene montuose.

Wegener sosteneva che, circa 250 milioni di anni fa, sarebbe esistito un unico “supercontinente”, la Pangea, circondato dall’oceano Panthalassa 2 . Successivamente, la Pangea si sarebbe fratturata in grandi blocchi continentali che, andando alla deriva come zattere sul mare, avrebbero raggiunto le posizioni dei continenti attuali.

ORA

Wegener presentò molte prove a sostegno della sua teoria:

• prove geologiche, riguardanti la composizione delle rocce che affiorano sulle coste dell’Africa e dell’America Meridionale;

• prove paleontologiche, riguardanti i fossili contenuti nelle rocce dei due continenti;

• prove paleoclimatiche, relative alle tracce lasciate da un’antichissima glaciazione avvenuta quando ancora i continenti erano uniti.

Tuttavia, quando fu presentata, la teoria della deriva dei continenti non ottenne il favore del mondo scientifico, molti sollevarono numerose critiche, soprattutto sulle forze capaci di mettere in movimento le masse continentali. La teoria è stata dimenticata per molti decenni finché, agli inizi degli anni Sessanta del secolo scorso, è stata ripresa per l’elaborazione della moderna teoria della tettonica a placche.

2 L’ESPANSIONE DEI FONDALI OCEANICI

Grazie alle informazioni raccolte dai sommergibili di profondità, dagli ecoscandagli e dai sonar, oggi possediamo dettagliate mappe dei fondali oceanici che rivelano la presenza di lunghe catene sottomarine di vulcani: sono le dorsali oceaniche

2

Ricostruzione delle masse continentali che formavano la Pangea.

I vulcani delle dorsali hanno un aspetto particolare: sono attraversati longitudinalmente da una lunga frattura (rift valley), dalla quale escono enormi quantità di magma proveniente dal mantello sottostante. Raffreddandosi, il magma forma nuovo fondo oceanico, da una parte e dall’altra della dorsale 3 . Queste nuove porzioni di fondo oceanico spingono lateralmente le rocce solidificate in precedenza, provocando l’allargamento del fondo degli oceani. Sulla base di questo processo, lo scienziato americano Harry Hess (1906-1969) ha elaborato una teoria nota come espansione dei fondali oceanici 4 .

4 Come si espandono i fondali oceanici. Il magma proveniente dal mantello fuoriesce da spaccature della crosta oceanica.

Giunto in superficie, il magma si raffredda, spinge lateralmente il materiale già presente e allarga il fondale oceanico.

magma in risalita

crosta oceanica

dorsale oceanica

crosta continentale

Panthalassa Pa n g e a

3 Frattura nel fondale oceanico.

I camini idrotermali

PERCORSI PLURIDISCIPLINARI

I FONDALI OCEANICI

placca eurasiatica

dorsale araboindiana

placca indoaustraliana

dorsale indo-antartica

In corrispondenza delle dorsali oceaniche vi è una continua risalita di magma dal mantello, che genera nuova crosta oceanica sui due lati della dorsale.

Se la produzione di nuova crosta oceanica è continua, deve esistere un luogo dove la crosta viene consumata e “riassorbita”, dal momento che il volume della Terra non cambia nel tempo. Questo avviene in corrispondenza delle fosse oceaniche, profonde fenditure dei fondali dove la crosta oceanica affonda e ritorna nel mantello.

dorsale di Reykjavík

La teoria dell’espansione dei fondali è stata ulteriormente confermata negli anni seguenti dagli studi sul magnetismo terrestre. In particolare, i dati sul magnetismo fossile delle rocce affioranti ai due lati della dorsale medio-atlantica hanno consentito di stabilire l’età della crosta oceanica dell’Oceano Atlantico: le rocce che formano il fondale hanno un’età compresa tra i 150 e i 200 milioni di anni; l’età aumenta progressivamente procedendo dalle dorsali alle coste dei continenti.

placca nordamericana

placca eurasiatica

dorsale medioatlantica

placca di Juan de Fuca

placca delle Filippine placca di Cocos

placca del Pacifico

placca adriatica

placca egea placca turca

3 LE PLACCHE LITOSFERICHE

placca caraibica

A differenza di quanto ipotizzato da Wegener, secondo la teoria della tettonica a placche a muoversi non sono i continenti, bensì le placche 5 SKILL BOOK

Margini divergenti

placca arabica

placca africana

La scoperta dell’espansione dei fondali oceanici, insieme a molte delle idee di Wegener, sono state riprese dalla moderna teoria della tettonica a placche. Formulata alla fine degli anni Sessanta del secolo scorso, questa teoria spiega gli spostamenti dei continenti e le deformazioni della crosta terrestre attribuendoli ai movimenti delle placche (o zolle).

placca sudamericana

Le placche sono porzioni di litosfera che si muovono sullo strato di rocce fluide dell’astenosfera.

placca di Nazca

dorsale pacifica orientale

placca antartica

b) Margini convergenti

placca della Nuova Scozia

dorsale indiana occidentale

c) Margini trascorrenti

placca africana arabica

a) Margini divergenti

placca antartica

b) Margini convergenti

placca della Nuova Scozia

dorsale indiana occidentale

c) Margini trascorrenti

La litosfera è suddivisa in circa 20 placche, grandi e piccole, ciascuna delle quali si muove rispetto a quelle vicine. Due placche a contatto tra loro possono allontanarsi, scontrarsi o scorrere l’una accanto all’altra. In base ai movimenti reciproci delle placche i loro margini, cioè i bordi che le delimitano, possono essere:

• divergenti, quando le placche si allontanano, come accade lungo le dorsali oceaniche;

• convergenti, quando le placche si scontrano, come avviene lungo le fosse oceaniche o in corrispondenza delle catene montuose;

• trascorrenti, quando le placche scivolano l’una rispetto all’altra lungo una faglia.

La teoria della tettonica a placche costituisce una grande rivoluzione in geologia: oggi si ritiene che i movimenti reciproci delle placche litosferiche siano la causa principale dei fenomeni vulcanici e sismici, della formazione delle catene montuose e delle isole vulcaniche. Anche la particolare disposizione dei vulcani e degli ipocentri dei terremoti nonché l’andamento delle catene montuose corrispondono ai margini delle placche litosferiche: è proprio qui, infatti, che si concentrano i movimenti delle placche (si allontanano, si scontrano oppure scorrono l’una accanto all’altra).

4 IL “MOTORE” DELLE PLACCHE

I margini delle placche

6 Modello delle celle convettive.

Che cosa fa muovere le placche? La Terra possiede un’energia termica interna che si manifesta in tanti modi diversi: eruzioni vulcaniche, sorgenti di acqua calda, temperature elevate nei pozzi e nelle miniere. Anche le gigantesche forze che mettono in movimento le placche litosferiche sono manifestazioni di questa energia. Scendendo nelle profondità della crosta terrestre, infatti, si registra un progressivo aumento della temperatura, mediamente di 3 °C ogni 100 m. Tuttavia, si ritiene che all’interno della Terra la temperatura non superi i 5400 °C. Il calore proveniente dall’interno della Terra si propaga nelle rocce per conduzione e convezione: il passaggio del calore per conduzione è molto lento perché le rocce non sono buone conduttrici; la convezione, che coinvolge i materiali fluidi, è invece un processo di trasporto di calore più rapido e imponente. Studi geologici ipotizzano che nell’astenosfera esistano numerose celle convettive, enormi masse di magma incandescente che risalgono in corrispondenza delle dorsali oceaniche e si spostano verso le fosse oceaniche, trascinando nel loro movimento le placche litosferiche 6 nucleo interno solido nucleo esterno fluido

FISSA I CONTENUTI ESSENZIALI

Segna con una crocetta se vero (V) o falso (F).

crosta oceanica crosta continentale zona di subduzione mantello superiore dorsale mantello inferiore

1. Alfred Wegener propose la teoria della deriva dei continenti.

2. Il termine Pangea significa “tutto mare”.

4. Le principali placche tettoniche sono circa 40.

5. Il motore della tettonica delle placche sono le celle convettive.

3. La teoria più recente, riguardo i movimenti interni alla Terra, è quella della tettonica delle placche.

visual

DOVE SI MUOVONO LE PLACCHE

le placche sono in continuo movimento, ma le principali interazioni tra di esse avvengono lungo i loro margini. È proprio qui che si formano nuove catene montuose, si aprono gli oceani e si concentrano gran parte dei vulcani attivi e dei

arco vulcanico insulare

MARGINI CONVERGENTI

crosta oceanica

litosfera oceanica in subduzione

100 km

astenosfera fusione parziale fossa oceanica

La cordigliera delle Ande è un arco vulcanico continentale.

MARGINI CONVERGENTI

TRA UNA PLACCA OCEANICA

E UNA PLACCA CONTINENTALE

litosfera

crosta continentale

TRA DUE PLACCHE OCEANICHE

Lungo due margini convergenti, la litosfera viene trascinata in profondità da una placca che si flette sotto un’altra (subduzione). Quando lo scontro avviene tra due placche oceaniche, una delle due affonda sotto l’altra, determinando la formazione di una fossa molto profonda. A circa 700 km di profondità, le rocce fondono e risalgono in superficie formando dei vulcani sottomarini che, emergendo, danno origine a un arco vulcanico insulare.

Quando una placca oceanica si scontra con una placca continentale, la prima, formata da rocce più pesanti, si immerge sotto la seconda. Si origina una fossa a ridosso del continente; la placca che si immerge fonde e il magma che risale forma un arco vulcanico continentale, cioè un allineamento di vulcani sul margine esterno del continente.

Il Giappone è un arco vulcanico insulare.

crosta oceanica fossa oceanica

100 km

astenosfera litosfera oceanica in subduzione

arco vulcanico continentale

litosfera fusione parziale

catena montuosa

litosfera continentale

100 km

MARGINI DIVERGENTI

Lungo i margini divergenti avviene l’allontanamento tra due placche e si forma nuova crosta oceanica. Lungo le dorsali oceaniche, dove il fondo oceanico è in espansione, si localizzano numerosi terremoti.

litosfera continentale

astenosfera

L’Islanda si trova in corrispondenza del margine divergente della dorsale medio-atlantica.

MARGINI CONVERGENTI TRA DUE PLACCHE CONTINENTALI

Quando la collisione si verifica tra due placche continentali, nessuna delle due può immergersi completamente sotto l’altra. I margini delle placche si scontrano e vengono sollevati, determinando la formazione di una catena montuosa. Questo processo, che si è ripetuto molte volte sulla superficie della Terra, è chiamato orogenesi

La catena dell’Himalaya è il risultato della collisione tra due placche continentali.

crosta continentale

crosta oceanica

astenosfera

dorsale oceanica fossa oceanica

magma in risalita

MARGINI TRASCORRENTI

Le placche possono anche muoversi scivolando le une accanto alle altre lungo margini trascorrenti, senza formazione o riassorbimento di crosta.

La faglia di San Andreas, in California, è il margine trascorrente tra la placca nordamericana e quella del Pacifico.

5 LEZIONE I FOSSILI

FLIPPED CLASSROOM

Guarda il video e scrivi le risposte sul quaderno.

Come si formano i fossili

Esistono solo fossili di animali

La paleobotanica è il settore della paleontologia che si occupa dello studio delle alghe, delle piante e delle loro parti fossili conservate all’interno dei sedimenti. Nelle rocce è possibile ritrovare fossili di tronchi, rami, foglie, pollini, spore. Anche i fiori possono fossilizzare, quando a conservarli sono particolari materiali naturali come l’ambra, una resina prodotta da piante di milioni di anni fa, che, dopo averli inglobati, indurisce e forma una specie di astuccio protettivo.

1. In quali ambienti si ha la maggior probabilità che avvengano i processi di fossilizzazione?

2. Che cosa può accadere a un organismo dopo la sua morte?

3. Quali sono le fasi del processo di fossilizzazione?

4. In che modo i fossili sono portati in superficie?

Metti in pausa il video nei seguenti punti.

5. Indica quale immagine rappresenta il modello interno dell’ammonite e quale il modello esterno.

6. Quali informazioni possono fornire i due tipi di fossili?

1 ORGANISMI DI OGGI E ORGANISMI

DEL PASSATO

Gli organismi animali e vegetali che vedi intorno a te sono sempre stati gli stessi anche milioni di anni fa? Una risposta a questa domanda ci viene fornita dai fossili.

I fossili sono resti, impronte o tracce di organismi vissuti nel passato, conservati all’interno delle rocce.

I fossili possono essere considerati delle vere e proprie “fotografie” delle forme di vita che popolavano la Terra milioni di anni fa. I fossili contenuti nelle rocce più recenti hanno maggiori somiglianze con gli organismi attuali, mentre quelli conservati nelle rocce più antiche ci mostrano organismi spesso molto diversi da quelli che conosciamo e che oggi non esistono più. Questo fatto è una delle prove più convincenti che gli organismi non sono sempre stati gli stessi, ma si sono trasformati nel tempo attraverso modificazioni successive.

La paleontologia è la scienza che studia i fossili e, per mezzo di essi, ricostruisce la storia della vita sulla Terra.

ORA FERMA L’IMMAGINE!

SI DICE CHE…

2 LA FOSSILIZZAZIONE

Se vogliamo avere qualche possibilità di trovare dei fossili, dobbiamo cercarli all’interno delle rocce sedimentarie, particolari tipi di rocce che si formano per accumulo e successiva compattazione di frammenti di rocce preesistenti.

La fossilizzazione è quell’insieme di processi che permettono la conservazione del resto, animale o vegetale, all'interno delle rocce.

La fossilizzazione è un processo molto raro e perché ciò si verifichi sono necessarie alcune condizioni 1 :

• seppellimento rapido: tanto più rapidamente l’organismo viene sottratto all’azione degli agenti chimici, fisici e biologici, tanto più ha la possibilità di conservarsi;

• granulometria: sedimenti come sabbia e argilla sono abbastanza fini da non danneggiare gli organismi e da conservare anche i più piccoli particolari;

• condizioni ambientali: l’ambiente acquatico è il più favorevole alla fossilizzazione rispetto a quello terrestre, perché la sedimentazione è rapida e costante, mentre la superficie terreste è prevalentemente sede di erosione.

2. Deposizione

1 Dalla morte dell’ organismo all’ affioramento del fossile.

3. Fossilizzazione

Se la deposizione di sedimenti (per esempio sabbia e argilla) è abbondante, le spoglie vengono rapidamente sepolte e preservate dalla distruzione.

1. Morte dell’organismo

Le spoglie degli animali morti cadono sul terreno o sul fondo del mare, di un lago, di uno stagno.

Nel corso del tempo i sedimenti si trasformano in rocce sedimentarie compatte. I resti degli organismi subiscono profonde trasformazioni e le parti più dure e resistenti diventano fossili.

Anche la composizione stessa degli organismi gioca un ruolo fondamentale nel processo di fossilizzazione. Le parti molli degli organismi vengono attaccate da altri esseri viventi, in particolare batteri, che decompongono i loro tessuti; le parti dure del corpo, come i gusci, le ossa e i denti o il legno delle piante resistono più a lungo. Esistono quattro tipi di fossili: resti originali, resti sostituiti, calchi e tracce. I resti originali sono fossili di intere parti del corpo che si sono conservate a temperature molto fredde, per esempio all’interno dei ghiacci della Siberia, oppure perché sono le parti più resistenti, come il carapace di una tartaruga 2 o le conchiglie che sono state sepolte molto rapidamente e non sono state attaccate da agenti chimici e biologici, oppure perché gli organismi sono stati inglobati in gocce di resina.

4. Affioramento Successivi eventi geologici, per esempio il sollevamento della crosta terrestre o un’intensa erosione, possono fare affiorare i fossili.

2 Tartaruga fossile ritrovata in Marocco.

3 Ammonite mineralizzata.

4 Calco fossile di trilobiti, artropodi del Paleozoico.

5 Calco interno di una conchiglia.

6 Impronte fossili ritrovate nel Parco Nazionale del Grand Canyon.

I resti sostituiti sono fossili in cui la sostanza organica che formava l’organismo è stata sostituita da sali minerali presenti nell’acqua che li ha sepolti. Il fossile mantiene l’aspetto dell’organismo in vita ma è riempito da altri minerali, per esempio la pirite 3

Quando la sostanza organica viene distrutta le parti dure possono lasciare un calco esterno 4 , cioè un’impronta della loro struttura nei sedimenti che li avvolgono; quando i sedimenti si accumulano all’interno della cavità che si crea dopo la decomposizione delle parti molli, per esempio all’interno di un bivalve, si forma un calco interno dell’organismo che ne riproduce la struttura interna 5

Animali in movimento possono lasciare tracce del loro spostamento sui fondali marini o lacustri, oppure nel fango che si conservano in seguito al consolidamento dei sedimenti. Nelle rocce sedimentarie, soprattutto quelle a granulometria più fine, sono state trovate orme di dinosauri, altri rettili e anfibi 6

3 I METODI PER DATARE LE ROCCE

La geologia storica si occupa di ricostruire le tappe della storia della Terra utilizzando i “materiali” di cui è fatto il pianeta, cioè le rocce e i fossili che contengono. Questa disciplina utilizza due metodi diversi: la datazione relativa e la datazione assoluta. I fossili rappresentano un valido strumento per attribuire un’età alle rocce nelle quali sono contenuti. Come anticipato, essi si formano in prevalenza nelle rocce sedimentarie che hanno una caratteristica: essere organizzate in strati. In una successione verticale di strati di rocce sedimentarie, gli strati alla base si sono formati prima di quelli che stanno sopra. In base allo stesso principio, anche i fossili contenuti negli strati inferiori della roccia sono più antichi di quelli presenti negli strati superiori 7 Questo metodo di datazione, che utilizza la sequenza delle rocce sedimentarie e il loro contenuto in fossili, è chiamato datazione relativa . Il metodo permette di stabilire l’età relativa di rocce e fossili, cioè quali sono i più antichi e quali i più recenti, ma non di determinare l’età precisa della loro formazione.

7 I fossili dello strato C sono più antichi di quelli dello strato D ma più recenti di quelli dello strato B.

strati più recenti

strati più antichi

I metodi radiometrici di datazione assoluta permettono di stabilire con una certa precisione l’età di formazione di rocce e fossili in base alla quantità di isotopi radioattivi residui che contengono. Alcuni elementi, infatti, per raggiungere una maggiore stabilità chimica, emettono particolari tipi di radiazioni, trasformandosi in altri elementi più stabili attraverso un processo chiamato decadimento radioattivo. Misurando il rapporto tra la quantità di isotopo originaria e la quantità dell’elemento stabile non più radioattivo è possibile calcolare il tempo che intercorre dal momento della formazione della roccia a oggi.

4 LA SCALA DEI TEMPI GEOLOGICI

La grande varietà di informazioni sui fossili raccolte dalla paleontologia ha permesso di stabilire che l’età della Terra è di circa 4,6 miliardi di anni e che le prime forme di vita comparvero circa 3,5 miliardi di anni fa 8

La storia della Terra, dalla sua formazione fino ai giorni nostri, è stata divisa in spazi temporali di diversa durata: gli eoni , più lunghi, divisi a loro volta in ere , ciascuna delle quali è suddivisa in periodi Il Precambriano ha inizio circa 4,6 miliardi di anni fa, con la formazione della prima crosta terrestre, e si conclude 542 milioni di anni fa quando i mari si popolano di organismi con guscio rigido che diventeranno i primi veri fossili. Il Precambriano è suddiviso nei tre eoni: Adeano, Archeano e Proterozoico.

L’eone successivo è il Fanerozoico, caratterizzato da abbondante vita animale e vegetale. I nomi delle tre ere in cui è suddiviso sono:

• era paleozoica (da 542 milioni a 252 milioni di anni fa);

• era mesozoica (da 252 a 65 milioni di anni fa);

• era cenozoica (da 65 milioni di anni fa a oggi).

VERSO LE COMPETENZE

Leggi e interpreta la scala dei tempi geologici.

1. In quali eoni è suddiviso il Precambriano?

2. Quante sono le ere geologiche?

3. In quale eone ha avuto origine la Terra?

4. In quale eone sono comparse le prime forme di vita?

Quaternario

Terziario

Cretaceo

Giurassico

Triassico

Permiano

Carbonifero Devoniano Siluriano

8 La scala dei tempi geologici.

RIPASSA I CONTENUTI ESSENZIALI

1 Completa la mappa con le parole chiave mancanti.

crosta oceanica - magma - mantello - margini - placche - trascorrenti - vulcani

comprende la parte superiore del è costituita da 1. LA

dove si trova la maggior parte dei

6. astenosfera grazie alla risalita del

spostandosi lungo i

dove si originano i 13. terremoti che possono essere

9. divergenti

convergenti

2 Inserisci accanto a ogni definizione il numero che corrisponde alla parola chiave usata nella mappa.

a. Zona al di sotto della litosfera formata da materiali parzialmente fusi.

b. Sono spaccature della crosta terrestre dove c’è fuoriuscita di magma.

c. Sono vibrazioni prodotte da una brusca liberazione di energia.

d. Forma i fondali oceanici.

e. È separato dalla crosta dalla discontinuità di Mohorovicˇic´.

CON LA MAPPA

3. crosta continentale

è divisa in 20

che si muovono sulla

LITOSFERA

CON LA SINTESI

1 LEZIONE I VULCANI

Un vulcano è una spaccatura della crosta terrestre dalla quale fuoriescono materiali fusi che provengono dall’interno della Terra. Un vulcano è costituito dalla struttura esterna chiamata edificio vulcanico, dal focolaio magmatico, dove si raccoglie il magma, dal camino vulcanico, il condotto lungo il quale il magma sale in superficie, e dal cratere. Quando il magma fuoriesce dal cratere diventa lava. Le lave basiche contengono ridotte quantità di silicati e sono molto fluide: generano eruzioni effusive e danno origine a vulcani con pendii poco inclinati, chiamati vulcani a scudo. Le lave acide contengono grandi quantità di silicati e danno origine a eruzioni esplosive, accompagnate da grandi emissioni di gas e materiali piroclastici. I materiali eruttati si accumulano e formano vulcani con pendii molto inclinati, chiamati strato-vulcani. I vulcani lineari sono caratterizzati da una fessura allungata da cui esce la lava.

2 LEZIONE I TERREMOTI

Le fratture lungo le quali si muovono i blocchi rocciosi che formano la litosfera si chiamano faglie.

Un terremoto è una rapida vibrazione del terreno generata dalla liberazione di energia accumulata nelle rocce.

Il punto in profondità dove si libera l’energia è l’ipocentro; il punto in superficie terrestre posto sulla sua verticale è l’epicentro.

Se l’epicentro si trova sul fondale marino si origina un maremoto, cioè un’onda anomala di dimensioni eccezionali.

L’energia del terremoto si propaga sotto forma di onde sismiche Le onde P, o onde primarie, si propagano nei solidi, nei liquidi e nei gas; le onde S, o onde secondarie, si propagano dopo le onde P e possono attraversare solo i solidi. Le onde superficiali si generano dall’epicentro e provocano i danni maggiori. Lo strumento che registra le onde sismiche è il sismografo

La scala più usata per la misura dei terremoti è la scala Richter, che considera la magnitudo, cioè la quantità di energia liberata da un terremoto; la scala Mercalli, invece, misura l’intensità, cioè gli effetti di un terremoto sugli edifici, le persone e il territorio.

epicentro

ipocentro

onde sismiche faglia

3 LEZIONE L’INTERNO DELLA TERRA

L’interno della Terra ha una struttura a involucri concentrici di diversa composizione chimica. La crosta, più esterna, è costituita da rocce ricche di silicio e alluminio. Il mantello è costituito da rocce più pesanti e parzialmente fuse, ricche di ferro e magnesio. Il nucleo è costituito da materiali ad altissima temperatura e molto densi. Il nucleo interno è solido, il nucleo esterno è fluido. La discontinuità di Mohorovicˇic´ divide la crosta dal mantello. La discontinuità di Gutenberg divide il mantello dal nucleo esterno. La discontinuità di Lehmann divide il nucleo esterno da quello interno.

In base al diverso stato fisico dei materiali si possono distinguere due altri strati superficiali: la litosfera, solida, e l’astenosfera, fluida.

4 LEZIONE LA DERIVA DEI CONTINENTI

E LA TETTONICA A PLACCHE

Secondo la teoria della deriva dei continenti, di Alfred Wegener, circa 250 milioni di anni fa, i continenti erano uniti in una massa continentale, la Pangea, circondata da un unico oceano, la Panthalassa. In seguito la Pangea si è divisa in blocchi continentali, che si sono allontanati gli uni dagli altri formando gli attuali continenti. Secondo la teoria dell’espansione dei fondali oceanici, di Herry Hess, il magma che fuoriesce dai vulcani delle dorsali si raffredda e forma nuova crosta oceanica; contemporaneamente, la vecchia crosta affonda nel mantello in corrispondenza delle fosse oceaniche, fonde e torna a essere magma. La teoria della tettonica a placche, riprende e integra le due teorie, affermando che la litosfera è divisa in 20 placche in continuo movimento lungo margini che le delimitano. Questi possono essere: divergenti, quando le placche si allontanano l’una dall’altra; convergenti, quando le placche si scontrano; trascorrenti, quando le placche si muovono scivolando l’una accanto all’altra. Le placche sono messe in movimento dalle celle convettive, enormi masse di magma che risalgono in corrispondenza delle dorsali oceaniche.

5 LEZIONE I FOSSILI

I fossili sono i resti o le tracce di un organismo, animale o vegetale, vissuto nel passato che si sono conservati all’interno delle rocce sedimentarie. Il processo di formazione di un fossile è detto fossilizzazione. Il metodo di datazione relativa stabilisce quali sono i fossili più antichi in una successione di strati di rocce; quello di datazione assoluta permette di stabilire l’età di formazione del fossile. Grazie ai fossili è stata costruita la scala dei tempi geologici, che divide la storia della Terra in eoni, ere e periodi

1 LEZIONE I VULCANI

1 Scegli la soluzione corretta.

a. Le manifestazioni vulcaniche che formano incrostazioni di zolfo sulla bocca della fumarola si chiamano: 1 mofete.

2 geyser. 3 solfatare. 4 soffioni.

b. Gli strato-vulcani:

1 sono formati da lave acide.

2 hanno solo eruzioni effusive.

3 hanno i fianchi poco scoscesi. 4 eruttano lave basiche.

c. L’edificio vulcanico:

1 non è visibile in superficie.

2 è la costruzione esterna e superficiale del vulcano.

3 è il condotto lungo cui risale il magma.

4 è la parte superiore del camino vulcanico.

2 Completa le frasi con i termini corretti.

a. Durante la risalita nel il magma può fuoriuscire da crateri secondari.

b. In un vulcano la lava fuoriesce da una fessura allungata che si apre nella crosta.

c. Durante la fase finale della vita di un vulcano si possono verificare fenomeni vulcanici

d. I sono emissioni violente continue di vapore acqueo ad alta pressione.

3 Sottolinea il termine corretto tra i due proposti.

a. Le eruzioni esplosive contengono lave basiche/ acide.

b. Il camino vulcanico è la zona di risalita/ discesa del magma.

c. Quando una fumarola riduce la sua attività diventa una solfatara/mofeta.

d. I geyser sono getti di acqua bollente regolari/ irregolari.

e. Un vulcano temporaneamente non attivo si dice dormiente/quiescente.

LEZIONE I TERREMOTI

2

4 Abbina i termini con la definizione corretta.

1. Faglia

2. Epicentro

3. Onde P

4. Onde S

a Provocano oscillazioni perpendicolari alla direzione della propagazione.

b Punto della superficie terrestre posto sulla verticale dell’ipocentro.

c Provocano movimento di compressione e dilatazione.

d Frattura della crosta terrestre lungo la quale due blocchi rocciosi si spostano reciprocamente.

1. 2. 3. 4.

5 Scegli la soluzione corretta.

a. Il tracciato che rappresenta le onde sismiche è detto: 1 sismografo. 2 sismogramma. 3 magnitudo. 4 intensità.

b. Le onde sismiche che causano i maggiori danni agli edifici sono le onde: 1 P. 2 S. 3 superficiali. 4 di volume.

6 Osserva il disegno e inserisci accanto a ogni termine il numero corrispondente.

Rigetto faglia inversa faglia diretta 2 5 6 1 3 4

a. Piano di faglia

c.

3 LEZIONE L’INTERNO DELLA TERRA

7 Scegli la soluzione corretta.

a. La scienza che studia la composizione dei materiali che formano la Terra è:

1 la geologia.

2 la geochimica.

3 la paleontologia.

4 la vulcanologia.

b. Le meteoriti forniscono informazioni riguardo:

1 alla composizione interna alla Terra.

2 alla struttura dei vulcani.

3 alla forma della Terra.

4 alla composizione chimica di altri pianeti.

c. Qual è la sequenza corretta delle discontinuità dalla più esterna alla più interna?

1 Lehman - Gutenberg - Moho.

2 Lehman - Moho - Gutenberg.

3 Moho - Lehman - Gutenberg.

4 Moho - Gutenberg - Lehman.

d. La propagazione delle onde sismiche è studiata dalla:

1 vulcanologia.

2 geochimica.

3 fisica.

4 sismologia.

8 Abbina i termini con la definizione corretta.

1. Astenosfera

2. Mantello

3. Litosfera

4. Nucleo esterno

a È l’involucro che si estende sotto la crosta.

b È la parte sottostante del mantello, formata da materiali parzialmente allo stato fluido.

c È la parte del nucleo allo stato fluido.

d Comprende la crosta e la parte superiore del mantello.

1. 2. 3. 4.

4

LEZIONE LA DERIVA DEI CONTINENTI E LA TETTONICA A PLACCHE

9 Sottolinea le parole sbagliate presenti nel brano.

Wegener sosteneva che, circa 250 miliardi di anni fa, sarebbe esistito un “super-continente”, chiamata Panthalassa, circondato dall’oceano Pangea. Successivamente il super-continente si sarebbe fratturato in grandi blocchi oceanici che, andando alla deriva come zattere sul mare, avrebbero raggiunto le posizioni delle isole attuali.

10 Segna con una crocetta se vero (V) o falso (F).

a. Hess propose la teoria della tettonica delle placche.

b. La teoria di Hess fu proposta dopo la scoperta delle dorsali oceaniche.

c. In corrispondenza delle dorsali avviene uno scontro tra placche.

d. Il magma eruttato dalle dorsali oceaniche spinge il materiale già presente e allarga il fondale oceanico.

5

LEZIONE I FOSSILI

11 Sottolinea il termine corretto tra i due proposti.

a. I minerali/fossili sono resti, impronte o tracce di organismi vissuti nel passato, conservati all’interno delle rocce.

b. I fossili si possono trovare all’interno delle rocce sedimentarie/metamorfiche

c. Il modello interno/esterno di un organismo fossilizzato prende il nome di calco.

12 Segna con una crocetta se vero (V) o falso (F).

a. La datazione assoluta è realizzata grazie all’utilizzo di isotopi radioattivi.

b. L’Adeano è un periodo.

c. L’era geologica più recente è il Cenozoico.

d. La geologia storica ricostruisce le tappe della vita della Terra.

INDIVIDUARE CARATTERISTICHE E SPIEGARE

1 Osserva i disegni e rispondi alle domande.

a b

a. Quale disegno rappresenta il profilo di un vulcano che emette lava molto fluida?

b. Quale dei due vulcani avrà un’eruzione esplosiva?

c. Come si chiamano le due tipologie di vulcani raffigurate?

c. Che cosa è successo, in seguito, alle masse continentali?

d. Perché questa spiegazione non è ritenuta valida?

INTERPRETARE E COMMENTARE UN MODELLO

3 Attribuisci il nome corretto al tipo di onda sismica illustrato nelle immagini e completa le frasi.

d. Sai fare alcuni esempi di questi tipi di vulcani?

RICONOSCERE MODELLI E SPIEGARE

2 Osserva il disegno e rispondi alle domande.

a. Che cosa mostra l’immagine?

b. Quale studioso ha ideato questa ricostruzione?

a. Le onde P si propagano per dei materiali attraversati.

b. Le onde arrivano al sismografo dopo le onde longitudinali.

c. Le onde superficiali si propagano in maniera nei materiali della superficie terrestre.

INTERPRETARE GRAFICI

4 Osserva il grafico e rispondi alle domande.

a. Quali sono le velocità delle onde S e delle onde P a 1000 km di profondità?

ELABORARE INFORMAZIONI DA UN TESTO E RICERCARE INFORMAZIONI

6 Leggi il brano.

b. A quale profondità la velocità di entrambe le onde si riduce bruscamente? Qual è la causa di questo fenomeno?

IL NUCLEO INTERNO DELLA TERRA RUOTA PIÙ LENTAMENTE?

c. Che cosa accade alle onde S quando raggiungono la profondità di circa 5000 km?

METTERE IN RELAZIONE

5 Rispondi alle domande.

a. Che cosa rappresenta il disegno?

b. Per quale tipo di datazione si usa questa rappresentazione?

c. Qual è la successione temporale degli strati rappresentati?

Secondo i dati sulle onde sismiche degli ultimi 26 anni, sembra che dal 2009 il nucleo interno della Terra giri più lentamente: che cosa significa? Fino a oggi si riteneva che il centro della Terra ruotasse a una velocità decisamente maggiore rispetto al resto del pianeta. Quel che sappiamo sulle profondità terrestri non deriva dallo studio di campioni raccolti direttamente a migliaia di kilometri sotto i nostri piedi, ma dall’analisi di magma e onde sismiche. È proprio studiando i tempi di percorrenza delle onde sismiche che a metà degli anni Novanta Xiaodong Song, uno degli autori del nuovo studio, aveva teorizzato insieme ad altri colleghi che il nucleo interno della Terra ruotasse a una velocità maggiore rispetto al mantello, stimata recentemente in 1/10 di grado in più all’anno. Non tutto il mondo scientifico è d’accordo perché ritiene che le differenze nei tempi di percorrenza delle onde sismiche siano dovute ai cambiamenti fisici nella superficie del nucleo interno. Il nuovo studio ha analizzato i terremoti dal 1995 al 2021, e scoperto che la “super rotazione” del nucleo interno avrebbe iniziato a rallentare attorno al 2009, e potrebbe ora essere inferiore a quella del mantello. Se così fosse, starebbe probabilmente accadendo qualcosa alle forze magnetiche e gravitazionali che guidano la rotazione del nucleo interno.

Rispondi alle domande e svolgi le attività proposte, da solo o in gruppo con i tuoi compagni.

Che cos’è la super rotazione del nucleo terrestre? Che cosa afferma lo studio del 2009 sulla velocità di rotazione del nucleo terrestre?

Se il nucleo rallentasse quali potrebbero essere le conseguenze?

DIGITAL SKILLS

Ricerca in rete informazioni sulla perforazione profonda eseguita nella penisola di Kola e sul progetto Mohole.

strati più recenti

EARTHQUAKES

An earthquake is a vibration on the Earth’s surface. An earthquake can be very strong and cause a lot of damage and destruction. The hypocentre is where vibrations, called seismic waves, begin, deep down inside the Earth. In the hypocentre, there is a sharp movement of a rocky mass along a fracture called a fault. The rocks push against each other along this fracture. The energy that this movement releases goes to the Earth’s surface. The point at which it reaches the surface is called the epicentre and shock waves spread out from there. If an earthquake is very light, people do not feel it. Only instruments, called seismographs, can pick it up

Moving plates which slide along great faults in the Earth’s crust cause the strongest earthquakes.

The Earth’s crust is divided into plates which are always moving very slowly. This movement pushes and compresses rocks. The force deforms the rocks and so, in time, these large rock masses build up a lot of energy. When the compression force is more than “ breaking load”, the rocks suddenly break and all the energy inside is released in the form of seismic waves.

Earthquakes happen frequently in areas where there are large faults along the Earth’s crust. Volcanic eruptions can also cause earthquakes.

Listening

lossario

COMPREHENSION EXERCISES

the words.

3 Fault

4 Seismic waves

5 Seismograph

Deep 1 Hypocentre 2 Epicentre

P ICK IT UP raccogliere BREAKING LOAD carico di rottura

Profonda frattura in seguito a un terremoto.

LA COMPOSIZIONE DELLA LITOSFERA

BUONE NOTIZIE per il futuro!

L’ETÀ DEL RICICLO

Il riciclo dei metalli non è un’invenzione dei nostri tempi: scoperte archeologiche recenti dimostrano che già i metallurghi di 3000 anni fa raccoglievano attrezzi rotti e armi spezzate in bronzo per rifonderlo e ottenere metallo subito disponibile per creare nuovi oggetti. Oggi come allora, sono due i problemi legati alle risorse minerarie: i giacimenti non sono distribuiti in maniera uniforme, ma si concentrano solo in alcune aree della crosta; inoltre, sono esauribili in quanto, una volta sfruttati, impiegano milioni di anni per potersi ricostituire. L’alluminio è un metallo leggero, dotato di un’elevata conducibilità termica ed elettrica, duttile e malleabile, e per queste caratteristiche è utilizzato per produrre un numero infinito di oggetti, nel settore dei trasporti, delle costruzioni, dell’arredo, dell’imballaggio, delle macchine industriali e dell’elettronica. Si ottiene dalla bauxite, una roccia rossa che per essere estratta richiede notevoli quantità di energia. L’alluminio ha dimostrato di essere il più green tra i metalli: è riciclabile al 100% con bassi costi industriali, una caratteristica che ne rende il riciclo estremamente vantaggioso per l’ambiente, l’economia e l’energia. Oggi circa il 50% di tutto l’alluminio prodotto in Europa deriva da materiale riciclato.

Parole per capire

Bronzo • È una lega di rame e stagno, quest’ultimo presente in quantità variabili dall’1,25% fino al 20%; è più resistente del rame, più facilmente fondibile e possiede un’elevata resistenza alla corrosione da parte degli agenti atmosferici.

Bauxite • Roccia sedimentaria dall’aspetto terroso, di colore variabile da bianco a rosso bruno. È formata da una miscela di idrossidi di alluminio e ossidi di ferro. La roccia prende il nome dalla località di Les-Baux, nel Sud della Francia, dove sono state aperte le prime miniere nel 1822.

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1 LEZIONE I MINERALI

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Esplora l’oggetto interattivo e scrivi le risposte sul quaderno.

La classificazione dei minerali

1. Quali sono i minerali non silicati?

2. Qual è l’importanza industriale degli idrossidi?

3. Che cosa si estrae dal cinabro?

4. Perché oro, argento e zolfo vengono classificati come elementi nativi?

5. Come viene classificato il minerale salgemma, meglio conosciuto come “sale da cucina”?

1 UNA CROSTA DI POCHI ELEMENTI

La crosta terrestre, che forma la parte superiore della litosfera, è di vitale importanza per le attività umane, perché fornisce una grande quantità di risorse: dai minerali utili, alle rocce da costruzione, alle risorse energetiche come petrolio e carbone. Più del 90% della crosta è costituito fondamentalmente da otto tipi di atomi soltanto, cioè da una parte molto piccola dei 92 elementi presenti in natura. L’ossigeno costituisce quasi la metà del peso della crosta terrestre; il resto è costituito quasi completamente da silicio, alluminio, ferro, calcio, sodio, potassio e magnesio 1 .

1

Gli elementi chimici

più abbondanti nella

crosta terrestre

Gli elementi chimici che formano la crosta terrestre si trovano raramente da soli, cioè allo stato puro. Quasi sempre sono combinati tra loro a costituire dei composti inorganici: i minerali.

altri 2,1%

magnesio (Mg) 2,1%

potassio (K) 2,5%

sodio (Na) 2,8%

calcio (Ca) 3,5%

ferro (Fe) 5,0%

alluminio (Al) 8,0%

silicio (Si) 27,5%

ossigeno (O) 46,5%

I minerali sono sostanze allo stato solido caratterizzate da una composizione chimica ben determinata che si può esprimere con una formula chimica.

Un composto allo stato solido è un minerale se:

• è inorganico, cioè non è direttamente prodotto dall’attività degli organismi;

• possiede particolari proprietà fisiche;

• gli atomi o gli ioni che lo compongono si collocano secondo una precisa disposizione spaziale.

La maggior parte dei minerali si presenta allo stato solido cristallino. Questo significa che gli atomi o gli ioni che li formano si dispongono secondo una particolare struttura geometrica tridimensionale, chiamata reticolo cristallino

Ciascun tipo di minerale ha un proprio reticolo cristallino, che ne determina la forma e le proprietà fisiche. È il reticolo cristallino che fa in modo che ogni cristallo abbia un aspetto tipico, regolare e geometrico, con un numero fisso di facce che si intersecano formando sempre gli stessi angoli. Per esempio, il reticolo cristallino del salgemma 2 a è di forma cubica ed è formato da ioni positivi di sodio (Na+) e ioni negativi di cloro (Cl–), mentre il reticolo cristallino della grafite 2 b è di forma esagonale ed è formato da strati sovrapposti costituiti da atomi di carbonio (C).

a Salgemma

b Grafite

Nella crosta si trovano anche minerali amorfi che, al contrario dei minerali cristallini, presentano una disposizione disordinata dei loro costituenti.

U11 F011

Tutti i minerali, prima di diventare solidi, sono dei fluidi più o meno caldi: la diversa disposizione delle molecole nei minerali cristallini e in quelli amorfi dipende dalla velocità con cui essi si sono solidificati. Infatti, se il raffreddamento del fluido originario è lento e avviene in milioni di anni, le molecole si dispongono in una struttura cristallina. Al contrario, se il raffreddamento del fluido è rapido, le molecole non hanno il tempo di organizzarsi e rimangono con una disposizione disordinata. La silice (SiO2) è un composto molto comune, che esiste sia sotto forma di quarzo 3 a , un minerale cristallino, sia sotto forma di opale 3 b , un minerale amorfo.

2 Reticoli cristallini a confronto.

a Quarzo b Opale

3 Uguali per composizione, diversi per struttura.

2 LA CLASSIFICAZIONE DEI MINERALI

I minerali sono classificati in base alla loro composizione chimica. Questo criterio permette di suddividerli in due grandi gruppi: i silicati e i non silicati I silicati sono composti principalmente da ossigeno e silicio; sono i minerali più diffusi e da soli costituiscono la maggior parte della crosta terrestre. Sono silicati il quarzo, la mica, l’ortoclasio e l’olivina 4 . I non silicati, che non contengono atomi di silicio, comprendono a loro volta altri gruppi: carbonati, solfati, solfuri, alogenuri, elementi nativi e ossidi.

3 LE PROPRIETÀ FISICHE DEI MINERALI

Ogni minerale possiede specifiche proprietà fisiche, che sono determinate dalla composizione chimica e dalla struttura cristallina.

La proprietà fisica più evidente di un minerale è il colore. È una caratteristica che può permettere di riconoscere un minerale a prima vista, ma qualche volta può trarre in inganno: basta, infatti, la presenza di piccole quantità di un atomo diverso nel reticolo cristallino per dare al minerale varie colorazioni. Il quarzo, per esempio, è incolore se puro, cioè formato solo da ossido di silicio (SiO2), ma diventa di colore viola se contiene delle piccole percentuali di ferro; in questo caso prende il nome di quarzo ametista. Un’altra proprietà fisica caratteristica di un minerale è la sfaldatura.

6 Le diverse lucentezze dei minerali.

La sfaldatura è la tendenza di un minerale a rompersi secondo piani prestabiliti, paralleli alle facce esterne.

In questo modo, un cristallo può rompersi in altri cristalli più piccoli che però conservano la stessa forma. La sfaldatura dipende dal reticolo cristallino e dai legami tra gli atomi. Alcuni minerali si sfaldano con difficoltà; la mica, invece, si suddivide facilmente in lamelle argentee 5 . Ogni minerale ha una sua lucentezza caratteristica.

La lucentezza è il modo in cui un minerale riflette la luce.

Alcuni minerali hanno lucentezza metallica, per esempio l’oro e la pirite 6 a , altri vitrea, come il quarzo e il salgemma, altri ancora grassa, come lo zolfo 6 b , oppure madreperlacea, come la calcite 6 c e la dolomite.

I minerali possiedono anche proprietà magnetiche e proprietà elettriche. Per esempio, i minerali che contengono ferro, cromo e manganese si comportano come calamite. Tra questi c’è la magnetite che presenta un’intensa proprietà magnetica dovuta all’elevata concentrazione di ferro (oltre il 70%). Alcuni minerali conducono l’elettricità, altri invece sono degli isolanti.

5 Struttura a strati di un cristallo di mica.

a Pirite

b Zolfo c Calcite

La durezza è la capacità di un minerale di resistere alla scalfittura.

La durezza è una caratteristica molto utile per riconoscere un minerale. Nel 1812 il mineralogista austriaco Friedrich Mohs (1773-1839) ideò una “scala delle durezze” dei minerali ancora oggi in uso.

La scala di Mohs è formata da dieci minerali disposti per durezza crescente, detti minerali indici 1 Tab. . Il primo è il minerale più tenero, il talco, al quale viene attribuita durezza 1; il secondo, il gesso, ha durezza 2 e così via fino al diamante, che è il minerale più duro con durezza 10. Ciascuno è in grado di scalfire quello che lo precede ed è scalfito da quello che lo segue. Per stabilire la durezza di un minerale sconosciuto, bisogna provare a scalfirlo con i minerali indici della scala di Mohs. Per esempio, se un certo minerale riesce a scalfire un altro minerale di durezza 3 e si lascia scalfire da un minerale di durezza 4, significa che ha una durezza intermedia tra i due.

SI DICE CHE…

I minerali sono tutti allo stato solido Il mercurio è un metallo che si ricava prevalentemente dal cinabro, un minerale che appartiene al gruppo dei solfuri.

In natura, tuttavia, si possono trovare piccole quantità di mercurio nativo sotto forma di goccioline o di masse liquide all’interno del cinabro stesso. Il mercurio liquido è il prodotto dei processi di ossidazione dovuti all’azione degli agenti atmosferici nelle zone di contatto dei giacimenti con l’aria.

FISSA I CONTENUTI ESSENZIALI

Segna con una crocetta se vero (V) o falso (F).

1. La composizione dei minerali è espressa da una formula chimica.

2. Esistono minerali amorfi.

3. L’elemento chimico più abbondante della crosta terrestre è il silicio.

4. La lucentezza è il modo con cui un minerale riflette la luce.

5. La durezza si misura con la scala Richter.

Abbina a ogni minerale la descrizione corretta e attribuisci il nome alla proprietà fisica di ciascuno.

1. Si divide con facilità in piani sottili.

2. Riflette la luce.

3. Si fa attraversare dalla luce.

1. Proprietà fisica:

2. Proprietà fisica:

3. Proprietà fisica:

1

Tab. I dieci minerali della scala di Mohs.

La scala di Mohs

2 LEZIONE LE ROCCE

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Esplora l’oggetto interattivo e scrivi le risposte sul quaderno.

Le rocce ignee

1. Che cos’è un granito?

2. C’è differenza di composizione tra granito e riolite?

3. Come è composto un basalto?

4. C’è differenza di composizione tra basalto e gabbro?

ORA FERMA L’IMMAGINE!

1 L’ossidiana è una roccia magmatica omogenea.

CODING

CLASSIFICHIAMO LE ROCCE

Metti in pausa il video nei seguenti punti. SKILL BOOK

5. Scrivi un breve testo che descriva le differenze delle due rocce rappresentate.

1 CHE COSA SONO LE ROCCE

Le rocce sono corpi solidi formati da aggregati di minerali.

Possono essere eterogenee, cioè costituite da diversi tipi di minerali, oppure omogenee, formate cioè da un solo tipo di minerale 1

Le rocce sono classificate in base alla loro origine in tre gruppi: rocce magmatiche, rocce sedimentarie e rocce metamorfiche.

2 LE ROCCE MAGMATICHE

Le rocce magmatiche o ignee si formano dal raffreddamento e dalla solidificazione del magma proveniente dall’interno della Terra.

Il magma può raffreddarsi e solidificare nelle profondità della crosta oppure in superficie. Quando il processo di solidificazione del magma avviene in profondità, si svolge lentamente e richiede milioni di anni; si compie in modo graduale e permette la formazione di cristalli di grandi dimensioni. Le rocce magmatiche che si formano in questo modo si chiamano rocce intrusive

Esse possono essere chiare o scure, secondo i minerali che le compongono, quasi sempre distinguibili gli uni dagli altri perché formati da cristalli ben visibili e di colore diverso. I magmi acidi danno origine a rocce ignee di colore chiaro; i magmi basici a rocce ignee di colore scuro. Il granito 2 a , che forma il Monte Bianco e altre grandi montagne delle Alpi occidentali, è una roccia magmatica intrusiva costituita da minerali ricchi di silicio, che conferiscono alla roccia un colore grigio chiaro. La diorite 2 b

è una roccia magmatica intrusiva dal colore leggermente più scuro del granito. Il gabbro 2 c , che forma molti rilievi degli Appennini settentrionali, è una roccia magmatica intrusiva costituita da minerali ricchi di ferro e magnesio, che le conferiscono un colore da verde scuro a nero.

Se, invece, il magma raggiunge la superficie terrestre sotto forma di lava, come succede durante un’eruzione vulcanica, il raffreddamento e la solidificazione sono molto veloci a causa della grande differenza di temperatura e di pressione tra l’interno della Terra e l’esterno. In questo caso i cristalli non hanno tempo di crescere e rimangono quasi sempre di piccolissime dimensioni, tanto da essere spesso invisibili a occhio nudo. Le rocce magmatiche che si formano in questo modo sono chiamate rocce effusive. Il porfido 3 a è una roccia effusiva caratterizzata dalla presenza di fenocristalli, cioè cristalli visibili a occhio nudo, immersi in una pasta scura formata da invisibili micro cristalli. Il basalto 3 b è una roccia effusiva di colore scuro che non presenta cristalli visibili a occhio nudo.

3 LE ROCCE SEDIMENTARIE

Qualsiasi roccia che si trova sulla superficie terrestre subisce l’attacco degli agenti atmosferici, della forza di gravità e persino degli organismi. Il risultato è che le rocce, anche le più dure, vengono progressivamente erose, cioè ridotte in frammenti più piccoli, e spesso anche modificate nella loro composizione chimica. I frammenti rocciosi, chiamati clasti, sono trasportati lontano dal luogo d’origine per opera delle acque superficiali, del vento, del ghiaccio e della forza di gravità e successivamente deposti nei laghi e nei mari sotto forma di accumuli di sedimenti

Le rocce sedimentarie si formano attraverso il deposito e la successiva compattazione dei sedimenti derivanti da rocce preesistenti.

2 Tre esempi di rocce intrusive.

3 Due esempi di rocce effusive.

Le rocce sedimentarie

Porfido a

Basalto b

Granito a

Diorite b

Gabbro c

Le rocce sedimentarie clastiche.

Le rocce sedimentarie si distinguono in base al processo che ha prodotto i clasti. Le rocce sedimentarie clastiche derivano dalla sedimentazione di frammenti prodotti dalla disgregazione di rocce preesistenti.

I sedimenti si accumulano a strati e si compattano: con il passare del tempo l’acqua che circola tra un frammento e l’altro deposita un “cemento”, formato dai sali minerali che porta in soluzione, dando origine a una nuova roccia dura e compatta.

Le rocce clastiche sono a loro volta suddivise in base alle dimensioni dei frammenti che le formano. Le argilliti 4 a sono formate da microscopici sedimenti di argilla. Le arenarie 4 b sono originate dalla compattazione dei granelli di sabbia. I conglomerati derivano dalla cementazione di ghiaia e ciottoli 4 c .

Delle rocce sedimentarie clastiche fanno parte anche le rocce piroclastiche, come il tufo, che si formano in seguito all’accumulo e alla successiva cementazione di frammenti di lava e ceneri eruttati dai vulcani 5

Le rocce sedimentarie chimiche si formano in seguito all’evaporazione dell’acqua, che provoca la precipitazione dei sali in essa disciolti. Appartengono a questo gruppo le rocce carbonatiche, come i calcari, e le rocce evaporitiche, come il salgemma. Le rocce sedimentarie organogene sono formate dall’accumulo di gusci e di scheletri di piccoli animali marini, come i calcari organogeni 6 . Anche il carbone e gli idrocarburi, derivati dalla decomposizione rispettivamente di resti vegetali e animali, sono collocati in questa categoria.

Le rocce sedimentarie organogene possono essere anche il risultato dell’attività di organismi acquatici: è il caso della dolomia e di alcuni tipi di calcare, che si sono formati grazie ai coralli vissuti nei mari di milioni di anni fa.

4 LE ROCCE METAMORFICHE

Le rocce metamorfiche si formano attraverso profonde trasformazioni di rocce già esistenti, provocate da forti aumenti di temperatura e pressione.

Arenaria b

Argillite a Conglomerato c

5 Campione di tufo.

6 Calcare organogeno.

Le cause del metamorfismo possono essere diverse. Per esempio, l’enorme calore di una massa di magma incandescente che risale verso la superficie può provocare la fusione delle rocce con le quali viene a contatto, con la scomparsa di alcuni minerali e la formazione di altri. Altre volte è l’aumento della pressione a innescare il processo: il peso degli strati di sedimenti e i movimenti delle placche possono agire sulle rocce, modificare la loro composizione e cambiare la forma stessa dei minerali, che da granuli vengono ridotti a lamine. La roccia assume così una struttura a piani paralleli e più o meno sottili, una caratteristica tipica delle rocce metamorfiche chiamata scistosità Tra le rocce metamorfiche ricordiamo il marmo 7 a , derivato dal forte riscaldamento di una roccia calcarea, gli gneiss 7 b , che derivano dal metamorfismo di rocce magmatiche intrusive, le filladi, i micascisti 7 c e gli argilloscisti, prodotti dal metamorfismo di rocce sedimentarie argillose.

FISSA I CONTENUTI ESSENZIALI

Completa le frasi con i termini corretti.

magmatiche minerali temperatura pressione deposito

1. Le rocce sono corpi solidi formati da aggregati di

Riconosciamo le rocce

Le rocce metamorfiche

7 Tre esempi di rocce metamorfiche.

2. Le rocce si formano per raffreddamento e solidificazione del magma proveniente dall’interno della Terra.

3. Le rocce sedimentarie si formano attraverso il e la successiva compattazione dei sedimenti derivanti da rocce preesistenti.

4. Le rocce metamorfiche si formano attraverso profonde trasformazioni di rocce già esistenti, provocate da forti aumenti di e

VERSO LE COMPETENZE

Classifica le rocce mostrate nelle fotografie, attribuendo a ciascuna il nome corretto e il tipo di roccia a cui appartiene.

a. marmo

b. basalto

c. conglomerato

1. roccia sedimentaria clastica

2. roccia magmatica effusiva

3. roccia metamorfica

Marmo a Gneiss b Micascisto c

3 LEZIONE LE TRASFORMAZIONI DELLE ROCCE

FLIPPED CLASSROOM

Guarda il video e scrivi le risposte sul quaderno.

Le Dolomiti

1 Falde di detrito nell’area del Catinaccio, gruppo montuoso delle Dolomiti.

1 L’EROSIONE

1. Quali caratteristiche rendono le Dolomiti montagne uniche al mondo e Patrimonio dell’umanità secondo l’Unesco?

2. Quando è iniziata la storia delle Dolomiti?

3. Qual è l’origine delle Dolomiti?

4. Quali sono le caratteristiche del minerale che compone le rocce di queste montagne?

ORA FERMA L’IMMAGINE!

Metti in pausa il video nel seguente punto.

5. Dai un titolo alla fotografia e descrivi il fenomeno che rappresenta.

Tutti i tipi di rocce che formano la superficie terrestre subiscono continuamente attacchi di tipo fisico e di tipo chimico da parte di numerosi “agenti demolitori”.

La pioggia che scorre sulle rocce, le acque dei torrenti e dei fiumi, i ghiacciai, le onde del mare, il vento e la forza di gravità sono responsabili della disgregazione fisica delle rocce, che vengono progressivamente ridotte in pezzi di diverse dimensioni. I gas contenuti nell’atmosfera, in particolare l’ossigeno e l’anidride carbonica, l’acqua, ma anche gli organismi animali e vegetali, sono responsabili dell’alterazione chimica , poiché modificano la composizione dei minerali che formano le rocce. Gli stessi agenti che riducono le rocce in frammenti e ne modificano la composizione sono responsabili del loro trasporto: i clasti vengono spostati anche molto lontano dal luogo di formazione per azione dell’acqua corrente, dei ghiacciai, del vento e della forza di gravità.

L’erosione comprende il processo di riduzione delle rocce in frammenti e la loro rimozione dal luogo di origine.

2

L’AZIONE DELLA GRAVITÀ

La forza di gravità agisce sui frammenti che si staccano dalle pareti rocciose, facendoli cadere verso il basso per effetto del loro peso. È questa l’origine delle falde di detrito, accumuli di frammenti rocciosi a forma di ventaglio, che si formano ai piedi delle pareti rocciose 1 .

La forza di gravità è anche responsabile del fenomeno delle frane, improvvisi distacchi di grandi volumi di materiali rocciosi, che vengono messi in movimento anche dall’azione delle acque piovane.

3 L’AZIONE DELL’ACQUA

L’acqua piovana, che cade sulla superficie terrestre, scorre sul terreno e sulle rocce formando sottilissimi rivoli e rigagnoli, che via via si riuniscono in ruscelli e torrenti; questi poi confluiscono in corsi d’acqua più grandi. In questo percorso l’acqua erode le rocce, formando a volte delle profonde incisioni chiamate calanchi, e si carica di frammenti rocciosi che si riversano nei fiumi. L’azione erosiva dell’acqua piovana è chiamata dilavamento. Il trasporto dei materiali nei corsi d’acqua avviene in tanti modi diversi, secondo le dimensioni e il peso dei frammenti:

• i sali si sciolgono nell’acqua;

• i frammenti più piccoli, come argilla e sabbia, sono trasportati in sospensione;

• i materiali più pesanti, come i ciottoli, rotolano, procedono a salti o scivolano sul fondo.

La presenza dei materiali rocciosi aumenta l’azione erosiva esercitata dalle acque di fiumi e torrenti sulle rocce. I corsi d’acqua incidono e approfondiscono il fondo delle valli, dando loro un caratteristico profilo a V 2 a . Le lingue glaciali invece allargano il fondovalle, che assume un profilo a U 2 b .

Lungo le coste è il mare a erodere le rocce: i frangenti scagliano contro la riva tonnellate di acqua e di frammenti rocciosi, che aprono ben presto fratture e crepe nelle rocce delle coste. L’azione erosiva delle onde prende il nome di abrasione. L’abrasione esercitata sulle coste alte dà origine a ripide pareti rocciose chiamate falesie L’acqua svolge anche un’azione chimica sulle rocce, provocando la dissoluzione e la ricristallizzazione dei minerali, in particolare di quelli che formano le rocce carbonatiche. Questo fenomeno prende il nome di carsismo. L’acqua dissolve le rocce in superficie e crea allineamenti paralleli chiamati campi solcati o carreggiati. Quando la dissoluzione è maggiore si formano cavità a forma di scodella chiamate doline. Sotto le doline l’acqua penetra nel sottosuolo attraverso profonde fessurazioni, i camini carsici , comunicanti con grotte spesso di grandi dimensioni, che si sviluppano anche in orizzontale con corridoi e gallerie Il calcare sciolto dall’acqua si deposita in tempi lunghissimi nel sottosuolo dando origine a concrezioni di varie forme come stalattiti , stalagmiti e festoni 3

Il paesaggio carsico

L’erosione delle acque selvagge

2 Risultato dell’azione dell'acqua sulla forma delle valli.

3 Stalattiti e stalagmiti nella Grotta del Nettuno, in Sardegna.

4 Roccia erosa dal vento che ricorda la forma di un fungo.

4 L’AZIONE DEL VENTO

L’erosione eolica , cioè operata dal vento, fa sentire i suoi effetti soprattutto nelle zone desertiche, dove gli spazi aperti e i forti sbalzi di temperatura facilitano la disgregazione e il modellamento delle rocce. Il vento agisce anche sulle coste marine: le coste rocciose vengono modellate dal vento, che spesso realizza vere e proprie sculture naturali dalle forme più strane 4 . Sulle spiagge invece prevale l’azione di trasporto e di deposizione dei granelli di sabbia.

5 Esempio di conoide di deiezione.

5 LA SEDIMENTAZIONE

I “mezzi di trasporto” naturali (ghiaccio, vento e corsi d’acqua) sono in grado di trasportare i frammenti prodotti dall’erosione. Tuttavia, man mano che diminuisce l’intensità della loro forza, questi materiali vengono depositati, a partire dai più pesanti. Questo processo è chiamato sedimentazione Ciascuno dei mezzi che trasportano detriti lascia un tipo di deposito caratteristico e riconoscibile.

Le morene sono tipici depositi glaciali formati da accumuli di frammenti di dimensioni molto diverse, dalle argille finissime, ai ciottoli, ai blocchi giganteschi. Si formano quando il ghiaccio che costituisce le lingue glaciali fonde e deposita i materiali strappati alle pareti rocciose o caduti sulla sua superficie fino al fondo della valle.

Le dune sono il risultato della sedimentazione eolica, cioè prodotta dal vento. Il vento porta in sospensione solo frammenti molto piccoli, come sabbia e argilla: quando la sua energia si riduce o quando i frammenti trasportati incontrano un ostacolo, si forma un deposito eolico.

I depositi alluvionali sono prodotti dalle acque dei fiumi. I frammenti che li formano presentano due aspetti caratteristici: sono piuttosto lisci e di forma arrotondata, perché vengono levigati mentre rotolano sul fondo del fiume, e si accumulano in depositi ben selezionati per dimensioni. Lungo il corso del fiume, infatti, procedendo dalla sorgente alla foce, la velocità dell’acqua diminuisce gradualmente e, di conseguenza, si depositano prima i massi più pesanti, poi quelli di peso medio, e infine i ciottoli e le sabbie. Questo tipo di deposito alluvionale è chiamato conoide di deiezione 5 . Rimangono in sospensione solo i frammenti più fini, come le particelle di argilla, che si depositano quando il fiume sfocia in un lago o nel mare e la velocità dell’acqua si riduce ulteriormente.

6 IL CICLO DELLE ROCCE

Tutte le rocce che formano la crosta terrestre non sono immutabili nel tempo, ma possono trasformarsi le une nelle altre. L’insieme di queste trasformazioni si chiama ciclo delle rocce 6 . I processi che portano alla formazione delle rocce magmatiche, sedimentarie e metamorfiche sono passaggi di un grande ciclo che avviene all’interno e sulla superficie della litosfera in milioni di anni. Le “strade” che le rocce possono percorrere sono numerose: per esempio, una roccia magmatica può trasformarsi in roccia metamorfica senza passare attraverso la fase di roccia sedimentaria, oppure una roccia sedimentaria può subire nuovamente l’erosione e diventare una roccia sedimentaria di tipo diverso. Qualsiasi siano le vie all’interno del ciclo, le rocce si trasformano continuamente le une nelle altre.

Il ciclo delle rocce

Il ciclo delle rocce.

La formazione delle rocce magmatiche

Il magma fuoriesce in superficie attraverso i vulcani e le fratture della crosta, dando origine alle rocce magmatiche effusive; oppure si raffredda all’interno della crosta formando rocce magmatiche intrusive.

La formazione delle rocce sedimentarie

Nel corso dei processi di formazione delle montagne, gli ammassi di rocce intrusive possono essere sospinti in superficie, dove vengono poi disgregati e ridotti in frammenti per azione degli agenti atmosferici. I frammenti sono trasportati e depositati in accumuli, che progressivamente si trasformano in rocce sedimentarie chimiche e clastiche.

La formazione delle rocce metamorfiche

I continui movimenti delle placche che formano la litosfera possono trascinare le rocce in profondità. Qui l’aumento della pressione e della temperatura provoca i fenomeni di metamorfismo, che trasformano profondamente qualsiasi tipo di roccia preesistente. Le rocce possono fondere completamente a causa delle elevate temperature e ritrasformarsi in magma, dando origine a un nuovo ciclo di formazione delle rocce.

VERSO LE COMPETENZE

Osserva il disegno del ciclo delle rocce e rispondi alle domande.

1. Qual è il processo che dà inizio al ciclo?

2. Che cosa accade a un qualsiasi tipo di roccia che affiora sulla superficie terrestre?

3. Come può una roccia ritrasformarsi in magma?

4. Perché è molto difficile accorgersi dei processi che avvengono durante il ciclo delle rocce?

RIPASSA I CONTENUTI ESSENZIALI

CON LA MAPPA

1 Completa la mappa con le parole chiave mancanti.

basalto - granito - metamorfiche - proprietà fisiche - reticolo cristallino - sfaldatura

1. LA CROSTA TERRESTRE

che presentano

3. come

4. colore

5. 8.

6. durezza è composta da 2. minerali

7. lucentezza

caratterizzati da un

che si aggregano a formare le 9. rocce

che si classificano in 10. sedimentarie

12. magmatiche che possono essere

11. come il 15. effusive

13. intrusive come il 16.

2 Inserisci accanto a ogni definizione il numero che corrisponde alla parola chiave usata nella mappa.

a. Si determina con la scala di Mohs.

b. Corpi solidi formati da aggregati di minerali.

c. Rocce formate dalla solidificazione del magma.

d. Rocce formate per deposito e successiva compattazione di sedimenti.

e. Si classificano in silicati e non silicati.

f. Descrive il modo in cui un minerale riflette la luce.

CON LA SINTESI

1

LEZIONE I MINERALI

Gli elementi chimici che formano la crosta terrestre si combinano tra loro a formare i minerali, sostanze solide, inorganiche e con una composizione chimica ben definita. La maggior parte dei minerali ha una struttura geometrica tridimensionale ordinata, chiamata reticolo cristallino. Se la disposizione degli atomi è disordinata si formano i minerali amorfi. I minerali sono suddivisi in due grandi gruppi, in base alla loro composizione chimica. I silicati contengono soprattutto silicio e ossigeno e comprendono la maggior parte dei minerali della crosta terrestre; i non silicati sono minerali che non contengono silicio. La struttura cristallina e la composizione chimica determinano le proprietà fisiche specifiche di ogni minerale: il colore; la sfaldatura, che è la tendenza di un minerale a rompersi secondo piani paralleli alle facce esterne; la lucentezza, il modo in cui un minerale riflette la luce; la durezza, la capacità di un minerale di resistere alla scalfittura, che si misura con la scala di Mohs.

2

LEZIONE LE ROCCE

Le rocce sono aggregati di minerali. Le rocce omogenee sono formate da un solo tipo di minerale; le rocce eterogenee sono formate da vari tipi di minerali. Le rocce sono classificate in tre gruppi in base alla loro origine. Le rocce magmatiche si formano dal raffreddamento e dalla solidificazione del magma. Si dividono in rocce magmatiche intrusive, che si formano per lento raffreddamento del magma nelle profondità della crosta terrestre, come per esempio il granito, e in rocce magmatiche effusive, che si formano in seguito al rapido raffreddamento della lava sulla superficie terrestre, come per esempio il basalto Il raffreddamento lento permette ai minerali che compongono la roccia di solidificare secondo una struttura geometrica ordinata, sono di grandi dimensioni ed è quindi possibile riconoscerli a occhio nudo; il raffreddamento veloce, invece, impedisce ai minerali di crescere e sono spesso piccoli e indistinguibili a occhio nudo.

Le rocce sedimentarie si formano per deposizione e successiva compattazione di sedimenti derivanti da rocce preesistenti. Si classificano in tre gruppi.

Rocce sedimentarie clastiche: si formano dall’accumulo di frammenti di rocce preesistenti; un esempio di roccia di questo tipo è il conglomerato

Rocce sedimentarie chimiche: derivano dalla precipitazione dei sali disciolti nell’acqua; un esempio di roccia di questo tipo è il salgemma.

Rocce sedimentarie organogene: si formano dall’accumulo di gusci e di scheletri di piccoli animali marini; un esempio di roccia di questo tipo è il calcare.

Le rocce metamorfiche si originano dalla trasformazione di qualsiasi tipo di roccia preesistente, in seguito all’aumento di pressione e temperatura. Una caratteristica delle rocce metamorfiche è la struttura a piani paralleli chiamata scistosità; esempi di rocce scistose sono gli gneiss e i micascisti.

3 LEZIONE LE TRASFORMAZIONI DELLE ROCCE

Tutte le rocce che formano la crosta terrestre non sono immutabili nel tempo, ma nel giro di milioni di anni possono trasformarsi le une nelle altre. L’insieme di queste trasformazioni si chiama ciclo delle rocce. L’insieme dei processi che altera, disgrega e trasporta lontano dal luogo di origine i frammenti rocciosi è chiamato erosione.

La disgregazione fisica riduce le rocce in detriti di varie dimensioni; è il risultato dell’azione dell’acqua dei fiumi e dei torrenti, dei ghiacciai, delle onde, del vento e della forza di gravità.

L’alterazione chimica modifica la composizione chimica dei minerali che formano le rocce; è il risultato dell’azione dei gas dell’atmosfera, dell’acqua e delle sostanze prodotte dagli organismi.

I detriti rocciosi sono trasportati e depositati durante il processo di sedimentazione. Le morene sono depositi glaciali che si formano per azione di un ghiacciaio, che trasporta e successivamente deposita i materiali erosi dalle pareti rocciose. Le dune sono il risultato della sedimentazione prodotta dal vento, che trasporta granelli di sabbia e argilla. I depositi alluvionali sono accumuli di frammenti rocciosi che si depositano gradualmente, in base alla loro dimensione, lungo il corso di un fiume.

1 LEZIONE I MINERALI

1 Segna con una crocetta se vero (V) o falso (F).

a. Un minerale è un composto inorganico.

b. La maggior parte dei minerali si trova allo stato amorfo.

c. I minerali si dividono in silicati e non silicati.

d. L’oro e la pirite hanno lucentezza metallica.

2 Scegli la soluzione corretta.

a. Quanti sono i principali elementi di cui è formata la crosta terrestre?

1 20.

2 15.

3 10.

4 8.

b. La struttura ordinata degli atomi tipica della maggior parte dei minerali si chiama:

1 reticolo atomico.

2 reticolo molecolare.

3 reticolo cristallino.

4 reticolo amorfo.

c. È posto al nono grado della scala di Mohs:

1 corindone.

2 topazio.

3 talco.

4 quarzo.

3 Completa le frasi con i termini corretti.

a. I minerali sono sostanze allo stato solido caratterizzate da una composizione chimica ben determinata che si può esprimere con una

b. Ciascun tipo di minerale ha un proprio reticolo cristallino, che ne determina la e le proprietà fisiche.

c. La è il modo in cui un minerale riflette la luce.

d. I minerali che contengono hanno spesso proprietà magnetiche.

LEZIONE LE ROCCE

2

4 Abbina i termini con la definizione corretta.

1. Rocce intrusive

2. Rocce effusive 3. Gabbro 4. Clasti

a Rocce magmatiche originate da un rapido raffreddamento della lava sulla superficie terrestre.

b Frammenti di roccia.

c Rocce magmatiche originate da un lento raffreddamento di magmi profondi.

d Roccia intrusiva di colore molto scuro.

1. 2. 3. 4.

5 Sottolinea il termine corretto tra i due proposti.

a. Le rocce sono corpi solidi formati da aggregati di atomi/minerali.

b. Le rocce metamorfiche/ignee si formano per raffreddamento e successiva solidificazione del magma proveniente dall’interno della Terra.

c. Le rocce metamorfiche/sedimentarie si formano attraverso profonde trasformazioni di rocce già esistenti, provocate da forti aumenti di temperatura e pressione.

6 Scegli la soluzione corretta.

a. Quale delle seguenti non è una caratteristica delle rocce piroclastiche?

1 Hanno origine vulcanica.

2 Sono classificate come rocce sedimentarie.

3 Sono rocce sedimentarie chimiche.

4 Sono accumuli di frammenti di lava e ceneri.

b. Quali rocce appartengono al gruppo delle sedimentarie chimiche?

1 Calcari organogeni.

2 Dolomie.

3 Gneiss.

4 Carbone.

c. È una roccia metamorfica:

1 il granito.

2 il basalto.

3 l’arenaria.

4 il marmo.

d. I fenocristalli sono:

1 cristalli di piccole dimensioni.

2 cristalli ben visibili a occhio nudo all’interno della roccia.

3 minerali delle rocce sedimentarie.

4 minerali amorfi.

7 Osserva le immagini e inserisci accanto a ogni frase il numero corrispondente.

a. Roccia derivata dal metamorfismo in una roccia ignea intrusiva.

b. Roccia sedimentaria clastica prima del processo di compattazione.

c. Roccia intrusiva derivata dal raffreddamento di un magma ricco di ferro e magnesio.

3 LEZIONE LE TRASFORMAZIONI

DELLE ROCCE

8 Scegli la soluzione corretta.

a. L’azione erosiva delle onde prende il nome di:

1 dilavamento.

2 disgregazione.

3 cementificazione.

4 abrasione.

b. Le falde di detrito sono il risultato dell’azione:

1 della gravità.

2 dell’acqua.

3 del vento.

4 dell’alterazione chimica.

c. Il ciclo delle rocce permette di comprendere che:

1 ogni roccia ha un’unica origine.

2 le rocce si trasformano le une nelle altre.

3 le rocce metamorfiche hanno origine solo da rocce magmatiche.

4 le rocce sedimentarie hanno origine solo da rocce metamorfiche.

d. L’azione del vento sulle rocce è detta:

1 abrasione.

2 disgregazione.

3 erosione eolica.

4 dilavamento.

9 Segna con una crocetta se vero (V) o falso (F).

a. L’ossigeno e i gas dell’atmosfera sono responsabili della disgregazione meccanica delle rocce.

b. Le falde di detrito sono un esempio di erosione prodotta dal vento.

c. Dilavamento è il termine per indicare l’azione erosiva dell’acqua.

d. Le valli a V sono state incise dai ghiacciai.

10 Sottolinea il termine corretto tra i due proposti.

a. Tutti i tipi di rocce che formano la superficie terrestre subiscono gli attacchi di numerosi agenti demolitori/costruttori.

b. Le acque delle precipitazioni atmosferiche, dei torrenti e dei fiumi, i ghiacciai, le onde del mare, il vento e la forza di gravità sono responsabili della disgregazione chimica/fisica delle rocce.

c. L’ossigeno e l’idrogeno/anidride carbonica, l’acqua, gli organismi animali e vegetali, sono responsabili dell’alterazione fisica/chimica delle rocce, poiché modificano la loro composizione.

CLASSIFICARE

METTI ALLA PROVA LE TUE COMPETENZE

1 Indica se i materiali elencati sono minerali o rocce.

a. Talco

b. Quarzo

c. Diorite

d. Diamante

SPIEGARE UN FENOMENO

e. Basalto

f. Fillade

g. Argillite

2 Osserva la fotografia e rispondi alle domande.

a. Qual è la forma della valle?

b. Quale agente di erosione l’ha modellata?

c. Quale azione svolge il torrente che scorre sul fondovalle?

METTERE IN RELAZIONE

4 Riconosci i minerali qui rappresentati, completa ciascuna frase e scrivi a quale proprietà fisica si riferisce.

a. Il viola del è determinato dalla presenza di atomi di ferro.

Proprietà

b. L’ è un minerale che riflette la luce.

Proprietà

c. La scalfisce il gesso.

Proprietà

d. La è il minerale con la più alta concentrazione di ferro.

3 Seleziona con una crocetta i fattori che intervengono nella formazione dei diversi tipi di rocce.

Proprietà a c b d roccia rapidità di raffreddamento del magma pressione accumuli di ceneri e di frammenti di lava profondità di solidificazione temperatura accumulo di sedimenti organici

ignea

intrusiva

ignea effusiva

sedimentaria

organogena sedimentaria piroclastica

metamorfica

ANALIZZARE FENOMENI

5 Riconosci quali agenti erosivi hanno originato questi paesaggi.

INDIVIDUARE

CARATTERISTICHE E ARGOMENTARE

6 Leggi il brano.

IL RISCHIO AMBIENTALE

Normalmente quando parliamo di rischio ambientale immaginiamo qualcosa legato a perdite o pericoli, d’origine naturale o antropica.

La definizione scientifica invece dice che il rischio consiste nell’atteso numero di perdite umane, feriti, danni a proprietà, interruzioni di servizi e di attività economiche, in conseguenza di un particolare fenomeno di origine naturale o determinato dalle attività umane.

In parole più semplici: il rischio è la probabilità che un evento dannoso (un’eruzione vulcanica, un’alluvione, un terremoto, un’esplosione o altro) causa danni alle persone e alle cose. Il rischio è il prodotto di tre parametri:

– la pericolosità: è la probabilità che un dato evento si verifichi con una definita intensità in una data area e in un determinato intervallo di tempo;

– la vulnerabilità: esprime la propensione di opere antropiche e beni ambientali a subire un danno a seguito del verificarsi di un determinato evento calamitoso;

– l’esposizione: esprime il valore dell’insieme degli elementi a rischio (vite umane, infrastrutture, beni storici, architettonici, culturali e ambientali) all’interno dell’area esposta.

Per quanto riguarda la pericolosità riguardo al rischio naturale possiamo classificare due tipologie di cause: causa endogena e causa esogena.

Le cause endogene sono eruzioni vulcaniche e fenomeni sismici; quelle esogene sono erosione dei rilievi e sedimentazione nelle zone depresse. La vulnerabilità è legata alla probabilità che possa avvenire un dato evento dannoso. Sulle rive di un fiume o su un pendio di montagna il rischio sarà, rispettivamente, un’alluvione e una frana. Lungo il pendio di un vulcano il rischio è legato all’eruzione di un certo tipo e di una data intensità. Allo stesso modo si agisce per i fenomeni sismici.

Per quanto riguarda l’esposizione, la causa principale sono gli esseri umani. La scelta delle costruzioni urbane e industriali, il numero delle costruzioni, il consumo di suolo, l’abbattimento degli alberi, sono solo alcune delle modalità in cui noi umani innalziamo il parametro di rischio. Troppo spesso le nostre scelte innalzano il livello di rischio e, altrettanto spesso, per avere un alibi, incolpiamo la natura per gli incidenti.

Rispondi alle domande. Svolgi l’attività proposta, da solo o insieme ai tuoi compagni.

a. Qual è la definizione di rischio ambientale?

b. Quali sono i parametri che determinano il rischio?

c. Che cosa significano causa endogena e causa esogena?

d. Quali sono le responsabilità umane per quanto riguarda l’aumento o la riduzione del rischio di origine ambientale?

DIGITAL SKILLS

Ricerca in rete informazioni sui rischi ambientali di origine naturale e su quelli d’origine antropica. Prepara una scheda, un’infografica o un altro prodotto digitale che illustri le principali cause di rischio ambientale nel territorio dove vivi.

a.

THE GIANT’S CAUSEWAY

The Giant’s Causeway is an area of 40,000 basalt columns sticking out of the sea along the coast in Antrim County in Northern Ireland. Columns of layered basalt are the result of a volcanic eruption more than 60 million years ago. Columns are different in size: the largest columns are as high as 12 metres while others disappear under the sea. What caused the Giant’s Causeway?

The Causeway was formed in the early Tertiary Period (some 62/65 million years ago) during three long periods of volcanic activity, the Lower, Middle and Upper Basalts. In the Middle Basalts lava welling up through fissures in the chalk bed formed a“lava plateau“which gave rise to the columnar structure we see today. But is that really what happened? Irish folklore has a different tale to tell. It is said that the Causeway was built by a gentle giant, Finn McCool. Finn was in love with a lady giant who lived on the Scottish island of Staffa, and he built the Causeway in order to safely bring his lover home to Ireland. In fact, there are similar though smaller basalt columns on Staffa’s coastline, and geographically, Ireland and Scotland were once much closer than they are today.

STICKING OUT che emerge LAYERED BASALT basalto stratificato WELLING UP THROUGH che colava attraverso THOUGH anche se lossario

COMPREHENSION EXERCISES

True or false?

a. The Giant’s Causeway is formed by columns of layered basalt. T F

b. The columns resulted from a volcanic eruption about 6 million years ago.

c. There were three periods of volcanic activity: the Lower, Middle and Upper Basalts.

d. A legend says that a giant built the causeway to bring his lover to Scotland.

UN CORSO DI EDUCAZIONE SISMICA

La nostra scuola si trova in un territorio interessato dai terremoti: non è una cosa insolita, visto che l’Italia è un Paese in gran parte ad alto rischio sismico e vulcanico. Per ridurre i danni e, soprattutto, il numero delle vittime e delle persone che potrebbero essere ferite durante un sisma, è molto importante che i cittadini siano coinvolti e informati sui comportamenti da tenere durante questi eventi.

Alla classe è affidato il compito di realizzare un breve corso per informare tutti i compagni della scuola e gli adulti sul fenomeno dei terremoti e spiegare che cosa fare in casa e all’aperto quando avviene un sisma.

■ COMPETENZE

Osservare, descrivere e analizzare fenomeni appartenenti alla realtà naturale e artificiale.

Acquisire la consapevolezza del rischio sismico partendo dall’apprendimento delle conoscenze scientifiche sui terremoti.

Sviluppare comportamenti corretti da mettere in atto durante le emergenze per la salvaguardia dell’incolumità propria e altrui.

Ricercare in rete o su testi specializzati le informazioni necessarie.

Analizzare tutti gli elementi a disposizione, scegliendo tra quelli fondamentali e quelli accessori.

Saper utilizzare diverse strategie per ricavare la maggior quantità di dati.

Collaborare con gli altri.

Comunicare in maniera efficace le informazioni usando canali comunicativi diversi: presentazioni digitali, rappresentazioni grafiche, video.

■ COMPITO

• Lavorare in gruppo per realizzare il corso e decidere i contenuti degli incontri.

• Raccogliere informazioni sulla sismicità locale e verificare le normative antisismiche nel comune di appartenenza.

• Preparare dei cartelloni, una presentazione in formato digitale e un video.

• Realizzare la locandina pubblicitaria per il corso.

■ STRUMENTI

– computer connessi a Internet

– videoproiettore

– dispositivi portatili: smartphone, tablet, fotocamera

– cartelloni

– materiale di cancelleria

■ ORGANIZZAZIONE DEL COMPITO

• Dividere la classe in gruppi e attribuire a ciascuno l’organizzazione di una fase.

• L’esecuzione del compito è prevista in 2-3 ore per la scelta degli argomenti e la ricerca di informazioni, in 4 ore per la realizzazione dei cartelloni, della presentazione digitale e della locandina pubblicitaria, e in altre 4 ore per la sceneggiatura e la realizzazione del video.

Casa Editrice G. Principato

■ PERCORSO DELL’ESPERIENZA

Per prima cosa la classe si divide in cinque gruppi e a ciascuno è assegnato un compito.

1 Scegliamo gli argomenti da trattare durante gli incontri

Il primo gruppo sceglie gli argomenti da affrontare tra i seguenti:

• grado di pericolosità sismica della nostra regione o della provincia di residenza;

• caratteristiche geologiche della nostra regione o della provincia di residenza;

• criteri utilizzati per la costruzione delle abitazioni, della scuola e dei luoghi di lavoro dei nostri familiari;

• esistenza di eventuali piani di protezione civile predisposti per soccorrere la popolazione;

• esistenza di piani di evacuazione da attuare a scuola e nei luoghi di lavoro in caso di eventi sismici.

2 Ricerchiamo le informazioni

Il secondo gruppo ricerca in rete le informazioni utili per sviluppare gli argomenti scelti consultando alcuni siti, tra i quali:

• il sito del comune dove si trova la nostra scuola (ed eventualmente anche dei nostri comuni di residenza);

• il sito della regione;

• il sito dell’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, INGV, www.ingv.it;

• il sito della Protezione Civile, www.protezionecivile.gov.it;

• il sito di Edurisk, dedicato alle scuole, www.edurisk.it.

3 Realizziamo i cartelloni e le presentazioni digitali

Il terzo gruppo si occupa della presentazione dei contenuti per i diversi incontri. Decidiamo di produrre dei cartelloni da appendere in classe e delle presentazioni in formato digitale per illustrare i diversi argomenti.

4 Realizziamo il video di simulazione dei comportamenti corretti in caso di terremoto

Il quarto gruppo scrive la sceneggiatura di un video dedicato all’educazione sismica. Gli attori sono alcuni dei nostri compagni, che mostrano come comportarsi durante un terremoto quando ci si trova in classe, in casa o all’aperto.

5 Prepariamo una locandina pubblicitaria per il corso

Il quinto gruppo ha il compito di organizzare il corso e di pubblicizzarlo. Stabiliamo il titolo del corso e dove si terrà, in quanti incontri sarà suddiviso, le date e quali argomenti saranno presentati. Realizziamo una locandina da appendere nell’atrio della scuola e dei cartoncini di invito da distribuire agli adulti che vogliamo far intervenire.

■ OLTRE IL COMPITO

• Che cosa potete fare per aumentare la sicurezza nella vostra abitazione e a scuola?

• Quali comportamenti sono obbligatoriamente da imparare, per metterli in atto durante un evento sismico che potrebbe colpire il territorio?

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TERRA

TEMA L’Universo, un immenso laboratorio per studiare i corpi celesti

Ti sarà capitato di guardare video in rete, di ascoltare podcast, o di leggere articoli scientifici dedicati ad aspetti e fenomeni dell’Universo, realizzati da coloro che si occupano di astronomia e astrofisica.

Qual è la differenza tra queste due scienze? L’obiettivo è lo stesso, conoscere l’Universo e i corpi celesti che contiene, ma per raggiungerlo mettono in campo competenze diverse: l’astronomo osserva il cosmo, l’astrofisico cerca di capirne il funzionamento attraverso le leggi della fisica.

In altre parole, l’astronomia cataloga stelle, galassie, nebulose e pianeti, misurando i dati a essi relativi (come luminosità, distanza, massa), mentre l’astrofisica utilizza gli stessi dati per formulare teorie su meccanismi come l’evoluzione delle stelle, la nascita dei pianeti.

Negli ultimi decenni, tuttavia, grazie all’enorme quantità di osservazioni e di dati raccolti dalle missioni spaziali e dagli strumenti che intercettano le radiazioni elettromagnetiche e le particelle che provengono dai corpi celesti anche più lontani, l’astrofisica ha fatto ulteriori passi avanti ed è diventata una vera e propria scienza sperimentale: oggi è possibile considerare l’Universo come un enorme laboratorio dove mettere alla prova nuove teorie fisiche che non siamo ancora in grado di testare sulla Terra.

Parole per capire

Astronomia • È la scienza che studia i corpi celesti, i loro movimenti, le proprietà e la loro evoluzione nel tempo. È una scienza molto antica che si è evoluta nel tempo grazie alla creazione di strumenti per l’osservazione celeste sempre più sofisticati.

Astrofisica • È un settore della fisica che studia le caratteristiche dei corpi celesti. È distinta in astrofisica osservativa, che analizza i diversi tipi di radiazioni provenienti dai corpi celesti; astrofisica di laboratorio, che testa nuove teorie sulla base di fenomeni astronomici osservati; astrofisica teorica che elabora teorie per spiegare fenomeni astronomici non direttamente osservabili, come il Big Bang.

LE PROFESSIONI del tuo futuro!

EMANUELE FARINA, astrofisico

È laureato in Astrofisica con un dottorato in Astronomia. In seguito ha portato avanti diverse specializzazioni che lo hanno condotto in Germania e in California. Oggi vive alle Hawaii dove lavora al telescopio Gemini. Passa le sue notti a fare osservazioni astronomiche e collabora con la comunità mondiale di ricerca che gli richiede di puntare il telescopio in punti precisi del cosmo o verso corpi celesti come asteroidi, comete o particolari di pianeti. Per quando riguarda la ricerca, negli ultimi anni si è avventurato nello studio dei buchi neri supermassivi.

ANDREA BONFANTI, ricercatore

È laureato e ha conseguito un dottorato in Astronomia. Durante il percorso accademico è stato tutor per le materie propedeutiche ai corsi di laurea in Astronomia, Fisica e Ingegneria. Al termine del percorso universitario ha insegnato matematica e fisica in una scuola secondaria di secondo grado e successivamente ha iniziato la carriera universitaria come ricercatore in Astrofisica prima in Belgio e poi in Austria. Si occupa di determinare parametri stellari come età, massa e raggio utilizzando modelli statistici.

Dopo la laurea in Ingegneria aerospaziale, un dottorato in Astronomia e Astrofisica e un master internazionale sullo spazio, Laura ha lavorato per 10 anni nel campo della ricerca sviluppando specchi per astronomia, per poi passare al mondo industriale occupandosi di satelliti, nello specifico pannelli solari e sistemi robotici. Attualmente lavora nel gruppo di Quality Assurance che in ogni azienda si occupa di garantire che i prodotti vengano realizzati secondo i requisiti, le procedure e gli standard applicabili. Nel tempo libero, Laura condivide con piacere la sua passione per lo spazio e l’astronomia tenendo conferenze presso il Planetario di Lecco attraverso il gruppo astrofili Deepspace DALL’

LAURA PROSERPIO, quality assurance specialist

PARLA LO SCIENZIATO

DALL’ UNIVERSO AL SISTEMA SOLARE

BUONE NOTIZIE per il futuro!

IL FUTURO È IN ORBITA

All’interno dei laboratori della Stazione Spaziale Internazionale (ISS) in un ambiente di microgravità, vengono condotti esperimenti di biologia, chimica, medicina, fisiologia e fisica e si eseguono osservazioni astronomiche e meteorologiche. Nel 2022 ha avuto inizio la missione Earth Surface Mineral Dust Source Investigation (Emit), che utilizza la tecnica della spettroscopia per rilevare le polveri che si alzano dai diversi tipi di suoli terrestri e analizzarle in modo da prevedere come potrebbero influenzare il clima. Con la stessa tecnica è possibile individuare le fonti di dispersione di anidride carbonica e metano, mappare i minerali contenenti litio e persino compiere indagini sott’acqua, per controllare lo stato di salute dei coralli. Anche l’adattamento climatico è materia di ricerca: nel 2022, in occasione della COP 27, sono stati inviati sulla ISS semi di Arabidopsis, una pianta comunemente usata negli esperimenti di genetica, e di Sorghum vulgare, o sorgo, un grano ricco di sostanze nutritive utilizzato per l’alimentazione umana e animale, con lo scopo di capire se i semi esposti a condizioni di microgravità, alle radiazioni cosmiche e a temperature estremamente basse presentino mutazioni in grado di adattarsi alle condizioni terrestri associate ai cambiamenti climatici.

Microgravità • La ISS, che si trova a circa 400 km dalla superficie terrestre, risente ancora della forza di attrazione gravitazionale della Terra, ridotta di poco più del 10%. Tuttavia la ISS e i suoi occupanti, come tutti i corpi che orbitano attorno alla Terra, sono in caduta libera, cioè si comportano come se fossero privi di peso. Spettroscopia • È la scienza che si occupa dello studio e della misurazione dello spettro elettromagnetico caratteristico di ogni sostanza.

Litio • È un metallo alcalino caratterizzato da un’elevata conduttività e da un’ottima capacità di immagazzinare di energia.

Parole per capire

1 LEZIONE L’ UNIVERSO INTORNO A NOI

FLIPPED CLASSROOM

Esplora l’oggetto interattivo e scrivi le risposte sul quaderno.

Da Stonehenge al telescopio spaziale

1. Quali funzioni svolgeva il complesso di Stonehenge?

2. Come era fatto il cannocchiale con cui Galileo fece le prime osservazioni astronomiche?

3. Come funzionano i telescopi a riflessione?

4. Quali sono i vantaggi dei telescopi spaziali?

Metti in pausa il video nel seguente punto.

5. Dai un titolo all’immagine e scrivi una didascalia di commento.

SI DICE CHE…

I più grandi telescopi del mondo si trovano nelle aree desertiche

I grandi telescopi sono installati in aree situate ad alta quota, per esempio sugli altopiani, o nei deserti in modo da ridurre al minimo l’incidenza delle turbolenze atmosferiche e dell’inquinamento luminoso sulle radiazioni elettromagnetiche e le onde radio provenienti dallo spazio.

I più grandi telescopi al mondo si trovano a 5000 m di quota, nel deserto di Atacama, in Cile. Tra questi c’è il radiotelescopio ALMA, progettato per studiare la luce proveniente dai corpi più freddi dell’Universo. I segnali provenienti dallo spazio sono fortemente assorbiti dal vapore acqueo presente nell’atmosfera terrestre; per questo come sito del radiotelescopio ALMA è stato scelto uno dei luoghi più aridi della Terra.

1 GLI STRUMENTI DELL’ASTRONOMIA

La visione del cielo stellato affascina da sempre gli esseri umani e ha fatto sorgere molte domande sull’origine dei corpi celesti e sui loro movimenti nello spazio.

L’astronomia è la scienza che studia l’Universo e i fenomeni celesti.

In tutte le antiche civiltà, dai Maya ai Sumeri agli antichi Egizi, i sacerdoti avevano il compito di osservare il cielo per prevedere gli eventi futuri. Questi antichi astronomi sono stati i primi a descrivere i fenomeni celesti e i movimenti del Sole, della Luna, dei pianeti e delle stelle: dalle loro osservazioni è nata l’idea di misurare il tempo in giorni, mesi, stagioni e anni.

In passato le osservazioni erano fatte a occhio nudo; in seguito, l'invenzione di strumenti ottici più complessi, come i cannocchiali, i telescopi e i radiotelescopi, ha aperto la strada a una conoscenza dell’Universo sempre più approfondita. I telescopi ottici raccolgono le onde elettromagnetiche provenienti dallo spazio, mentre i radiotelescopi sono antenne radio che raccolgono i segnali radio emessi dai corpi celesti.

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2 LA NOSTRA POSIZIONE NELL’UNIVERSO

L’ Universo, o cosmo, è l’insieme di tutti i corpi celesti, gli astri, e dello spazio che li contiene. Miliardi di miliardi di corpi celesti popolano l’Universo e la sua estensione è enorme, tanto che non ne conosciamo i limiti.

Tutti i corpi celesti – stelle, galassie e pianeti – si attraggono gli uni gli altri per effetto forza di attrazione gravitazionale

1. L’Universo, un insieme di galassie.

2. La Via Lattea, una delle innumerevoli galassie dell’Universo.

3. Il Sistema solare

Il Sole è una delle tantissime stelle della Via Lattea.

4. La Terra, uno degli otto pianeti del Sistema solare.

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PROVE DI COMPETENZA

QUALE SARÀ IL DESTINO DELL’UNIVERSO?

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3 L’ORIGINE DELL’UNIVERSO

Come si sono formati i corpi celesti e da dove ha avuto origine l’energia che li fa muovere? La maggior parte degli astronomi ha trovato la risposta a queste domande nella teoria del Big Bang, che in inglese significa “grande scoppio” 2 . Secondo questa teoria, il cosmo sarebbe nato, circa 13,8 miliardi di anni fa, da un’esplosione iniziale avvenuta in una singolarità, una regione di spazio molto limitata e densa, dove tutta la massa era inizialmente concentrata sotto forma di energia in condizioni di temperatura estremamente elevata. All’improvviso, un’enorme esplosione ha innalzato la temperatura a centinaia di miliardi di gradi, creando le condizioni per la formazione delle prime particelle elementari: in meno di un secondo si sono formati elettroni, protoni e neutroni, che in seguito hanno dato origine agli atomi. I primi nuclei di elio si sono formati un secondo dopo la grande esplosione iniziale. Solo dopo 500 000 anni hanno avuto origine i primi atomi di idrogeno; 500 milioni di anni dopo si sono formate le prime stelle e le galassie e, dopo altri 5 miliardi di anni, si sono evoluti i sistemi di corpi celesti veri e propri. Il Sistema solare si è formato circa 5 miliardi di anni fa. Ancora oggi l’energia liberata nel Big Bang fa espandere l’Universo, fa muovere gli astri e crea le condizioni per la nascita e l’evoluzione di nuovi corpi celesti 3 . Con l’espansione dell’Universo ha avuto inizio anche lo scorrere del tempo.

4 COME SI MISURANO LE DISTANZE IN ASTRONOMIA

Quanto è grande l’Universo? Da sempre gli esseri umani hanno cercato di rispondere a questa domanda. Osservando il cielo notturno a occhio nudo, esso appare come un insieme di puntini luminosi di diversa dimensione su uno sfondo nero, ed è davvero difficile stabilire quanto questi “puntini” siano distanti.

2 Dal Big Bang alle galassie.

elettroni, protoni e neutroni

Big Bang

dopo 1 secondo

nuclei di elio

primi atomi di idrogeno

formazione delle prime stelle e galassie

evoluzione delle galassie

dopo

500 000 anni

dopo

500 milioni di anni

dopo 5 miliardi di anni

dopo 10 miliardi di anni

3 La nebulosa Aquila, una regione in cui i processi di formazione stellare sono ancora in atto.

In astronomia si misurano le distanze tra gli astri per confronto: si calcolano le distanze fra corpi celesti vicini e si utilizzano questi risultati per misurare distanze maggiori. Per esempio, la distanza media tra la Terra e il Sole è considerata l’unità di misura più adatta per valutare le distanze che separano i corpi celesti che formano il Sistema solare.

L’unità astronomica (ua) corrisponde alla distanza media tra la Terra e il Sole ed equivale a circa 150 milioni di kilometri.

Le distanze che separano le stelle al di fuori del Sistema solare e le galassie tra loro sono così grandi che l’unità astronomica risulta inadeguata per misurarle. Per queste distanze viene usata un’altra unità di misura, l’anno luce.

L’anno luce (al) è lo spazio percorso nel vuoto dalla luce in un anno.

La luce viaggia a 300 000 km/s, pertanto 1 anno luce equivale a una distanza di circa 9 460 miliardi di kilometri. Usando l’anno luce possiamo misurare le enormi distanze che ci separano dalle stelle. Per esempio, Sirio 4 , la stella più luminosa dell’emisfero boreale, dista circa 8 anni luce dalla Terra, mentre Proxima Centauri ne dista appena 4,3; il Sole invece è molto più vicino alla Terra, e la sua luce impiega solo 8 minuti per giungere fino a noi.

La nostra galassia, la Via Lattea, ha un diametro di circa 100 000 anni luce, mentre la galassia più lontana dal nostro pianeta è a circa 13 miliardi di anni luce.

FISSA I CONTENUTI ESSENZIALI

Completa le frasi con i termini corretti.

Big Bang anno luce galassie astronomia radiotelescopi

4 La stella Sirio.

1. La scienza che studia l’Universo e i fenomeni celesti è l’ .

2. I raccolgono le onde radio emesse dai corpi celesti.

3. Le stelle formano dei raggruppamenti chiamati , come la Via Lattea.

4. La teoria del spiega in che modo ha avuto origine l’Universo.

5. Per misurare le distanze tra corpi celesti si usano due unità di misura, l’ e l’unità astronomica.

VERSO LE COMPETENZE

Nel 2016, scrutando tra le stelle dell’Orsa Maggiore, il telescopio spaziale Hubble ha scoperto la galassia battezzata GN-z11, situata a 13,3 miliardi di anni luce dal nostro pianeta.

Rispondi alle domande.

1. Quanto tempo ha impiegato la luce della galassia per raggiungere il telescopio spaziale?

2. Quanti miliardi di anni fa ha avuto origine l’Universo?

3. Dopo quanto tempo si è formata GN-z11?

Procione

Betelgeuse

Sirio

2 LEZIONE LE STELLE

FLIPPED CLASSROOM

Esplora la galleria di immagini e scrivi le risposte sul quaderno.

Nascita, vita e morte delle stelle

1. Che cos’è una nebulosa?

2. Quali sono le tappe del percorso da nebulosa a nana nera?

3. Che cos’è una supernova?

4. In che tipo di stella si trasformerà il Sole al termine della sua esistenza?

Metti in pausa il video nel seguente punto.

5. Descrivi le fasi dell’evoluzione di una supergigante rossa.

1 LE GALASSIE

Le stelle non sono distribuite in modo uniforme nell’Universo, ma nemmeno sparse a caso: sono riunite in gruppi detti galassie

Le galassie sono insiemi di centinaia di miliardi di stelle che ruotano, insieme a pianeti, gas e polveri stellari, attorno a un centro di gravità.

Si ritiene che nell’Universo ci siano più di 2000 miliardi di galassie molto lontane le une dalle altre. Le galassie hanno forme diverse:

• le galassie globulari e irregolari sono ammassi di stelle privi di simmetria 1 a ;

• le galassie ellittiche hanno la forma di un disco appiattito 1 b ;

• le galassie a spirale hanno un centro sferico e bracci che ruotano intorno a esso 1 c ;

• le galassie a spirale barrata presentano un allineamento di stelle che fuoriesce in linea retta dal centro, dal quale si dipartono i bracci 1 d .

Le galassie sono a loro volta raggruppate in ammassi galattici

2 LA NOSTRA GALASSIA

Il Sole e il sistema di corpi celesti che gli ruota attorno si trovano in una galassia chiamata Via Lattea. Per distinguerla da tutte le altre viene anche chiamata Galassia, con l’iniziale maiuscola, un termine che deriva da quello usato dagli antichi Greci per indicare la scia luminosa, simile a un fiume di latte, che attraversa il cielo notturno. Il motivo per cui la Via Lattea ci appare come una fascia luminosa dipende dal fatto che, dal nostro punto di osservazione all’interno della Galassia, ne possiamo vedere solo una parte.

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NGC 1427A, una galassia irregolare.

NGC 4150, una galassia ellittica.

una galassia a spirale.

Se potessimo andare tanto lontano nello spazio da poter osservare la Via Lattea di fronte, vedremmo che è formata da un nucleo centrale attraversato da una struttura simile a una barra, dalla quale partono quattro bracci a spirale. Per la sua struttura è classificata tra le galassie a spirale barrata 2 ; la sua forma è stata dedotta mettendola a confronto con quella della galassia di Andromeda. È costituita da circa 200 miliardi di stelle tra cui il Sole, che si trova su uno dei bracci, a circa 30 000 anni luce dal nucleo. Le stelle che formano i bracci ruotano attorno al nucleo; il Sole, che viaggia alla velocità di 250 km/s, impiega 225 milioni di anni per compiere un giro completo attorno al centro della Galassia.

La Via Lattea appartiene al Gruppo Locale, un ammasso galattico formato da più di 70 galassie, tra cui Andromeda.

1 A ogni galassia la sua forma.

2 La Via Lattea è visibile in cielo a ogni latitudine come una fascia di luce biancastra.

Bracci

Nucleo

Sole

M1,

NGC 1300, una galassia a spirale barrata.

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LAB STEAM

CONTIAMO LE STELLE

TERRA

3 Il Sole si trova a 150 milioni di kilometri dalla Terra.

3 COME SI CLASSIFICANO LE STELLE

Le stelle sono corpi celesti formati da gas, soprattutto idrogeno ed elio.

Le stelle producono energia grazie alle reazioni di fusione nucleare che avvengono nel loro nucleo: 4 nuclei di idrogeno (cioè 4 protoni) si uniscono per formare un nucleo di elio, costituito da 2 protoni e 2 neutroni. La fusione dei nuclei di idrogeno libera enormi quantità di energia, che la stella irradia nello spazio sotto forma di luce e calore. Le stelle sono diverse fra loro per luminosità, dimensioni e colore.

• La luminosità delle stelle, cioè la quantità di energia luminosa che emanano, è espressa da una grandezza chiamata magnitudine. La luminosità che percepiamo dipende dalla grandezza della stella e dalla distanza che la separa dalla Terra: per esempio, il Sole è una stella di media grandezza ma ci appare come la più luminosa nel cielo 3 , mentre stelle molto più grandi, ma più lontane da noi, sembrano dei lumicini. La luminosità di una stella per noi che la osserviamo dalla Terra è chiamata magnitudine apparente. Per confrontare le stelle e valutarne la luminosità reale dobbiamo immaginare di portarle tutte alla stessa distanza dalla Terra. Possiamo così definire la magnitudine assoluta, cioè la luminosità con cui una stella ci apparirebbe se fosse portata alla distanza convenzionale di 32 anni luce.

Tab. Classificazione delle stelle per dimensioni.

stella dimensioni rispetto al Sole

stella nana fino a 100 volte più piccola media all’incirca come il Sole

gigante almeno 18 volte più grande supergigante 1000 volte più grande

• Le stelle possono essere classificate sulla base delle loro dimensioni in stelle nane . Facendo un confronto con il Sole, per esempio, la supergigante Antares è 800 volte più grande, mentre la stella nana Proxima Centauri è un settimo più piccola. di una stella è direttamente collegato alla temperatura sulla sua superficie. , permettono di capire la composizione e la tem peratura della stella partendo dal suo colore. In base al colore che mostrano, le stelle sono classificate in cinque categorie princi pali: rosse, arancioni, gialle, bianche e azzurre ; ci sono poi delle categorie inter medie. Il Sole è una stella gialla: la sua temperatura superficiale è di circa 6000 °C.

4 Classificazione delle stelle in base al colore.

stella rossa 2000 - 3500

stella rossa 3000-4000 °C

stella arancione 3500 - 5000

stella arancione 4000-5000 °C

stella gialla 5000 - 8000

stella gialla 5000-7000 °C

stella bianca 8000-10 000 °C

stella azzurr

4 LA VITA DELLE STELLE

stella bianca 10 000 azzurra 30 000

stellastellaazzurrazzurr stella azzurr ella 3 bi 0 a azzurra 0 000

stella azzurra 10 000-33 000 °C

Le stelle non sono sempre uguali a se stesse ma cambiano dimensioni, colore, luminosità e composizione. La successione di cambiamenti che una stella sperimenta nel corso della sua vita è detta evoluzione stellare 5 Il ciclo vitale di una stella si estende per milioni o miliardi di anni, perciò è impossibile per un essere umano seguirlo passo passo. Tuttavia, attraverso osservazioni astrono-

miche su una popolazione di stelle che contiene stelle in fasi diverse della loro vita, si è riusciti a ricostruire nelle sue fasi il ciclo vitale di una stella.

La vita delle stelle ha inizio da una nebulosa, una nube oscura costituita da gas (per la maggior parte idrogeno) e polvere cosmica. Le particelle di gas e polveri si uniscono a causa delle forze di attrazione gravitazionale e si contraggono, acquisendo una velocità crescente. Quando le temperature e le pressioni sono tali da innescare violente reazioni di fusione nucleare, vengono prodotti energia luminosa e calore, e nasce una vera e propria stella.

stella con massa simile al Sole

nebulosa

con massa maggiore del Sole

Le stelle continuano a produrre energia fino a quando tutto l’idrogeno di cui sono composte si è trasformato in elio: a quel punto cessano le reazioni di fusione nucleare e le stelle perdono il loro equilibrio interno.

La durata di vita di una stella dipende dalle sue dimensioni e dalla sua massa iniziali: le giganti azzurre vivono meno delle altre stelle perché consumano più velocemente l’idrogeno, mentre le stelle nane vivono più a lungo perché consumano più lentamente il loro quantitativo di gas. Anche la fine di una stella dipende dalle sue caratteristiche iniziali. Una stella media, come il Sole, al termine della propria esistenza si trasforma in una gigante rossa, che in seguito si contrae fino a ridursi in una piccola stella calda e densa, una nana bianca. Durante la fase di nana bianca la stella irradia tutta la sua energia residua fino a trasformarsi in nana nera. Le stelle di grandi dimensioni, invece, si contraggono e si dilatano più volte fino a esplodere in una gigantesca supernova 6 . Il materiale rimasto dopo l’esplosione si contrae in corpi celesti di dimensioni ridotte e molto densi, chiamati stelle a neutroni o pulsar L’esplosione delle supernove più grandi origina i buchi neri, corpi celesti dall’energia gravitazionale così elevata da imprigionare perfino i raggi luminosi.

FISSA I CONTENUTI ESSENZIALI

Sottolinea il termine corretto tra i due proposti.

6 Collage di immagini riprese da tre telescopi di ciò che resta della supernova Cassiopeia A.

1. Le stelle possono essere classificate sulla base delle loro dimensioni in stelle nane/supergiganti, come per esempio Proxima Centauri, stelle di media grandezza, giganti e supergiganti. La stella Sole/Antares, per esempio, è una stella di dimensioni medie: la sua temperatura superficiale è di circa 10 000/6000 °C.

2. Il colore di una stella è direttamente collegato alla temperatura/dimensione sulla sua superficie. Speciali strumenti chiamati spettroscopi/radiotelescopi permettono di conoscere la composizione e la temperatura della stella a partire dalla luminosità/dal colore

stella

gigante rossa

supergigante rossa

nana bianca

supernova

nana nera

stella a neutroni

buco nero

3 LEZIONE IL SISTEMA SOLARE

FLIPPED CLASSROOM

Guarda il video e scrivi le risposte sul quaderno.

Missione su Marte

1 L’origine del Sistema solare secondo l’ipotesi nebulare.

1. In che cosa consiste la missione di Curiosity?

2. Quali sono le caratteristiche meccaniche del Rover?

3. In che modo è controllato il Rover?

4. Quali sono gli indizi raccolti dal Rover che proverebbero che su Marte è presente acqua allo stato liquido?

5. Quali missioni sono state portate avanti dopo quella di Curiosity?

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Metti in pausa il video nel seguente punto.

6. Spiega perché è stato scelto il cratere Gale come punto di atterraggio di Curiosity.

1 L’ORIGINE DEL SISTEMA SOLARE

La Terra fa parte di un raggruppamento di corpi celesti, il ma solare, così chiamato perché al suo centro vi è una stella, il Sole

Le ipotesi che spiegano la formazione e l’evoluzione del Siste ma solare sono varie, ma la spiegazione più condivisa nella co munità scientifica è quella denominata ipotesi nebulare

Secondo questa ipotesi, circa 5 miliardi di anni fa un’enorme nebulosa generata dal Big Bang comincia a contrarsi per effet to della forza di attrazione gravitazionale, inizia a ruotare e as sume una forma a disco. Il materiale della nebulosa si addensa nella parte centrale, che diventa sempre più calda e forma il protosole. Quando il protosole raggiunge temperature tali da innescare le reazioni di fusione nucleare, comincia a brillare: è nato il Sole.

Le particelle solide e i gas della nebulosa che non sono “caduti” sul Sole continuano a ruotare attorno a esso, si scontrano, si aggregano e diventano sempre più grandi: si formano i tesimali. I planetesimali esercitano una forza di attrazione sui corpi più piccoli, inglobandoli; così si accrescono e formano, nell’arco di decine di milioni di anni, gli altri corpi del Sistema solare: i pianeti, i satelliti, gli asteroidi, le meteore e le comete.

2 IL SOLE È LA STELLA DEL SISTEMA SOLARE

Il Sistema solare è costituito dal Sole, che è una stella, e da otto pianeti che vi ruotano attorno. Vi sono poi altri corpi celesti: satelliti, asteroidi, comete e meteore. Nel Sole tuttavia si concentra quasi tutta la massa del Sistema solare, oltre il 99%, e solo l’1% è distribuito nei pianeti e negli altri corpi minori del Sistema.

L’atmosfera solare è formata internamente dalla cromosfera e più esternamente dalla corona solare. Dalla superficie della cromosfera si innalzano colonne di gas incandescente, le protuberanze, che fuoriescono per migliaia di kilometri. Il vento solare è costituito da ioni che riescono a superare la corona solare e possono raggiungere l’atmosfera terrestre, dove danno origine alle aurore polari

protuberanza

corona solare

cromosfera

La zona radiativa è la parte più vicina al centro della stella; è molto estesa e trasferisce per irraggiamento i gas incandescenti dal nucleo verso l’esterno del Sole.

Il nucleo è una fornace termonucleare caldissima. Raggiunge una temperatura di 15 milioni di gradi e al suo interno avvengono le reazioni che tengono “accesa” la stella.

macchia solare

fotosfera

La fotosfera costituisce la superficie luminosa del Sole. Sembra ricoperta da granuli molto luminosi: in realtà essi sono la parte superiore delle colonne di gas incandescente in risalita. La temperatura superficiale è di circa 6000 °C ma ciclicamente compaiono zone più scure, le macchie solari, che corrispondono ad aree con temperature più basse.

La zona convettiva è esterna alla zona radiativa. Nella zona convettiva i gas si muovono per convezione, proprio come l’acqua in una pentola quando bolle.

3 I PIANETI

Un pianeta è un corpo celeste che orbita attorno a una stella e che non produce energia tramite reazioni di fusione nucleare.

I pianeti non emettono luce propria, ma appaiono luminosi perché riflettono la luce del Sole che li illumina.

I pianeti compiono nello spazio due moti:

• il moto di rivoluzione attorno al Sole lungo percorsi ben definiti, le orbite, di forma ellittica; il tempo impiegato da ciascun pianeta per compiere una rivoluzione completa è detto periodo di rivoluzione;

• il moto di rotazione attorno al proprio asse.

Tutto il Sistema solare, infine, ruota attorno al centro della Via Lattea.

Procedendo dal Sole, che si trova al centro del Sistema solare, verso l’esterno, gli otto pianeti sono Mercurio, Venere, Terra, Marte, Giove, Saturno, Urano e Nettuno 3

3 I pianeti del Sistema solare (non in scala).

• Mercurio, Venere e Marte sono simili alla Terra per dimensione e composizione chimica e per questo sono detti pianeti terrestri. I pianeti terrestri hanno densità circa 5 volte maggiore di quella dell’acqua, perché sono composti da rocce e metalli; il loro raggio è in media di 5000 km e possiedono un’atmosfera.

• Giove, Saturno, Urano e Nettuno, invece, sono molto più grandi della Terra e simili, per dimensioni e composizione, a Giove: per questo sono detti pianeti gioviani. I pianeti gioviani hanno densità molto più bassa dei pianeti terrestri (circa 1,5 volte quella dell’acqua), perché sono composti in prevalenza da gas come idrogeno, elio, metano e ammoniaca. Il raggio medio dei pianeti gioviani è da 4 a 11 volte più grande di quello terrestre.

Tra i pianeti terrestri e i pianeti gioviani si trova una zona ricca di frammenti di rocce di varie dimensioni, la fascia degli asteroidi. Essa permette di dividere i pianeti interni, quelli più vicini al Sole, dai pianeti esterni, quelli oltre la fascia. Gli asteroidi possono avere composizione rocciosa o metallica. La loro origine è ancora incerta: probabilmente si tratta di frammenti che non si sono aggregati in un pianeta a causa della forza gravitazionale di Marte e Giove. È dalla fascia degli asteroidi che provengono la maggior parte dei frammenti rocciosi che vagano liberi nel Sistema solare e che possono entrare in contatto con l’atmosfera terrestre.

Urano

Mercurio

Venere

Terra Marte

Giove

Nettuno

Fino a pochi anni fa il Sistema solare comprendeva anche Plutone, un pianeta di piccole dimensioni situato nella parte più esterna del Sistema. Nel 2006 l’Unione Astronomica Internazionale ha inserito Plutone, insieme ad altri piccoli corpi celesti che orbitano alla periferia del Sistema solare, nella categoria dei pianeti nani. Le piccole dimensioni, la forma quasi sferica e la presenza di frammenti in orbita attorno a questi corpi celesti non permettono di considerarli dei veri e propri pianeti.

4 LE COMETE E LE METEORE

Le comete sono corpi celesti simili ad asteroidi; il loro nucleo è composto da acqua e anidride carbonica sotto forma di ghiaccio. La maggior parte delle comete staziona in una zona ai confini del Sistema solare, chiamata Nube di Oort. Quando passano vicino al Sole, il calore fa vaporizzare il ghiaccio e intorno al nucleo si forma una nube luminosa di vapori e polveri, la chioma. Il vento solare fa allungare la chioma in direzione opposta al Sole formando una lunga coda luminosa 4 . Esistono comete che passano una volta sola nei pressi del Sole, per poi esaurirsi, mentre altre percorrono orbite ellittiche molto allungate e ritornano periodicamente nel Sistema solare.

Le meteore sono frammenti di asteroidi e comete che si muovono nel Sistema solare senza seguire un’orbita regolare. Se si trovano vicino alla Terra sono attratte dalla forza di gravità e possono entrare nell’atmosfera. Le stelle cadenti che attraversano il cielo notturno sono il risultato della disgregazione delle meteore a contatto con la nostra atmosfera. I frammenti di meteore che riescono ad attraversare l’atmosfera senza disintegrarsi e a raggiungere la superficie terrestre sono chiamati meteoriti. L’impatto di grandi meteoriti con la superficie terrestre può formare crateri anche di qualche kilometro di diametro.

VERSO LE COMPETENZE

I pianeti del Sistema solare non sono tutti uguali.

Rispondi alle domande e poi completa la tabella.

1. In base a quali caratteristiche sono stati divisi in pianeti terrestri e pianeti gioviani?

2. La Terra fa parte dei pianeti interni, mentre Giove è un pianeta esterno: che cosa separa i due gruppi?

pianeta interno

pianeta gioviano

composizione gassosa

composizione rocciosa

pianeta terrestre

pianeta esterno

Struttura di una cometa.

chioma

coda nucleo

Saturno Venere Mercurio Urano

VIDEO

La cometa Hale-Bopp

visual

I PIANETI DEL SISTEMA SOLARE

Mercurio È il pianeta più vicino al Sole e il più piccolo del Sistema solare. Ha un periodo di rivoluzione di soli 88 giorni. Mercurio è circondato da una sottile atmosfera perché la sua piccola massa riesce a trattenere ridotte quantità di gas. La superficie è rocciosa ed è completamente ricoperta da crateri di impatto delle meteoriti. La temperatura sale fino a 430 °C di giorno e scende a –180 °C la notte. Non possiede satelliti.

Venere È il secondo pianeta dal Sole e il più vicino alla Terra. È grande quasi quanto la Terra ed è anche l’oggetto notturno più luminoso dopo la Luna. Ha un periodo di rivoluzione di 225 giorni. Venere è ricoperto da una densa atmosfera ricca di anidride carbonica, azoto e acido solforico che provoca un intenso effetto serra: la temperatura superficiale raggiunge i 464 °C. Non possiede satelliti. Il moto di rotazione è retrogrado perché si svolge da Est verso Ovest.

Marte È il più esterno dei pianeti rocciosi. Ha un periodo di rivoluzione di 687 giorni. È chiamato il “pianeta rosso” perché appare di questo colore per la presenza di rocce ricche di ossidi di ferro. La superficie è solcata da canyon e mostra pianure e letti di antichi fiumi, che testimoniano un’antica presenza di acqua; infatti le ultime missioni sembrano aver individuato tracce di vita del passato. L’atmosfera è formata in prevalenza da anidride carbonica che solidifica nelle regioni polari, formando delle calotte. La temperatura superficiale media è di –63 °C. Possiede due satelliti, Phobos e Deimos.

Terra È il terzo dei pianeti rocciosi e il più grande. Ha un periodo di rivoluzione di 365 giorni. Possiede un’atmosfera composta da azoto, ossigeno e da una piccola percentuale di anidride carbonica che mantiene una temperatura media superficiale di 15 °C. La distanza dal Sole permette la presenza di grandi quantità di acqua liquida. È l’unico pianeta del Sistema solare che ospita la vita. Possiede un satellite, la Luna.

© Casa Editrice G. Principato

Saturno È il secondo pianeta del Sistema solare per dimensioni. Ha una composizione gassosa simile a quella di Giove ed è circondato da un sistema di anelli formati da polveri e frammenti rocciosi. Ha un periodo di rivoluzione di 29 anni. È il pianeta con la densità più bassa a causa della sua composizione gassosa, ma il nucleo è solido; infatti, pur essendo oltre 700 volte più grande della Terra, questo colosso di gas pesa appena 95 volte più del nostro pianeta roccioso. La temperatura esterna è di –140 °C. Oltre la fascia degli anelli, orbitano intorno a Saturno 62 satelliti, tra i quali Titano, l’unico circondato da un’atmosfera.

nettuno È il più piccolo e il più freddo dei pianeti gassosi: la temperatura negli strati più esterni raggiunge i –223 °C. Il periodo di rivoluzione è pari a 165 anni. La sua composizione è simile a quella di Urano, ma il maggior contenuto di metano conferisce al pianeta un colore blu intenso. Su Nettuno si osservano tempeste violentissime con venti che soffiano a 2160 km/h. Possiede 13 satelliti.

Giove È il pianeta più grande del Sistema solare ed è il primo dei pianeti gassosi. Ha un periodo di rivoluzione di 12 anni. Pur essendo gigantesco, gira su se stesso molto velocemente (un giorno, su Giove, dura meno di 10 ore). L’atmosfera è ricca di idrogeno, elio e ammoniaca ed è continuamente agitata da venti e perturbazioni tra cui la Grande Macchia Rossa, un enorme ciclone, il più grande di tutto il Sistema solare: ha un’estensione di oltre 16 000 km e i venti raggiungono i 640 km/h. Il nucleo è composto da ferro e silicio. Negli strati più esterni la temperatura è di –110 °C, mentre all’interno raggiunge i 50 000 °C. Intorno a Giove orbitano 67 satelliti.

Urano Ha l’asse di rotazione molto inclinato sul piano della sua orbita e rivolge al Sole la zona polare e non quella equatoriale, come accade per gli altri pianeti. Ha un periodo di rivoluzione di 84 anni. È composto da idrogeno, elio e metano, che gli conferiscono una particolare colorazione azzurra. La temperatura esterna è molto bassa e raggiunge i –214 °C. Il pianeta è circondato da sottili anelli simili a quelli di Saturno e possiede 27 satelliti.

4 LEZIONE I MOVIMENTI DEI CORPI CELESTI

FLIPPED CLASSROOM

Guarda il video e scrivi le risposte sul quaderno.

Le leggi di Keplero

1. Chi fu Johannes Keplero?

2. Che cosa afferma la prima legge di Keplero?

3. Quale legge spiega la variazione della velocità di percorrenza dell’orbita di un pianeta attorno al Sole?

4. Quali pianeti del Sistema solare hanno i tempi di percorrenza dell’orbita più brevi?

1 DUE MODELLI PER L’UNIVERSO

Partendo dalle osservazioni del cielo, gli antichi Greci avevano costruito un modello geocentrico dell’Universo, che posizionava la Terra al centro dell’Universo. La Terra era ritenuta un corpo sferico e immobile circondato da sfere concentriche, trasparenti e cave, sulle quali erano infissi il Sole, la Luna, i pianeti e le stelle che ruotavano attorno alla Terra.

Il modello geocentrico spiegava l’alternarsi dei periodi di luce e di buio con il movimento del Sole attorno al nostro pianeta. Questa teoria, successivamente ripresa e rielaborata da Claudio Tolomeo, nel 141 d.C., si afferma nell’Europa medievale con il nome di sistema tolemaico 1 .

Dal modello geocentrico al modello eliocentrico

Il modello geocentrico resiste per quasi 1400 anni, fino a quando, nel XVI secolo, grazie all’opera dell’astronomo polacco Niccolò Copernico (1473-1543) si fa strada un nuovo modello dell’Universo, il modello eliocentrico (o copernicano), che colloca il Sole al centro del Sistema solare mentre la Terra e gli altri pianeti ruotano attorno a esso 2

1 Modello geocentrico di Tolomeo.

2 Modello eliocentrico di Copernico.

La validità del modello eliocentrico, che prevede sia i movimenti di rivoluzione attorno al Sole sia i movimenti di rotazione dei pianeti del Sistema solare intorno al proprio asse, viene confermata anche dalle osservazioni compiute da Galileo Galilei (1564-1642).

Grazie al suo cannocchiale, lo scienziato osserva quattro satelliti che ruotano attorno a Giove: la scoperta è di grande importanza, perché dimostra che la Terra non può più essere considerata al centro dei movimenti celesti osservati dagli astronomi.

2 LE LEGGI CHE REGOLANO I MOVIMENTI DEI CORPI CELESTI

L’astronomia moderna è nata tra il XVI e il XVII secolo, grazie a Copernico, Keplero, Galileo e Newton, che si sono interessati soprattutto dei corpi celesti vicini alla Terra.

L’astronomo tedesco Johannes Kepler, meglio conosciuto con il nome di Keplero, è considerato il primo astronomo moderno 3 . Keplero ha elaborato le leggi che spiegano la forma delle orbite dei corpi celesti e i loro movimenti, facendo proprio il modello eliocentrico proposto da Niccolò Copernico e utilizzando i dati raccolti dall’astronomo danese Tycho Brahe 4 , che per molti anni osservò il moto dei pianeti, misurò le loro traiettorie e ne calcolo la velocità.

Agli inizi del Seicento, partendo dai dati astronomici e matematici raccolti fino ad allora, Keplero elabora le tre leggi che spiegano il movimento di rivoluzione dei corpi celesti attorno al Sole, e che da lui prendono il nome.

■ La prima legge di Keplero

Ogni pianeta ruota attorno al Sole seguendo un’orbita ellittica. L’ellisse ha due centri chiamati fuochi e il Sole è posto in uno dei due fuochi.

Ogni pianeta, quindi, non si trova sempre alla stessa distanza dal Sole: il punto dell’orbita in cui il pianeta è più vicino al Sole è detto perielio; il punto in cui il pianeta è più distante dal Sole è detto afelio 5

■ La seconda legge di Keplero

Il segmento, chiamato raggio vettore, che unisce il centro del Sole con il centro del pianeta descrive aree uguali in tempi uguali.

Ciò significa che il pianeta compie il movimento di rivoluzione con velocità diverse: è più veloce se si trova vicino al Sole e più lento se è lontano dal Sole 6 .

3 Johannes Kepler (1571–1630).

4 Tycho Brahe (1546–1601).

5 La prima legge di Keplero.

afelio velocità minima

6 La seconda legge di Keplero.

perielio velocità massima

afelio

perielio

7

■ La terza legge di Keplero

SCIENZE & MAT

Il periodo di rivoluzione di un pianeta intorno al Sole è più lungo per i pianeti più lontani dal Sole e più breve per quelli più vicini.

Siccome il periodo di rivoluzione è definito anche anno del pianeta, possiamo dire che i pianeti più vicini al Sole hanno un anno più breve dei pianeti più lontani 7

3 PERCHÉ I PIANETI RUOTANO ATTORNO AL SOLE

Le leggi di Keplero descrivono il movimento dei pianeti, ma non sono in grado di spiegarne le cause. Keplero e molti altri astronomi avevano cercato di trovare una spiegazione all’origine delle forze coinvolte nel movimento dei pianeti, ma inutilmente. Galileo Galilei, eseguendo esperimenti sul moto, aveva osservato che non è necessaria alcuna forza per mantenere un corpo in movimento: secondo il principio di inerzia enunciato dal grande scienziato italiano, in assenza di forze esterne un corpo tende a mantenersi in movimento con velocità costante e su linea retta. Quindi, se non vi fosse alcuna forza, i pianeti si muoverebbero su una linea retta.

Che cosa, allora, costringe i pianeti a ruotare su orbite ellittiche intorno al Sole, invece che fuggire in linea retta nello spazio? Un secolo dopo Keplero, lo scienziato inglese Isaac Newton (1642-1727) trova la risposta a questa domanda.

Newton, a soli 24 anni, dopo aver analizzato dati empirici ed eseguito precisi calcoli matematici, enuncia la legge della gravitazione universale, che spiega non solo la causa dei movimenti dei pianeti, ma anche le leggi di Keplero.

La legge della gravitazione universale afferma che due corpi si attraggono con una forza che è direttamente proporzionale al prodotto delle loro masse e inversamente proporzionale al quadrato della distanza che li separa.

Newton aveva trovato la risposta alla domanda di Keplero: la causa del moto dei pianeti è la forza di attrazione gravitazionale, una forza simile a quella che fa cadere una mela dal ramo, e qualsiasi altro oggetto, sulla superficie terrestre.

SI DICE CHE…

Isaac Newton elaborò le prime idee sulla legge della gravitazione universale a causa di una mela che gli cadde sulla testa

La famosa mela di Newton non sarebbe caduta proprio sulla testa dello scienziato, ma in un punto del suo giardino.

La storia narra che una mela si staccò da un albero del giardino della tenuta a Woolsthorpe e cadde davanti agli occhi di Newton. Fu questo evento a innescare il suo processo di riflessione: si chiese come mai il frutto fosse caduto verticalmente verso il basso. Secondo lo scienziato, il moto della Luna e il cadere della mela erano il risultato della stessa forza, anche se la mela, e qualunque cosa presente sulla Terra, cadeva sempre verso il basso mentre la Luna si comportava in maniera diversa.

La terza legge di Keplero.

SKILL BOOK

In termini matematici la legge si esprime in questo modo:

=

F è la forza con la quale due corpi si attraggono; m1 ed m2 sono le masse dei due corpi e d 2 è la distanza che li separa elevata al quadrato; G, chiamata costante di gravitazione universale, è una costante che vale per tutti i corpi dell’Universo 8 . Dalla legge della gravitazione universale si deduce che: se la distanza tra due corpi raddoppia, la forza di attrazione si riduce a un quarto; se la distanza si dimezza, la forza di attrazione diventa quattro volte più grande.

1

2 m1 = massa della Terra

m2 = massa della Luna

= distanza Terra-Luna

8 La legge della gravitazione universale applicata alla Terra e alla Luna.

Le osservazioni del cielo hanno permesso agli antichi di costruire un modello geocentrico dell’Universo, nel quale la Terra veniva posta al centro dell’Universo. Niccolò Copernico fu il primo a porre il Sole al centro del Sistema solare, mentre la Terra e i pianeti vi ruotano attorno. Rispondi alle domande.

1. Da chi fu rielaborato il modello geocentrico?

2. Quale strumento permise di migliorare le osservazioni dello spazio?

3. Quali furono le osservazioni di Galileo Galilei a sostegno del sistema eliocentrico?

Nella figura sono rappresentati Mercurio e Giove e le rispettive distanze dal Sole. Facendo le considerazioni sulle masse dei due pianeti e sulle loro distanze dal Sole, prova a descrivere come potrebbe variare la forza di attrazione gravitazionale esercitata dal Sole passando da Giove a Mercurio.

Luna

5 LEZIONE LA LUNA

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Guarda il video e scrivi le risposte sul quaderno.

Le fasi lunari

1. Che cos’è il ciclo delle fasi lunari?

2. Quanto dura un ciclo lunare?

3. Come appare la Luna nella fase di primo quarto?

4. Dove si trova la Luna quando è in opposizione?

5. In quali condizioni si trova la Luna quando è in congiunzione?

ORA FERMA L’IMMAGINE!

Metti in pausa il video nei seguenti punti.

6. Descrivi con le tue parole le fasi lunari rappresentate.

La formazione delle maree

1 IL SATELLITE NATURALE DELLA TERRA

I pianeti che formano il Sistema solare hanno molti satelliti, con l’eccezione di Venere e Mercurio che non ne possiedono.

I corpi celesti che ruotano attorno ad altri pianeti si chiamano satelliti.

1 Tab. La “carta d’identità” della Luna.

raggio medio 1737 km

massa 7,35 · 1022 kg

distanza massima

dalla Terra (apogeo) 405 500 km

distanza minima

dalla Terra (perigeo) 363 300 km

accelerazione di gravità 1,62 m/s2

Anche la Terra possiede un satellite: la Luna. Quando parliamo della Luna la chiamiamo satellite naturale, per distinguerla dai tantissimi satelliti artificiali che sono stati mandati in orbita attorno alla Terra per svolgere moltissime funzioni, dalle telecomunicazioni fino al controllo dei più diversi fenomeni naturali che avvengono sulla superficie terrestre. Con il suo raggio di 1738 km, la Luna è uno dei satelliti più grandi del Sistema solare 1 Tab. È anche il corpo celeste più vicino al nostro pianeta, posto a una distanza media di 384 400 km, e l’unico corpo celeste sul quale, fino a oggi, gli esseri umani hanno messo piede. Il 21 luglio 1969, grazie alla missione Apollo 11, gli astronauti Neil Armstrong e Buzz Aldrin calpestarono per primi il suolo lunare. La sua forza di attrazione si esercita sulle masse fluide dell’atmosfera e dell’idrosfera, producendo il fenomeno delle maree

La Luna segue il nostro pianeta nel suo movimento di rivoluzione attorno al Sole e nel movimento di rotazione su se stesso. Anche la Luna brilla nel cielo: non produce luce ma riflette quella del Sole.

2

LA SUPERFICIE LUNARE

Il panorama della superficie lunare è roccioso e senza vita: sulla Luna, infatti, mancano sia l’acqua allo stato liquido sia l’atmosfera, indispensabili allo sviluppo di forme di vita. La superficie lunare non è uniforme, ma è costituita da aree più scure e aree più chiare, costellate da numerosi crateri 1 . L’assenza di un’atmosfera, in grado di trattenere il calore rila sciato dalla superficie lunare, causa forti sbalzi di temperatu ra tra le zone illuminate e quelle in ombra: si passa da più di 127 °C nelle zone esposte al Sole a –173 °C nelle zone immerse nell’oscurità.

Sulla superficie della Luna non si verificano feno meni di alterazione e di erosione delle rocce causati dall’aria e dall’acqua, che sono invece evidenti sulla Terra. In realtà, l’acqua potrebbe esistere sotto la superficie lunare: recenti ricerche avrebbero individuato nel sottosuolo accumuli di ghiaccio, probabilmente provenienti da frammenti di comete caduti sul nostro satellite.

3 L’ORIGINE DELLA LUNA

Riguardo all’origine della Luna sono state formulate numerose ipotesi. Oggi, quella ritenuta più attendibile è l’ipotesi della collisione, secondo cui la Luna sarebbe il risultato dell’impatto di un enorme asteroide che ha colpito la Terra circa 4,4 miliardi di anni fa 2 . L’impatto avrebbe interessato un’area estesa migliaia di kilometri quadrati e avrebbe provocato il distacco dalla superficie terrestre di enormi quantità di detriti che, aggregandosi, avrebbero formato la Luna.

1 La superficie della Luna.

I mari sono depressioni della superficie lunare che appaiono più scure e che, nonostante il nome, non contengono acqua: si tratta, infatti, di grandi colate di lava solidificata, ricoperte da polveri e frammenti di roccia che formano il suolo lunare.

I crateri

cavità di forma più o meno circolare, con un diametro che può variare da poche decine di metri a qualche centinaio di kilometri. Si sono formati probabilmente in seguito all’impatto di grandi meteoriti con il suolo lunare.

Le terre sono zone più chiare, sopraelevate, costellate da crateri e catene montuose, che possono arrivare ad altezze di 8000 m.

2 La formazione della Luna secondo l’ipotesi della collisione.

4

I MOTI DELLA LUNA

La Luna, come tutti i corpi celesti, è un astro in movimento. I suoi principali movimenti sono tre:

• il moto di rotazione, che compie ruotando su se stessa, attorno al proprio asse di rotazione, in un periodo di 27 giorni, 7 ore e 43 minuti;

• il moto di rivoluzione, che compie ruotando attorno alla Terra in senso antiorario, su un’orbita ellittica in cui la Terra occupa uno dei fuochi. Nel suo moto di rivoluzione, la Luna si trova in perigeo quando è alla minima distanza dalla Terra, e in apogeo quando è alla massima distanza. Le orbite di Luna e Terra non sono su uno stesso piano, ma si intersecano in due punti chiamati nodi , congiunti da una linea detta linea dei nodi 3 ;

• il moto di traslazione attorno al Sole, che la Luna compie seguendo la Terra mentre percorre la sua orbita.

Il periodo di rivoluzione intorno alla Terra è uguale al periodo di rotazione (27 giorni, 7 ore e 43 minuti) ed è detto mese sidereo. Il fenomeno ha un’importante conseguenza: il nostro satellite rivolge verso la Terra sempre la stessa faccia.

5 LE FASI LUNARI

La visibilità della Luna dalla Terra dipende dalla posizione che essa assume rispetto al Sole e alla Terra nel corso del suo moto di rivoluzione.

Se osserviamo la Luna per alcune notti successive, ci accorgiamo che la porzione della superficie illuminata cambia: può essere un disco intero, un mezzo disco o una sottile falce; certe notti la Luna non è visibile. I diversi modi in cui noi vediamo la Luna sono chiamati fasi lunari e dipendono dalle posizioni reciproche di Luna, Terra e Sole 4 All’inizio del mese la Luna appare come una sottile falce che, giorno dopo giorno, diventa un mezzo disco (primo quarto) e poi un disco completo (Luna piena). Queste fasi costituiscono la fase crescente della Luna. Successivamente la Luna va incontro alla fase calante: il disco completo inizia a ridursi e torna nuovamente alla forma di mezzo disco (ultimo quarto), poi di falce e infine sparisce dalla nostra vista (Luna nuova).

Il moto di rivoluzione intorno alla Terra.

Luna piena

Luna nuova

SOLARI

4 Le fasi lunari.

L’eclissi è un fenomeno astronomico periodico provocata dall’ombra di un corpo celeste che si proietta su un altro.

Un’eclissi totale si verifica quando un corpo celeste viene completamente oscurato da un altro corpo celeste, mentre durante un’eclissi parziale viene oscurata solo una parte della superficie. In particolari situazioni di allineamento di Sole, Terra e Luna, si verificano i fenomeni delle eclissi lunari e delle eclissi solari.

• Le eclissi lunari si hanno quando la Terra si interpone tra il Sole e la Luna, in modo tale che la sua ombra copra la Luna completamente (eclissi totale di Luna) o solo in parte (eclissi parziale di Luna) 5 . Le eclissi lunari, tuttavia, non si verificano ogni mese: perché il fenomeno avvenga occorre che la Luna si trovi molto vicino o in corrispondenza di uno dei due nodi, i punti in cui le orbite della Luna e della Terra si intersecano, e questo è un evento piuttosto raro 6

• Le eclissi solari si verificano quando la Luna si interpone tra il Sole e la Terra, in modo che la sua ombra si estenda su una parte della superficie terrestre, nascondendo il Sole completamente o in parte 7

Durante un’eclissi totale di Sole l’ombra proiettata dalla Luna raggiunge al massimo l’ampiezza di 275 km: soltanto chi si trova in quest’area può osservare la Luna che copre gradatamente il Sole e il cielo che si oscura 8 . Quando la Luna si trova nel punto della sua orbita più lontano dalla Terra, il cono d’ombra non riesce a raggiungere la superficie terrestre e quindi il disco solare non viene del tutto coperto. In questo caso si verifica un’eclissi anulare di Sole, un fenomeno molto importante perché in questa occasione si ha la possibilità di osservare e studiare gli strati più esterni del Sole.

FISSA I CONTENUTI ESSENZIALI

Segna con una crocetta se vero (V) o falso (F).

1. La superficie lunare è rocciosa e caratterizzata da aree chiare e scure.

2. L’ipotesi della collisione spiega l’origine della Luna.

3. Durante il moto di traslazione la Luna ruota attorno alla Terra in senso antiorario.

4. Le eclissi lunari si verificano quando la Luna si interpone tra il Sole e la Terra.

5 L’eclissi lunare.

7 L’eclissi solare. Sole

8 L’eclissi totale di Sole.

6 Fase finale di un’eclissi di Luna.

RIPASSA I CONTENUTI ESSENZIALI

CON LA MAPPA

1 Completa la mappa con le parole chiave mancanti. comete - galassia - pianeti - satelliti - Saturno - Sole - stella - terrestri

è formato da 8

appartiene alla

10. Via Lattea che percorrono comprende i

3. orbite ellittiche

intorno al

che è una suddivisi in

6. gioviani come come

Mercurio

2 Inserisci accanto a ogni definizione il numero che corrisponde alla parola chiave usata nella mappa.

a. Formano una fascia di frammenti rocciosi tra Marte e Giove.

b. Sono descritte dalla prima legge di Keplero.

c. Corpo celeste che produce energia attraverso reazioni di fusione nucleare.

d. È il pianeta più vicino al Sole.

e. Appare come una striscia luminosa nel cielo notturno.

f. Sono chiamati anche “pianeti esterni”.

13. corpi celesti come 15. asteroidi

meteore

1. IL SISTEMA SOLARE

CON LA SINTESI

LEZIONE L’UNIVERSO INTORNO A NOI

1

L’astronomia è la scienza che studia i corpi celesti e i fenomeni che avvengono nell’Universo, l’insieme di tutti i corpi celesti e dello spazio che li contiene. Per misurare le distanze che separano i corpi celesti si usa l’unità astronomica, che corrisponde alla distanza media Terra-Sole, e l’anno luce, che corrisponde alla distanza in kilometri percorsa nel vuoto dalla luce in un anno. Secondo la teoria del Big Bang, l’Universo si sarebbe formato circa 13,8 miliardi di anni fa da una “grande esplosione” di energia, che ha permesso la formazione delle prime particelle elementari. L’energia liberata dal Big Bang ancora oggi è la causa dei movimenti di tutti i corpi celesti.

2 LEZIONE LE STELLE

Le stelle sono corpi celesti caldi formati da idrogeno ed elio che producono energia attraverso reazioni di fusione nucleare. La magnitudine apparente è la luminosità di una stella vista dalla Terra; la magnitudine assoluta è la luminosità con cui apparirebbe alla distanza convenzionale di 32 anni luce. In base alla loro dimensione le stelle sono classificate in stelle nane, stelle di media grandezza, giganti e supergiganti.

Il colore delle stelle dipende dalla loro temperatura: le stelle più calde sono quelle bianco-azzurre, seguite da quelle gialle, come il Sole, da quelle arancioni, e dalle rosse, che sono le più fredde.

Le galassie sono raggruppamenti di stelle, pianeti, gas e polveri stellari che ruotano intorno a un centro di gravità.

La Terra, il Sole e gli altri pianeti che vi ruotano intorno fanno parte di una galassia a spirale barrata chiamata Via Lattea.

3 LEZIONE IL SISTEMA SOLARE

Il Sistema solare è formato dal Sole, dagli 8 pianeti che vi ruotano intorno, compresa la Terra, e da altri corpi celesti di diversa natura come comete, asteroidi, satelliti e meteore.

Il Sole ha una struttura a involucri concentrici: il nucleo, dove avvengono le reazioni di fusione nucleare; la zona radiativa e la zona convettiva dove l’energia è trasferita dal nucleo alla superficie; la fotosfera che costituisce la superficie solare; l’atmosfera solare, formata dalla cromosfera e dalla corona solare.

Lezioni in MP3

Mercurio, Venere, Terra e Marte, i pianeti più vicini al Sole, sono chiamati interni o terrestri; Giove, Saturno, Urano, Nettuno, i pianeti più lontani dal Sole, sono chiamati esterni o gioviani Tra i pianeti terrestri e i pianeti gioviani si estende la fascia degli asteroidi, formata da frammenti rocciosi diversi per forma e dimensioni.

4

LEZIONE I MOVIMENTI DEI CORPI CELESTI

Il modello geocentrico, o tolemaico, che collocava la Terra al centro dell’Universo, è stato sostituito dal modello eliocentrico, o copernicano, che pone il Sole al centro del Sistema solare e la Terra, con gli altri pianeti, in rotazione intorno a esso. L’astronomo Johannes Keplero ha elaborato le tre leggi che spiegano i movimenti dei corpi celesti: la prima legge di Keplero afferma che ogni pianeta percorre un’orbita ellittica della quale il Sole occupa uno dei due fuochi; la seconda legge di Keplero afferma che il raggio vettore, che unisce il centro del Sole con il centro del pianeta, descrive aree uguali in tempi uguali; la terza legge di Keplero afferma che il periodo di rivoluzione è maggiore per i pianeti più lontani dal Sole e minore per quelli più vicini.

La legge della gravitazione universale di Isaac Newton, che spiega la causa del movimento dei corpi celesti, afferma che due corpi si attraggono con una forza direttamente proporzionale al prodotto delle loro masse e inversamente proporzionale al quadrato della distanza che li separa.

5 LEZIONE LA LUNA

La Luna è l’unico satellite naturale della Terra: è un corpo freddo che riflette la luce del Sole. Sulla sua superficie si trovano: i crateri, cavità dovute all’impatto di meteoriti; i mari, depressioni più scure coperte di lava solidificata; le terre, zone sopraelevate di colore più chiaro.

I movimenti principali della Luna sono il moto di rotazione, intorno al proprio asse; il moto di rivoluzione intorno alla Terra; il moto di traslazione intorno al Sole seguendo la Terra sulla sua orbita.

I periodi di rotazione e di rivoluzione durano entrambi 27 giorni, 7 ore e 43 minuti, perciò dalla Terra vediamo sempre la stessa faccia della Luna. Particolari allineamenti Terra-Sole-Luna producono il fenomeno delle eclissi, cioè l’oscuramento parziale o totale della Luna o del Sole.

1 LEZIONE L’UNIVERSO INTORNO A NOI

1 Scegli la soluzione corretta.

a. L’insieme di tutti i corpi celesti e dello spazio che li contiene è chiamato:

1 cosmo.

2 astro.

3 sistema planetario. 4 galassia.

b. La forza che agisce tra tutti i corpi celesti è la:

1 forza magnetica.

2 forza elettrica.

3 forza gravitazionale.

4 forza cinetica.

c. Lo spazio percorso nel vuoto dalla luce in un anno corrisponde a:

1 1 ua.

2 1 al.

3 150 milioni di kilometri.

4 300 000 km.

2 Completa le frasi con i termini corretti

a. Nell’antichità le osservazioni astronomiche erano fatte a occhio nudo; in seguito, sono stati inventati strumenti ottici più complessi, come i cannocchiali e i .

b. La Via Lattea è una delle che fanno parte di un ammasso galattico.

c. Entro il primo secondo dal Big Bang si sono formate le prime particelle elementari che poi hanno dato origine agli .

d. La stella dista dalla Terra 4,3 anni luce.

2 LEZIONE LE STELLE

3 Abbina i termini con la definizione corretta.

1. Galassie ellittiche

2. Gruppo Locale

3. Magnitudine assoluta

4. Nana nera

5. Pulsar

a Fase finale della vita di una gigante rossa.

b Ammasso galattico a cui appartiene la Via Lattea.

c Corpo celeste di dimensioni ridotte e molto denso.

d Luminosità di una stella alla distanza convenzionale di 32 al.

e Hanno forma di disco appiattito.

1. 2. 3. 4. 5.

4 Sottolinea il termine corretto tra i due proposti.

a. Il colore/La dimensione di una stella è collegato alla sua temperatura.

b. Il Sole è una stella di dimensioni giganti/medie.

c. La vita delle stelle ha inizio da una nebulosa/galassia.

d. L’esplosione di una stella di grandi dimensioni dà origine a una nana bianca/supernova.

5 Abbina la stella alle sue dimensioni rispetto al Sole.

Stella

1. Super gigante

2. Stella nana

3. Stella media 4. Gigante

Dimensioni rispetto al Sole

a Almeno 18 volte più grande

b 1000 volte più grande

c All’incirca come il Sole

d Fino a 100 volte più piccola

1. 2. 3. 4.

LEZIONE IL SISTEMA SOLARE

3

6 Scegli la soluzione corretta.

a. I corpi celesti che cadono sulla superficie terrestre si chiamano: 1 meteore. 2 meteoriti. 3 comete. 4 asteroidi.

b. La sequenza corretta degli strati interni del Sole è:

1 nucleo - atmosfera solare - fotosferazona convettiva - zona radiativa.

2 nucleo - zona radiativa - zona convettivaatmosfera solare - fotosfera.

3 nucleo - zona radiativa - zona convettivafotosfera - atmosfera solare.

4 nucleo - zona convettiva - zona radiativafotosfera - atmosfera solare.

c. Il moto di un pianeta attorno al Sole si chiama:

1 rotazione.

2 rivoluzione.

3 orbita. 4 ellisse.

7 Osserva il disegno e inserisci accanto a ogni termine il numero corrispondente.

3

4 LEZIONE I MOVIMENTI DEI CORPI CELESTI

8 Scegli la soluzione corretta.

a. “Il raggio vettore, che unisce il centro del Sole con il centro del pianeta descrive aree uguali in tempi uguali” è l’enunciato della:

1 prima legge di Keplero.

2 seconda legge di Keplero.

3 terza legge di Keplero.

4 legge di gravitazione universale.

b. Il modello in cui la Terra è al centro dell’Universo si chiama:

1 modello geocentrico.

2 modello eliocentrico.

3 modello copernicano.

4 modello attuale.

c. La forma delle orbite dei pianeti è descritta dalla:

1 prima legge di Keplero.

2 seconda legge di Keplero.

3 terza legge di Keplero.

4 legge di gravitazione universale.

5 LEZIONE LA LUNA

9 Abbina i termini con la definizione corretta.

1. Mari

2. Traslazione

3. Eclissi lunare

4. Mese sidereo

5. Fasi lunari

a Moto che la Luna compie attorno al Sole seguendo la Terra mentre percorre la sua orbita. b Periodo di rivoluzione della Luna intorno alla Terra.

c Depressioni della superficie lunare che appaiono più scure.

d Modi in cui la Luna appare nel cielo notturno.

e Si verifica quando la Terra si interpone tra il Sole e la Luna.

10 Sottolinea le parole sbagliate presenti nel brano.

Anche la Terra possiede un satellite: Plutone. Quando parliamo di questo corpo celeste lo chiamiamo satellite artificiale, per distinguerlo dai tantissimi satelliti naturali in orbita attorno alla Terra. Con il suo raggio di 1738 km, è uno dei satelliti più piccoli del Sistema solare: è anche il corpo celeste più lontano dal nostro pianeta, a una distanza media di 384 400 km. La sua forza di repulsione si esercita sulle masse fluide dell’atmosfera e dell’idrosfera, producendo il fenomeno delle eclissi.

a. Nucleo b. Coda c. Chioma

VERSO L’ESAME: INTERPRETARE MODELLI E SPIEGARE

1 Dai un titolo al disegno e rispondi alle domande.

nebulosa Sole

Sistema solare planetesimali protosole

Rispondi alle domande.

a. Che cos’è una nebulosa?

b. Come si forma una protostella?

RIFLETTERE E COMUNICARE

2 Rispondi alle domande.

a. Che cosa è avvenuto immediatamente dopo il Big Bang?

b. È corretto affermare che si sono evolute prima le stelle delle galassie?

c. Che cosa è successo fra 500 000 e 500 milioni di anni dopo il Big Bang?

METTERE IN RELAZIONE

3 Scrivi il nome delle aree del Sole che presentano le caratteristiche indicate.

c. Quale tipo di reazione ha trasformato la protostella nel Sole?

d. Da dove provenivano i materiali che hanno originato i planetesimali?

e. Quando ha avuto inizio il processo di formazione del Sistema solare?

a. Regione in cui la temperatura è circa 6000 °C.

b. È lo strato dove l’energia interna è trasferita verso la superficie.

c. Area della superfice che periodicamente diventa più fredda.

d. Colonna di gas incandescente che si innalza per migliaia di kilometri dalla superficie.

e. Diventa visibile durante le eclissi totali di Sole.

f. È la parte più interna dell’atmosfera solare.

4 Riconosci il fenomeno astronomico rappresentato e descrivilo brevemente.

5 Osserva i disegni, riconosci a quali leggi si riferiscono e scrivi il loro enunciato.

ELABORARE

6 Leggi il brano.

LA GIORNATA NAZIONALE DELLO SPAZIO

La Presidenza del Consiglio dei Ministri ha recentemente approvato l’istituzione della “Giornata Nazionale dello Spazio”, da celebrarsi il 16 dicembre di ogni anno. Tale giornata ha lo scopo di informare i cittadini italiani

sulle attività spaziali, promuovere all’estero l’eccellenza italiana nel settore spaziale e consentire di comprendere meglio l’ampia gamma di ritorni che il settore Spazio offre al Paese. La data scelta ha naturalmente un significato storico, visto che la storia italiana nello spazio ha avuto inizio con il lancio del satellite S. Marco 1, avvenuto il 15 dicembre del 1964, grazie al quale l’Italia è divenuto il terzo paese, dopo Stati Uniti e Unione Sovietica, a mettere in orbita un satellite artificiale interamente realizzato a livello nazionale.

Grazie a un impegno istituzionale e industriale significativo, l’Italia ha costruito nel tempo una filiera spaziale completa e operante in tutti i settori alimentata da una rete di università e poli di ricerca di eccellenza, supportati dal quotidiano impegno dell’Agenzia Spaziale Italiana e di altre istituzioni, tra cui la Difesa, che contribuiscono a gestire le missioni nazionali e internazionali in collaborazione con le istituzioni spaziali degli altri paesi.

(Tratto dal sito del ministero della Difesa www.difesa.it)

Rispondi alle domande e svolgi le attività proposte, da solo o in gruppo con i tuoi compagni.

a. Da chi è stata istituita la Giornata Nazionale dello Spazio?

b. Qual è lo scopo di questa celebrazione?

c. Quando è stato lanciato il primo satellite italiano?

d. Quali sono gli impieghi dei satelliti artificiali?

e. Come si era classificata l’Italia all’inizio della corsa allo spazio?

DIGITAL SKILLS

Ricerca in rete almeno tre progressi tecnologici di uso quotidiano raggiunti grazie alle tecnologie spaziali. Prepara una scheda, un’infografica o un altro prodotto digitale che illustri le attività degli enti individuati, i loro progetti e gli scopi che si prefiggono. Individua i punti di convergenza e le differenze fra i vari enti individuati.

MARS EXPLORATION PROGRAM: PERSEVERANCE ROVER

The Mars Exploration Program is a science-program that aims to understand whether Mars was, is, or can be, a habitable world.

Mars exploration at NASA uses an exploration strategy known as “follow the water”. Previous missions found that liquid water existed on Mars a long time ago. The Curiosity rover, Perseverance’s older cousin, also explored if Mars was suitable for life. It found nutrients and energy sources that microbes could have used, and showed that Mars indeed had regions that could have been friendly to life in the ancient past. So, did life really exist on the Red Planet? Nasa’s Perseverance rover, known also as ‘Percy’ was launched in 2020. It is a six-wheeled robotic machine, and it is trying to find clues by looking for the signs of past life.

Perseverance is exploring a place called Jezero Crater. It is a location on Mars that shows promising signs of a place that could have supported life a long time ago. Perseverance has four main science objectives:

� Geology: study the rocks and landscape at its landing site to learn about the region’s history;

� Astrobiology: determine whether an area of interest was suitable for life, and look for signs of ancient life itself;

� Sample Caching: find and collect samples of Mars rock and soil, then store them in sealed tubes for pick up by a future mission that might bring them back to Earth for detailed analysis in the future;

� Prepare for Humans: test technologies to help pave the way for when humans might visit Mars in the future.

(Article adapted from: https://mars.nasa.gov/mars2020/mission/science)

SUITABLE FOR adatto CLUES indizi PROMISING promettente SEALED TUBES tubi sigillati PAVE THE WAY aprire la strada lossario

COMPREHENSION EXERCISES

True or false?

a. The Curiosity rover found signs of liquid water on the surface of Mars.

b. Perseverance was launched in 2021.

c. Perseverance is exploring all of the surface of Mars.

d. In the future, the samples collected would be sent to Earth for detailed analysis.

e. Perseverance has to test technologies to prepare for future human exploration of the planet.

IL NOSTRO PIANETA , LA TERRA

1 LEZIONE LA FORMA DELLA TERRA

UN MAGNETE AL CENTRO DELLA TERRA visual

2 LEZIONE LA ROTAZIONE TERRESTRE

3 LEZIONE LA RIVOLUZIONE TERRESTRE

© Casa Editrice G. Principato

BUONE NOTIZIE per il futuro!

È IN ARRIVO IL SUPERGPS

Il GPS, o Global Positioning System, è un sistema per individuare un punto sulla superficie terrestre con la precisione di 1 m. Nasce nel 1993 negli Stati Uniti come tecnologia militare e oggi è utilizzato nelle auto, nei computer e negli smartphone. Il sistema impiega 24 satelliti artificiali, divisi in gruppi di quattro, che ruotano attorno alla Terra a circa 200 km dalla superficie terrestre. Spesso però accade che i segnali radio siano deboli perché vengono riflessi o bloccati dagli edifici, e non possono più inviare informazioni e posizionamenti precisi. Dagli studi portati avanti da tre università olandesi è nata una nuova tecnologia che sfrutta la rete mobile dei nostri smartphone per il posizionamento nello spazio: si chiama SuperGPS. Il nuovo progetto adotta un metodo innovativo: collega la rete mobile a un accurato orologio atomico, per dare un ritmo regolare ai segnali di posizionamento, ottenendo una precisione di ben 10 cm. Oltre a essere più accurato, il nuovo sistema funziona bene soprattutto in città, dove il segnale GPS risulta più debole. In futuro le reti di telecomunicazione non serviranno solo a connetterci, ma anche a fornire, con una precisione e un’affidabilità mai viste prima, servizi di posizionamento indipendenti dai segnali satellitari.

Satelliti artificiali • Dispositivi artificiali in orbita attorno alla Terra. Sono alimentati con batterie o pannelli solari, hanno un’antenna che consente loro di inviare e ricevere dati e sono dotati di apparecchiature diverse a seconda delle loro funzioni. Orologio atomico • Si basa sull’uso di alcuni atomi che presentano caratteristiche costanti. Al loro interno, gli elettroni che girano attorno al nucleo modificano la loro orbita secondo precisi passaggi che dipendono da quanta energia viene loro somministrata. Questa caratteristica, chiamata frequenza di risonanza, è sfruttata dagli orologi atomici con un margine di errore di 1 secondo ogni 150 milioni di anni.

Parole per capire © Casa Editrice G. Principato

1 LEZIONE LA FORMA DELLA TERRA

FLIPPED CLASSROOM

Esplora l’oggetto interattivo e scrivi le risposte sul quaderno.

Eratostene e la forma della Terra

1. Che cosa pensavano gli antichi riguardo alla forma della Terra?

2. Chi era Eratostene di Cirene?

3. Quale fenomeno spinse Eratostene a recarsi a Siene?

4. Quale fu la sua intuizione osservando la diversa lunghezza delle ombre, ad Alessandria e a Siene, il giorno del solstizio?

5. In che modo Eratostene impostò l’esperimento che lo condusse a determinare la lunghezza della circonferenza della Terra?

Metti in pausa il video nel seguente punto.

1 Il raggio polare r e il raggio equatoriale R hanno lunghezza diversa.

R – r = 21,38 km

raggio polare r Polo Nord

raggio equatoriale R

Equatore Polo Sud

raggio equatoriale 6378,13 km

raggio polare 6356,75 km

circonferenza equatoriale 40 076 km

superficie 5,1 ∙ 108 km2

6. Spiega in che modo Eratostene riuscì a calcolare la lunghezza della circonferenza della Terra.

1 IL GEOIDE, LA VERA FORMA DELLA TERRA

La Terra è un pianeta “speciale” nel Sistema solare: è l’unico, per quanto ne sappiamo fino a oggi, a presentare le condizioni adatte a ospitare forme di vita. Le cause principali di queste favorevoli condizioni sono la posizione e la distanza rispetto alla stella più vicina. Infatti, la Terra dista dal Sole circa 150 milioni di kilometri. A questa distanza, la quantità di luce e calore proveniente dal Sole consentono all’acqua di rimanere allo stato liquido, una condizione che ha permesso la comparsa della vita e ha favorito il suo mantenimento. Inoltre, la massa della Terra fa sì che il pianeta possa trattenere attorno a sé uno strato di gas, l’atmosfera, che protegge gli organismi dalle radiazioni nocive. La forma della Terra è approssimativamente quella di una sfera. Tuttavia, le osservazioni da satellite hanno dimostrato che il nostro pianeta è un ellissoide, cioè è leggermente schiacciato ai poli e rigonfio nella parte centrale 1 1 Tab. . Questa deformazione è causata dal moto di rotazione che il pianeta compie attorno all’asse terrestre: la forza centrifuga, che provoca l’allontanamento della materia terrestre dal centro verso l’esterno, è massima nella parte centrale e minima ai poli.

1 Tab. La “carta d’identità” della Terra.

ORA FERMA L’IMMAGINE!

Se si considerano anche i rilievi e gli avvallamenti, la forma reale della Terra è il geoide: si tratta di un solido impossibile da paragonare ad altre forme geometriche perché troppo irregolare, ricco di rigonfiamenti e avvallamenti che riproducono fedelmente la distribuzione di montagne e oceani 2 .

2 IL RETICOLATO GEOGRAFICO

Per orientarci in un territorio a noi noto o per indicare dove si trova un oggetto, ci basta ritrovare dei punti di riferimento, cioè dei luoghi che conosciamo bene: la chiesa, la scuola, il supermercato, il parco vicino a casa. Se invece ci troviamo in un territorio sconosciuto o dobbiamo indicare con precisione la posizione di un punto, questo sistema non può funzionare: per individuare un punto sulla superficie terrestre occorre un sistema di riferimento universale, che valga per tutti. Questo sistema è formato da un reticolo di linee perpendicolari fra loro tracciate sulla superficie sferica della Terra: il reticolato geografico 3 . Nel reticolato geografico gli elementi di riferimento sono: il Polo Nord e il Polo Sud, cioè i punti in cui l’asse di rotazione interseca la superficie terrestre; 180 circonferenze orizzontali, i paralleli; 360 semicirconferenze verticali, i meridiani

■ I paralleli

Immagina di far passare un piano per il centro della Terra in modo che sia perpendicolare all’asse di rotazione: la circonferenza che ottieni è l’ Equatore. L’Equatore divide la Terra in due emisferi: l’emisfero boreale a nord e l’emisfero australe a sud. Se fai passare dei piani paralleli all’Equatore ed equidistanti tra loro, ottieni delle circonferenze, i paralleli , che diminuiscono in lunghezza procedendo verso i poli 4 . Il reticolato geografico è formato da 180 paralleli, disposti 90 a nord e 90 a sud dell’Equatore. L’Equatore è il parallelo di riferimento ed è anche il più lungo. Altri paralleli importanti sono il Tropico del Cancro, il Tropico del Capricorno, il Circolo Polare Artico e il Circolo Polare Antartico 5

2 Geoide costruito a computer secondo i dati del satellite GOCE.

3 Il reticolato geografico.

4 I paralleli. Alcuni paralleli importanti.

Polo Nord meridiani

Polo Sud paralleli

Circolo Polare Artico

Circolo Polare Antartico

Tropico del Cancro Equatore

Tropico del Capricorno

6 I meridiani.

■ I meridiani

Sud

merid iano 0 ( m e r i d i a n o f dno tnemala e ) m e r i d i ona m e r i d i ona itna m e r i d i a no itna m e r i d i a no a itn m e r i d i a n o 0 r no itn e r i a o

7 La longitudine e la latitudine di un punto.

Polo Nord meridiano passante per P parallelo di P

Se invece immagini di far passare una serie di piani per i poli, ottieni delle circonferenze che sono perpendicolari all’Equatore e che hanno come diametro l’asse di rotazione: sono i meridiani 6 . Ogni meridiano è diviso dai poli in due semicirconferenze: il meridiano e l’antimeridiano. Sul reticolato geografico sono tracciati 360 meridiani. Poiché sono tutti uguali, è stato deciso di prenderne uno con funzione di meridiano di riferimento ed è stato chiamato meridiano fondamentale o meridiano 0: si tratta del meridiano che passa per l’osservatorio astronomico di Greenwich, vicino a Londra. I meridiani quindi sono 180 a est e 180 a ovest del meridiano fondamentale.

3 LE COORDINATE GEOGRAFICHE

Per determinare la posizione di un punto sulla superficie terrestre, si calcolano le coordinate geografiche, cioè la longitudine e la latitudine del punto stesso 7

Per esempio, immaginiamo di voler conoscere la posizione di un punto P sulla superficie terrestre. Per determinare la sua longitudine, dobbiamo misurare l’angolo compreso tra il meridiano fondamentale e il meridiano passante per P, sotteso dall’arco di parallelo passante per il punto. Per determinare la latitudine del punto, dobbiamo misurare l’angolo sotteso dall’arco di meridiano compreso tra il punto e l’Equatore.

Equatore longitudine di P β α P idirem ona f o n d a m e n ta le (Greenwich)

Sud lati tud i n e d i P

PROVE DI COMPETENZA I FUSI ORARI

SKILL BOOK

Come funziona il GPS

Tutti i punti che si trovano sullo stesso meridiano hanno la stessa longitudine, tutti i punti che si trovano sullo stesso parallelo hanno la stessa latitudine. Longitudine e latitudine si misurano in gradi e frazioni di grado. I valori della longitudine vanno da un minimo di 0° per i punti che si trovano sul meridiano fondamentale, a un massimo di 180° per i punti che si trovano sul meridiano opposto. I punti che si trovano a ovest del meridiano fondamentale hanno longitudine ovest (W), mentre tutti i punti che si trovano a est del meridiano fondamentale hanno longitudine est (E).

I valori della latitudine vanno da un minimo di 0° per i punti che si trovano sull’Equatore, a un massimo di 90° per i due poli. Tutti i punti che si trovano a nord dell’Equatore hanno latitudine nord (N), mentre tutti i punti che si trovano a sud dell’Equatore hanno latitudine sud (S).

4 I PUNTI CARDINALI

Orientarsi significa trovare dei punti di riferimento, facili da individuare, che ci permettano di capire la posizione esatta del punto nel quale ci troviamo.

Fin dagli albori dell’umanità il principale punto d’orientamento è stato quello da cui sorge il Sole: per questo il termine “orientarsi”, di origine latina, significa “volgersi verso oriente”, cioè dove sorge il Sole. Dall’osservazione del moto apparente del Sole sono stati definiti quattro punti cardinali:

• l’Est, o Oriente, è il punto cardinale dove sorge il Sole;

• il Sud, o Mezzogiorno, è il punto più alto che il Sole raggiunge nel suo percorso nel cielo;

• il Nord è il punto diametralmente opposto al Sud;

• l’Ovest, o Occidente, è il punto dove tramonta il Sole.

Polo Nord

Polo

Polo

Durante la notte, quando il Sole non è visibile, i punti di riferimento sono indicati dalle stelle: nel nostro emisfero il Nord è indicato dalla Stella Polare, nell’emisfero australe si individua il Sud grazie alla costellazione della Croce del Sud. Per individuare la Stella Polare si deve in primo luogo localizzare la costellazione del Grande Carro; poi, prolungando di cinque vol te la distanza tra le due “stelle puntatrici” che costituiscono la parte anteriore del Grande Carro, si incontra la Stella Polare: è l’ultimo astro che forma il timone della costellazione del Piccolo Carro 8 .

Quando gli astri non sono visibili puoi orientarti grazie alla la, lo strumento che sfrutta il campo magnetico terrestre: il suo ago magnetico, montato su un perno verticale, oscilla libera mente e si dispone sempre in direzione Nord-Sud.

SI DICE CHE…

È possibile trovare la direzione del Nord osservando dove cresce il muschio

8 Orientarsi con le stelle.

Nell’emisfero boreale il muschio cresce soprattutto sulle superfici rivolte a nord perché è il lato che si trova sempre in ombra anche durante le ore centrali della giornata, le più calde. Bisogna ricordare però che il muschio cresce su qualsiasi superficie umida, qualunque sia la sua esposizione. Per essere certi di trovare la direzione del Nord è necessario accertarsi che il muschio sia cresciuto su una superficie liscia e molto inclinata di una formazione rocciosa o di un tronco, a più di 60 cm dal terreno.

FISSA I CONTENUTI ESSENZIALI

Segna con una crocetta se vero (V) o falso (F).

1. L’ellissoide è la forma geometrica più simile alla forma della Terra.

2. Il raggio polare è più corto del raggio equatoriale.

3. Il reticolo geografico è usato per orientarsi sulla superficie terrestre.

4. Il meridiano di Greenwich divide la Terra in due emisferi.

5. La latitudine di 50° E è nell’emisfero settentrionale.

VERSO LE COMPETENZE

Due punti sulla superficie terrestre hanno le seguenti coordinate geografiche:

� punto A: latitudine 45° N longitudine 50° W

� punto B: latitudine 45° S longitudine 50° E

Rispondi alle domande.

1. I due punti sono sullo stesso meridiano? Motiva la tua risposta.

2. I due punti sono sullo stesso parallelo? Motiva la tua risposta.

Piccolo Carro

Grande Carro

visual

UN MAGNETE AL CENTRO DELLA TERRA

La Terra è circondata da un campo magnetico che si estende per decine di migliaia di kilometri nello spazio. Come si è formato e quali effetti ha sugli organismi viventi?

LA MAGNETOSFERA

Il nostro pianeta può essere paragonato a una grande calamita, dotata di un Polo Nord magnetico e di un Polo Sud magnetico, capace di generare un potente campo magnetico che si avverte anche a grande distanza dalla Terra. Le linee di forza del campo magnetico terrestre escono dal Polo Sud e rientrano in corrispondenza del Polo Nord.

I poli magnetici non coincidono con i poli geografici. Il Polo Nord magnetico, infatti, dista circa 1900 km dal Polo Nord geografico ed è situato in un punto dell’Arcipelago Artico americano. La regione dello spazio in cui si estendono le linee di forza del campo magnetico terrestre è la magnetosfera 1 . L’interazione con il vento solare determina la forma caratteristica della magnetosfera: appiattita nella direzione del Sole, allungata nella direzione opposta. La magnetosfera crea una specie di scudo attorno alla Terra e devia le particelle cariche provenienti dal Sole. Una parte di esse, però, può raggiungere l’atmosfera terrestre intorno ai poli magnetici, “viaggiando” lungo le linee di forza del campo magnetico. Quando queste particelle di alta energia collidono con le particelle dell’atmosfera, danno luogo a intensi fenomeni di luminescenza, noti come aurore polari 2 .

CHE COSA GENERA IL CAMPO MAGNETICO TERRESTRE

1 La magnetosfera.

La parte esterna del nucleo è formata da materiali allo stato fluido: rimescolati e messi in movimento dalla rotazione terrestre, questi materiali generano all’interno del nucleo delle forti correnti elettriche che, a loro volta, danno origine a un potente campo magnetico.

I movimenti dello strato fluido nel nucleo esterno e la periodica inversione del loro senso di rotazione sarebbero responsabili anche di un altro fenomeno terrestre, l’inversione del campo magnetico È stato scoperto, infatti, che nel corso della storia della Terra il nord e il sud magnetici hanno spesso invertito la loro posizione e il fenomeno potrebbe ripetersi ancora.

La proprietà dei magneti di allinearsi alle linee di forza del campo magnetico è sfruttata nella bussola, lo strumento che serve a individuare i punti cardinali sulla superficie terrestre 3 . La bussola è costituita da un ago magnetizzato sospeso nel suo punto centrale su un perno, che gli permette di ruotare liberamente su un piano orizzontale. Al piano è sovrapposto un quadrante suddiviso in gradi, su cui sono indicati i quattro punti cardinali: Nord, Sud, Est e Ovest. La forza magnetica costringe l’ago a orientare le sue estremità verso i poli, allineandosi con le linee di forza. L’ago magnetico, infatti, orienta il suo polo nord (N) verso il Polo Sud magnetico e il suo polo sud (S) verso il Polo Nord magnetico.

2 Un’aurora polare in Alaska.

3 La direzione del nord magnetico, indicata dall’ago della bussola, non coincide esattamente con quella del nord geografico. L’angolo che si forma tra le due direzioni è detto declinazione magnetica.

2 LEZIONE LA ROTAZIONE TERRESTRE

LAB STEM

MILLE E UNA NOTTE

Quando guardi il cielo, sembra che il Sole transiti per alcune ore per poi scomparire per altre ore. Perché hai questa sensazione? Per capirlo meglio prova a realizzare un modello del sistema Terra-Sole.

■ REALIZZA L’ESPERIMENTO

MATERIALI

• una lampadina

• un portalampada completo di cavo di alimentazione e spina

• una sfera di polistirolo

• uno stuzzicadenti lungo, come quello per gli spiedini

PROCEDIMENTO

1. Fissa la lampadina al portalampada: puoi appenderla a un filo oppure appoggiala su un tavolo.

2. Infilza la sfera di polistirolo con il bastoncino facendo attenzione che segua il diametro: il bastoncino rappresenta l’asse di rotazione, i punti di entrata e di uscita il Polo Nord e il Polo Sud.

3. Dopo aver fatto buio nella stanza, poni la sfera davanti alla lampadina: hai costruito un modello del sistema Terra-Sole.

4. Stabilisci quale punto di inserimento del bastoncino rappresenta il Nord, in modo da individuare la posizione degli altri punti cardinali.

5. Ruota la sfera prima in un verso e poi nell’altro.

■ OSSERVA E RISPONDI

1. Come fai a stabilire se la rotazione avviene in senso orario oppure in senso antiorario?

2. Da quale punto cardinale appare la luce se ruoti la sfera in senso orario? E se la ruoti in senso antiorario?

3. Dopo aver realizzato l’esperimento, sei in grado di stabilire il senso di rotazione della Terra attorno al proprio asse?

4. A che cosa corrisponde la zona illuminata? E quella al buio?

5. Scrivi la relazione dell’esperimento.

1 TUTTI I MOVIMENTI DELLA TERRA

La Terra ruota su se stessa, eppure non ne percepiamo il movimento, anzi ci sentiamo assolutamente fermi e ben saldi al suolo! Ma è un’illusione: ruotiamo, infatti, insieme al nostro pianeta alla velocità di circa 1700 km/h e percorriamo l’orbita intorno al Sole viaggiando alla velocità di circa 30 km/s.

Ma non è tutto. Ruotiamo intorno al centro della Via Lattea, insieme al Sole e ai corpi celesti del Sistema solare, alla velocità di 320 km/s e corriamo verso i confini dell’Universo insieme a tutte le altre galassie: per esempio, ci spostiamo rispetto alla costellazione dell’Orsa Maggiore alla folle velocità di 15 000 km/s! La Terra è quindi in continuo movimento insieme a tutti gli altri corpi dell’Universo.

Fra tutti i movimenti che compie, quelli che hanno un’influenza immediata e diretta sulla vita degli organismi terrestri sono due: la rotazione attorno al proprio asse e la rivoluzione attorno al Sole.

2 IL MOVIMENTO DI ROTAZIONE

L’asse terrestre è una retta immaginaria che passa per i due Poli e punta nella direzione indicata dalla Stella Polare.

La rotazione è il movimento che la Terra effettua ruotando su se stessa in senso antiorario, cioè da Ovest verso Est, attorno al proprio asse.

Il moto di rotazione ha importanti conseguenze:

• l’alternarsi di ore di luce, il dì, e ore di buio, la notte;

• lo schiacciamento del pianeta in corrispondenza dei poli;

• il movimento apparente degli astri, compreso il Sole, che sor gono a Est (Oriente) e tramontano a Ovest (Occidente) 1

1 Il movimento apparente delle stelle sembra seguire traiettorie circolari che hanno al centro la Stella Polare.

2 Dì e notte.

Il dì e la notte hanno una diversa durata in base alla posizione di una località sulla superficie terrestre e al periodo dell’an no. In ogni istante la Terra è illuminata per metà, mentre l’al tra metà è al buio.

La circonferenza immaginaria che separa la metà illuminata dalla parte al buio si chiama circolo di illuminazione 2 .

SI DICE CHE…

Non ci accorgiamo della rotazione della Terra perché tutto quello che ci circonda ruota con noi

Quando siamo su una giostra ci accorgiamo del movimento di rotazione, tanto che avvertiamo un giramento di testa: siamo noi che giriamo, mentre tutto quello che è attorno a noi rimane fermo. Non ci accorgiamo, invece, della rotazione e degli altri movimenti della Terra, perché tutto ciò che si trova sulla sua superficie, compresa l’atmosfera che l’avvolge, si muove con essa.

circolo di illuminazione

Polo Sud

RA GGI SOLARI

In realtà percepiamo il passaggio dal dì alla notte in modo graduale a causa della deviazione dei raggi solari per effetto dell’atmosfera. Il debole chiarore che precede il sorgere del Sole è l’alba, mentre il passaggio dal dì alla notte è chiamato crepuscolo. Immaginiamo di essere all’alba davanti al Colosseo, a Roma: inizia a diffondersi il chiarore del mattino, prima che il Sole compaia sopra l’orizzonte 3 a Nel meridiano esattamente opposto è il crepuscolo, che scende sulla Monument Valley, in Arizona: il Sole è tramontato e la luce diventa sempre più fioca 3 b .

Per compiere una rotazione completa, la Terra impiega circa 24 ore; a questo periodo di tempo si dà il nome di giorno

La durata del giorno può essere misurata facendo riferimento a una stella: si parla allora di giorno sidereo, che ha la durata di 23 ore, 56 minuti e 4 secondi. Oppure si può fare riferimento al Sole: in questo caso si parla di giorno solare, che dura circa 24 ore. Per motivi pratici, legati alla vita quotidiana, si è deciso di stabilire una durata fissa del giorno; pertanto si utilizza il giorno solare medio, o giorno civile, che ha la durata di 24 ore esatte.

Alba e crepuscolo.

crepuscolo

alba

ROMA

MONUMENT VALLEY

CREPUSCOLO

3 PERCHÉ IL GIORNO SOLARE E IL GIORNO SIDEREO NON HANNO LA STESSA DURATA

Abbiamo detto che il tempo impiegato dalla Terra per compiere un’intera rotazione attorno al proprio asse può essere misurato rispetto a una stella o rispetto al Sole 4 . Nel primo caso un osservatore che si trova sulla superficie terrestre si ritrova nella stessa posizione rispetto alla stella in un tempo sempre uguale di 23 ore, 56 minuti, 4 secondi, cioè il giorno sidereo. In pratica è come se la stella fosse un punto fisso, immobile nell’Universo: questo non è vero perché, come sappiamo, tutti i corpi celesti si muovono ma, essendo la stella troppo lontana dalla Terra, la variazione di posizione del nostro pianeta rispetto alla stella è estremamente piccola. Quando, invece, la durata della rotazione è misurata rispetto al Sole, entra in gioco anche il movimento di rivoluzione che la Terra compie attorno al Sole. Un osservatore sulla superficie terrestre dovrà attendere 4 minuti in più per ritrovarsi nella stessa posizione rispetto al Sole, in quanto la Terra, nel frattempo, ha percorso un tratto della sua orbita intorno al Sole. Per questo il giorno solare dura 4 minuti in più di quello sidereo.

posizione della Terra dopo una rotazione completa

spostamento della Terra durante una sua rotazione completa

FISSA I CONTENUTI ESSENZIALI

Completa le frasi con i termini corretti. giorno civile giorno sidereo circolo di illuminazione antiorario

posizione iniziale della Terra

4 Giorno solare e giorno sidereo a confronto.

1. La rotazione è il movimento che la Terra compie ruotando attorno al proprio asse in senso , cioè da Ovest verso Est.

2. La circonferenza immaginaria che separa la metà illuminata dalla parte al buio si chiama .

3. Il ha una durata fissa di 24 ore.

4. La durata del è misurata facendo riferimento a una stella e ha la durata di 23 ore, 56 minuti e 4 secondi.

3 LEZIONE LA RIVOLUZIONE TERRESTRE

LAB STEM

PERCHÉ L’ESTATE È CALDA E L’INVERNO È FREDDO?

Molte persone sono convinte che la diversità di temperatura tra estate e inverno dipenda dalla minore o maggiore distanza dal Sole. In realtà, nell’emisfero boreale l’estate coincide con il periodo in cui il pianeta si trova nel punto più lontano dal Sole, mentre l’inverno con il periodo in cui la Terra è più vicina al Sole. Qual è, allora, la vera causa del caldo estivo e del freddo invernale? Una semplice esperienza può aiutarti a capirlo.

■ REALIZZA L’ESPERIMENTO

MATERIALI

• una torcia elettrica

• un globo terrestre

PROCEDIMENTO

1. Individua sul globo un’area dell’emisfero boreale, per esempio l’Europa.

2. Fai buio in classe o nella stanza dove ti trovi. Accendi la torcia e rivolgila verso l’area geografica scelta, facendo in modo che il fascio di luce cada perpendicolarmente alla superficie. Metti una mano sotto il fascio di luce.

3. Ripeti l’operazione, mantenendo la torcia alla stessa distanza ma tenendola molto inclinata rispetto alla superficie. Metti una mano sotto il fascio di luce.

■ OSSERVA E RISPONDI

1. Come appare la zona illuminata quando tieni la torcia perpendicolare?

2. Come appare quando la tieni inclinata?

3. In quale delle due situazioni hai avvertito il riscaldamento maggiore?

4. Da che cosa dipende, a tuo parere, il diverso potere riscaldante dei due fasci di luce?

5. In quale stagione dell’anno pensi che i raggi siano perpendicolari rispetto all’emisfero boreale? E in quale stagione invece pensi che siano inclinati?

6. Scrivi la relazione dell’esperimento.

1 LA TERRA RUOTA ATTORNO AL SOLE

La Terra, insieme a tutti i pianeti del Sistema solare, ruota attorno al Sole: questo movimento è chiamato rivoluzione.

Il movimento di rivoluzione è quello che la Terra compie, da Ovest verso Est, attorno al Sole.

La traiettoria della rivoluzione, o orbita , è un’ellisse, di cui il Sole occupa uno dei due fuochi 1

Il piano che contiene l’orbita terrestre si chiama piano dell’eclittica . L’asse di rota zione terrestre è inclinato rispetto alla retta perpendicolare al piano dell’eclittica di circa 23° 27’. Alla distanza minima dal Sole, in pe rielio, la Terra dista da esso circa 147 milioni di kilometri (1,47 10 8 km); in afelio, cioè alla massima distanza dal Sole, dista circa 152 milioni di kilometri (1,52 · 10 8 km).

La Terra percorre un’orbita completa in un periodo di tempo che corrisponde all’anno

Come per il giorno, la durata di un anno può essere misurata prendendo come punto di riferimento una stella oppure il Sole. L’anno sidereo ha una durata di 365 giorni, 6 ore, 9 minuti e 10 secondi, mentre l’anno solare ha una durata 365 giorni, 5 ore, 48 minuti e 46 secondi.

2 LE CONSEGUENZE DEL MOVIMENTO DI RIVOLUZIONE

La combinazione del movimento di rivoluzione e dell’inclinazione dell’asse terrestre provoca una serie di importanti conseguenze sul nostro pianeta, come le diverse con dizioni di illuminazione e riscaldamento della Terra nei vari periodi dell’anno. Osserva la . La Terra è rappresentata in due diversi momenti dell’anno.

1 L’orbita della Terra.

La diversa durata del dì e della notte.

piano dell’eclittica

lunghezza orbita

940 milioni di km

piano dell’eclittica

TerraSole

Inclinazione dei raggi solari il giorno del solstizio

Inclinazione dei raggi solari il giorno del solstizio

La località A posta nell’emisfero boreale e la località A’ posta nell’emisfero australe si trovano alla stessa latitudine; nel corso della stessa giornata si trovano in condizioni diverse di illuminazione, perché attraversano zone di buio e di luce di estensione diversa. Di conseguenza, A e A’ avranno un numero diverso di ore di buio e di luce. Queste condizioni causano la diversa durata del dì e della notte nel corso dell’anno, l’alternarsi delle stagioni e la varietà di climi sulla Terra.

Inclinazione dei raggi solari i giorni dell’equinozio.

L’ALTERNARSI DELLE STAGIONI

Nel corso dell’anno, nei due emisferi si verificano differenti condizioni di inclinazione dei raggi solari e, quindi, dell’intensità dell’energia luminosa nelle diverse zone della Terra. Quando i raggi solari sono perpendicolari o quasi alla superficie terrestre, il riscaldamento è elevato e si ha la stagione calda; quando sono molto inclinati, la superficie è poco riscaldata e quindi si ha la stagione fredda. Durante il movimento di rivoluzione, la Terra viene a trovarsi in quattro punti particolari dell’orbita: il solstizio d’estate, il solstizio d’inverno, l’equinozio d’autunno e l’equinozio di primavera.

Il solstizio d’estate è il punto dell’orbita in cui i raggi solari sono perpendicolari al Tropico del Cancro 3 .

Il solstizio d’estate cade il 21 giugno: nel nostro emisfero è il giorno con il dì più lungo dell’anno e segna l’inizio dell’estate, la stagione più calda.

Il solstizio d’inverno è il punto dell’orbita in cui i raggi solari sono perpendicolari al Tropico del Capricorno 4

Il solstizio d’inverno cade il 22 dicembre: nel nostro emisfero è il giorno con il dì più corto dell’anno e segna l’inizio dell’inverno, la stagione più fredda.

Gli equinozi sono i punti dell’orbita in cui i raggi solari sono perpendicolari all’Equatore 5 . equinozio d’autunno cade il 23 settembre mentre equinozio di primavera è il 21 marzo: sono i due giorni in cui il dì e la notte hanno la stessa durata di 12 ore. Nel nostro emisfero l’equinozio d’autunno segna l’inizio della stagione autunnale mentre l’equinozio di primavera segna l’inizio della primavera. Nell’emisfero australe le stagioni sono invertite 6 .

Solstizio d’estate (21 giugno)

il dì ha durata massima nell’emisfero boreale e minima in quello australe nessun punto a latitudini superiori al Circolo Polare Artico è al buio: il Sole non tramonta per 24 ore

primavera nell’emisfero

boreale autunno nell’emisfero australe

estate nell’emisfero boreale inverno nell’emisfero australe

6 Le stagioni.

Equinozio d’autunno (23 settembre)

il dì e la notte hanno la stessa durata (12 ore)

FISSA I CONTENUTI ESSENZIALI

Abbina i termini con la definizione corretta.

1 Rivoluzione

2 Perielio

3 Piano dell’eclittica

4 Anno solare

Equinozio di primavera (21 marzo) il dì e la notte hanno la stessa durata (12 ore)

inverno nell’emisfero boreale estate nell’emisfero australe

linea degli equinozi

autunno nell’emisfero boreale primavera nell’emisfero australe

Solstizio d’inverno (22 dicembre)

il dì ha durata minima nell’emisfero boreale e massima in quello australe nessun punto a latitudini superiori al Circolo Polare Artico è illuminato: il Sole non sorge per 24 ore

a Distanza minima della Terra dal Sole.

b Movimento che la Terra compie, da Ovest verso Est, attorno al Sole.

c Tempo di percorrenza dell’orbita terrestre misurato rispetto al Sole.

d Contiene l’orbita terrestre.

1: 2: 3: 4:

VERSO LE COMPETENZE

Osserva attentamente lo schema relativo alle stagioni e rispondi alle domande.

1. Durante l’inverno boreale la Terra si trova in afelio o in perielio?

2. Quale combinazione di fattori determina l’alternarsi delle stagioni?

Sole

afelio

perielio

RIPASSA I CONTENUTI ESSENZIALI

1 Completa la mappa con le parole chiave mancanti.

24 ore – dì – geoide – paralleli – reticolato geografico – rotazione – Sole – stagioni

ha una forma approssimata a una compie due movimenti principali

ma è meglio rappresentata da un solido detto

sulla quale è tracciato il

attorno al proprio

8. asse in un periodo di circa e 11. notte

durante il quale si alternano

12. rivoluzione

attorno al in un periodo di circa

14. 365 giorni

durante il quale si alternano le

2 Inserisci accanto a ogni definizione il numero che corrisponde alla parola chiave usata nella mappa.

a. Movimento della Terra che si compie in un giorno.

b. Sono 360 semicirconferenze che passano dai poli.

c. Sono 180 circonferenze, 90 a nord e 90 a sud dell’Equatore.

d. Permette di determinare la latitudine e la longitudine di un punto sulla superficie terrestre.

e. Durata del periodo di rivoluzione.

CON LA MAPPA

1. LA TERRA

2. sfera formato da

5. meridiani

3. 6.

CON LA SINTESI

LEZIONE LA FORMA DELLA TERRA

1

La forma della Terra è simile a un ellissoide, una sfera leggermente schiacciata ai poli e rigonfia nella parte centrale a causa della forza centrifuga generata dal movimento della Terra intorno al proprio asse. Il solido che meglio rappresenta la forma reale della Terra è il geoide, un solido che rispecchia le irregolarità della superficie terrestre dovute alla presenza di rilievi e avvallamenti.

Il reticolato geografico è il sistema di riferimento usato per individuare la posizione di un punto sulla Terra; è costruito prendendo come punti di riferimento il Polo Nord e il Polo Sud i punti in cui l’asse di rotazione interseca la superficie terrestre. Il reticolato è formato da circonferenze immaginarie, tutte perpendicolari tra loro: 360 meridiani, che sono semicirconferenze che passano per i poli, e 180 paralleli che sono circonferenze parallele tra loro e perpendicolari all’asse di rotazione terrestre.

L’Equatore è il parallelo maggiore e divide la Terra in due emisferi: l’emisfero boreale a Nord e l’emisfero australe a Sud. Il meridiano fondamentale è il meridiano di Greenwich.

Per determinare la posizione di un punto sulla superficie terrestre, si calcolano le coordinate geografiche: la longitudine è la distanza angolare di un punto dal meridiano fondamentale; la latitudine è la distanza angolare di un punto dall’Equatore.

La longitudine e la latitudine si misurano in gradi

I punti cardinali sono legati al movimento apparente del Sole intorno alla Terra: l’Est è il punto in cui sorge il Sole, l’Ovest è il punto in cui tramonta. Il punto più alto raggiunto dal Sole nel cielo indica il Sud, il punto opposto è il Nord.

2 LEZIONE LA ROTAZIONE TERRESTRE

Il movimento di rotazione della Terra intorno al suo asse avviene in senso antiorario. La principale conseguenza di questo movimento è l’alternarsi di ore di luce, il dì, e di ore di buio, la notte

In ogni istante la Terra è illuminata per metà mentre l’altra metà è al buio: il circolo di illuminazione è la circonferenza immaginaria che separa queste due zone. Il crepuscolo è il passaggio graduale dal dì alla notte, l’alba è il passaggio dalla notte al dì.

Circolo Polare Artico

Circolo Polare Antartico Tropico del Cancro

Equatore

Tropico del Capricorno

La Terra impiega un giorno per compiere una rotazione completa intorno al proprio asse. Il giorno solare, che si misura prendendo come riferimento il Sole, dura circa 24 ore, mentre il giorno sidereo, che prende come riferimento una stella, ha una durata fissa di 23 ore, 56 minuti e 4 secondi. Un’altra conseguenza del moto di rotazione terrestre è il moto apparente degli astri, compreso il Sole.

3

LEZIONE LA RIVOLUZIONE TERRESTRE

La rivoluzione è il movimento della Terra intorno al Sole lungo un’orbita ellittica in un periodo di tempo di circa 365 giorni, che corrisponde a un anno. Il piano che contiene l’orbita terrestre è detto piano dell’eclittica e l’asse di rotazione terrestre è inclinato rispetto alla retta perpendicolare al piano dell’eclittica di circa 23° 27’.

La durata di un anno può essere misurata prendendo come riferimento il Sole e in questo caso si parla di anno solare che ha una durata di 365 giorni, 5 ore, 48 minuti e 46 secondi; se si prende come riferimento una stella si parla di anno sidereo che ha durata pari a 365 giorni, 6 ore, 9 minuti e 10 secondi.

La combinazione del movimento di rivoluzione e dell’inclinazione dell’asse terrestre determina l’alternarsi delle stagioni, la differente durata del dì e della notte nel corso dell’anno e la diversità dei climi sulla Terra. Nell’emisfero boreale le date di inizio delle stagioni sono: 21 marzo, equinozio di primavera; 21 giugno, solstizio d’estate; 23 settembre, equinozio d’autunno; 22 dicembre, solstizio d’inverno. Nel giorno del solstizio d’estate il dì è il più lungo dell’anno; nel giorno del solstizio d’inverno il dì è il più corto dell’anno. Il dì e la notte hanno la stessa durata solo durante gli equinozi.

1 LEZIONE LA FORMA DELLA TERRA

1 Segna con una crocetta se vero (V) o falso (F).

a. Il raggio polare terrestre è più corto rispetto al raggio equatoriale.

b. Il solido irregolare che meglio descrive la forma della Terra è l’ellissoide.

c. L’Equatore divide la Terra in due emisferi, orientale e occidentale.

d. Per individuare un punto sulla superficie terrestre basta calcolare la longitudine e l’altitudine.

2 Scegli la soluzione corretta.

a. Un punto sul Tropico del Capricorno si trova:

1 a est del meridiano fondamentale.

2 a ovest del meridiano fondamentale.

3 nell’emisfero boreale.

4 a sud dell’Equatore.

b. I piani che passano per i poli individuano sulla superficie terrestre delle circonferenze immaginarie dette: 1 meridiani.

2 paralleli. 3 tropici. 4 circoli polari.

c. Un punto a est del meridiano fondamentale avrà:

1 latitudine Nord.

2 latitudine Sud. 3 longitudine Est. 4 longitudine Ovest.

3 Completa le frasi con i termini corretti.

a. I punti di riferimento per costruire il sono il Polo Nord e il Polo Sud, cioè i punti in cui l’ interseca la superficie terrestre.

b. Il reticolato geografico è formato da 180 circonferenze dette , disposte 90 a nord e 90 a sud dell’Equatore.

c. Il è quello che passa per la località di Greenwich, nel Regno Unito.

d. Per orientarsi nell’emisfero boreale possiamo fare riferimento alla per trovare la direzione del Nord.

4 Sottolinea le parole sbagliate presenti nel brano.

Orientarsi significa individuare le coordinate geografiche in base al movimento apparente del Sole sull’orizzonte. Dove il Sole sorge viene individuato il punto detto latitudine, dove tramonta quello chiamato longitudine. Lo strumento usato a questo scopo è chiamato mappamondo: funziona grazie al campo magnetico terrestre che costringe l’ago magnetizzato a orientarsi in direzione Est-Ovest.

2 LEZIONE LA ROTAZIONE TERRESTRE

5 Abbina i termini con la definizione corretta.

a. Rotazione

b. Circolo di illuminazione

c. Alba d. Giorno sidereo e. Giorno solare

1 Debole chiarore che precede il sorgere del Sole.

2 Movimento che la Terra compie ruotando su se stessa in senso antiorario.

3 Ha la durata di 24 ore circa.

4 Circonferenza immaginaria che separa la metà della Terra illuminata da quella al buio.

5 Ha la durata di 23 ore, 56 minuti e 4 secondi.

a. b. c. d. e.

6 Sottolinea il termine corretto tra i due proposti.

a. Il moto di rotazione ha importanti conseguenze sull’alternarsi di ore di luce, il dì/ giorno, e ore di buio, la sera/notte

b. Lo schiacciamento del pianeta si trova in corrispondenza dei paralleli/poli.

c. Secondo il movimento apparente degli astri, essi sembrano sorgere a ovest/est e tramontare a Occidente/Oriente.

d. Il passaggio dal dì alla notte è chiamato alba/crepuscolo.

7 Scegli la soluzione corretta.

a. Il fenomeno per cui la Terra è per metà illuminata e per metà al buio è provocato:

1 dal circolo di illuminazione.

2 dal movimento di rotazione.

3 dal movimento di rivoluzione.

4 dalla forma di geoide della Terra.

b. Il giorno formato da 24 ore esatte è chiamato:

1 sidereo.

2 solare.

3 civile.

4 dì.

c. Il giorno solare medio dura:

1 4 minuti più del giorno sidereo.

2 4 minuti meno del giorno sidereo.

3 quanto un giorno sidereo.

4 24 ore 56 minuti e 4 secondi.

8 Osserva il disegno e inserisci accanto a ogni termine il numero corrispondente.

c. Il solstizio d’estate cade il 21 giugno.

d. Nell’emisfero boreale, il giorno del solstizio d’inverno si ha il massimo delle ore di luce.

e. Durante gli equinozi il dì ha la stessa durata della notte.

f. Durante gli equinozi i raggi solari sono paralleli alla superficie terrestre.

g. L’equinozio di primavera è il 21 marzo.

10 Scegli la soluzione corretta.

a. La traiettoria del movimento di rivoluzione è detta:

1 orbita.

2 eclittica.

3 piano dell’eclittica.

4 afelio.

b. Il tempo impiegato dalla Terra per percorrere un’orbita intorno al Sole si chiama:

1 giorno.

2 giorno solare.

3 anno.

4 anno civile.

a. Circolo di illuminazione

b. Dì

c. Asse terrestre

d. Polo Nord

e. Notte

f. Polo Sud

3

LEZIONE LA RIVOLUZIONE TERRESTRE

9 Segna con una crocetta se vero (V) o falso (F).

a. L’asse di rotazione terrestre è perpendicolare al piano dell’eclittica.

b. L’anno sidereo ha una durata maggiore dell’anno solare.

c. Una delle conseguenze del moto di rivoluzione è:

1 l’alternarsi del dì e della notte.

2 l’alternarsi delle stagioni.

3 la formazione del circolo di illuminazione.

4 la formazione del crepuscolo.

11 Osserva il disegno e inserisci accanto a ogni termine il numero corrispondente.

a. Perielio

b. Afelio

c. Piano dell’eclittica

dell’eclittica

d. Fuoco

METTI ALLA PROVA LE TUE COMPETENZE

METTERE IN RELAZIONE E SPIEGARE

1 Osserva l’immagine e leggi i dati contenuti nella tabella.

RIFLETTERE E COMUNICARE

3 Rispondi alle domande.

raggio equatoriale 6378,13 km

raggio polare 6356,75 km

circonferenza equatoriale 40 076 km

superficie 5,1 · 108 km2

Rispondi alle domande.

a. Qual è la differenza in kilometri tra il raggio polare e il raggio equatoriale?

b. Per quale ragione la lunghezza dei due raggi è differente?

a. Perché è stato necessario individuare un meridiano fondamentale? Di quale meridiano si tratta?

c. Su quale raggio si basa il calcolo del volume della Terra?

APPLICARE CONOSCENZE

2 Leggi il quesito e rispondi alle domande.

Due punti hanno le seguenti coordinate geografiche:

- punto A: latitudine 45° N longitudine 50° W

- punto B: latitudine 45° S longitudine 50° W

a. I due punti sono sullo stesso meridiano? Perché?

b. Che cosa accade il 22 dicembre nell’emisfero australe?

VERSO L’ESAME: UTILIZZARE INFORMAZIONI DIGITALI

4 Il software Google Earth fornisce informazioni geografiche di qualsiasi località del mondo. Basta inserire il nome di una località per ottenere le sue coordinate geografiche, visualizzare fotografie, mappe e persino immagini 3D. Il programma può essere scaricato gratuitamente da internet e installato sul computer di classe, sul tablet o anche sullo smartphone.

a. Usa Google Earth, digita l’indirizzo di casa tua e individua le coordinate relative (le leggi in basso a destra nella schermata principale).

b. Confronta le coordinate di Napoli e di New York: che cosa osservi?

b. I due punti sono sullo stesso parallelo? Perché?

c. Cerca una città con latitudine simile a quella di Napoli ma situata nell’emisfero australe.

RICONOSCERE MODELLI E SPIEGARE

5 Osserva l’immagine e rispondi alle domande.

ELABORARE INFORMAZIONI DA UN TESTO

7 Leggi il testo.

a. Quali sono le coordinate geografiche del punto P?

b. Individua in quale continente si trova il punto di coordinate 30° N 30° E.

c. Individua in quale continente si trova il punto di coordinate 30° N 60° E.

INDIVIDUARE CARATTERISTICHE E SPIEGARE

6 Spiega come orientarsi osservando nel cielo le costellazioni del Grande Carro e del Piccolo carro.

PERCHÉ LA LUNA È COSÌ SIMILE ALLA TERRA L’ipotesi più condivisa vuole che il nostro satellite si sia formato in seguito all’impatto tra Theia (un oggetto delle dimensioni di Marte) e il nostro neonato pianeta, e che il materiale emesso dalla collisione andò a formare il nostro satellite. Le simulazioni condotte suggeriscono che, assumendo per buono l’impatto Terra-Theia, la Luna dovrebbe essere composta per lo più da materiale strappato a Theia. Invece, le rocce prelevate dalle missioni Apollo mostrano che la Luna è costituita per lo più da materiale terrestre. Un gruppo internazionale di ricerca sembra aver trovato una spiegazione ipotizzando che al momento dell’impatto la Terra fosse ricoperta da un enorme mare di magma molto caldo, mentre il “proiettile” fosse costituito da materiale freddo e solido. Partendo da questa ipotesi, l’elaborazione, affidata a modelli matematici, porta alla conclusione che quando Theia colpì la Terra il magma si riscaldò così tanto da espandersi notevolmente in volume, finendo in grandi quantità in orbita terrestre. Poi si raffreddò velocemente, dando origine alla Luna. I frammenti del proiettile, più “solidi”, non riuscirono invece a raggiungere la quota del magma e furono perciò meno implicati nella formazione della Luna. La simulazione mostra come risultato della collisione che l’80% della Luna dovrebbe essere composto da materiale proto-terrestre, come è riscontrabile dalle rocce raccolte sulla superficie lunare. (Tratto da www.focus.it)

Rispondi alle domande. Svolgi l’attività proposta, da solo o insieme ai tuoi compagni.

a. Su che cosa si basa l’ipotesi sull’origine lunare?

b. In che modo è stata elaborata una nuova teoria riguardo alla nascita della Luna?

c. Come sono coinvolte le velocità di riscaldamento e raffreddamento dei materiali?

DIGITAL SKILLS

Ricerca il filmato Evolution of the Moon realizzato dalla NASA e scrivi una didascalia di commento per ogni fase dell’evoluzione lunare.

Aristotle and other ancient Greek scholars proposed that Earth was round. This was based on a number of observations, such as the fact that ships appeared greater as they approach the beach.

As countless photos from space can attest, we know he was right. Appearances, however, can be deceiving. Planet Earth is not, in fact, perfectly round. This is not to say Earth is flat. Isaac Newton first proposed that Earth was not perfectly round. Instead, he suggested it was an oblate spheroid – a sphere that is squashed at its poles and swollen at the equator. He was correct and, because of this bulge , the distance from Earth’s center to sea level is roughly 21 kilometers greater at the Equator than at the poles.

EARTH IS NOT ROUND CLIL

Our globe, however, is not even a perfect oblate spheroid, because mass is distributed unevenly within the planet. The greater a concentration of mass is, the stronger its gravitational pull, creating bumps around the globe.

Adapted from https://www.scientificamerican.com/article/earth-is-not-round/

COUNTLESS innumerevoli

OBLATE SPHEROID sferoide oblato, schiacciato BULGE rigonfiamento lossario

Le osservazioni di Aristotele.

Tavoletta babilonese che raffigura le terre emerse circondate dall’acqua.

COMPREHENSION EXERCISES

True or false?

a. Newton said that Earth is perfectly round.

b. Newton suggested that Earth was an oblate spheroid.

c. The radius at the poles is equal to the radius at the Equator.

d. Earth bulges out more around the Equator than around the poles.

LA GIORNATA MONDIALE DELL’ASTRONOMIA

La Giornata mondiale dell’Astronomia è un’occasione per condividere conoscenze e amore per lo spazio. In realtà la ricorrenza non ha una data precisa: si festeggia due volte l’anno, in primavera e in autunno, per celebrare le costellazioni e le meraviglie astronomiche da osservare in quei periodi dell’anno. L’idea di istituire questa ricorrenza si deve a un astronomo, Doug Berger, che nel 1973 era presidente dell’Associazione Astronomica della California del Nord. Inizialmente si festeggiava installando telescopi in vari punti delle città, in modo da rendere lo spazio più accessibile a tutti: oggi durante questa giornata si svolgono diverse iniziative in tutto il mondo, progettate per avvicinare all’astronomia persone di tutte le età e per fornire informazioni su ciò che oggi conosciamo del nostro Universo.

Progettiamo anche noi un’attività da svolgere a scuola per celebrare la ricorrenza.

■ COMPETENZE

Analizzare le motivazioni che hanno portato all’istituzione della Giornata dell’Astronomia.

Ricercare in rete le iniziative più significative previste in Italia e nel mondo per celebrare la ricorrenza.

Conoscere le caratteristiche dei corpi celesti e gli strumenti usati in astronomia per le osservazioni, dall’antichità a oggi.

Utilizzare diversi tipi di strumenti per ricercare informazioni.

Saper organizzare un’attività di ricerca in gruppo.

Collaborare con gli altri.

Comunicare i risultati usando mezzi e supporti diversi.

Ricercare sul web strumenti alternativi per la risoluzione di problemi.

■ COMPITO

• Lavorare in gruppo per ricercare informazioni sulla Giornata mondiale dell’Astronomia e sulle iniziative celebrative previste in Italia e nel mondo.

• Realizzare cartelloni, presentazioni digitali, video o audioracconti che illustrino le caratteristiche dei corpi celesti.

• Allestire un laboratorio interattivo di astronomia in uno spazio della scuola

• Progettare un incontro esteso a tutte le classi e anche agli adulti per sensibilizzare sui temi della Giornata mondiale dell’Astronomia.

■ STRUMENTI

– Libri di testo e riviste di astronomia

– Computer connessi alla rete internet

– Videoproiettore o LIM

– Cartelloni

– Materiali di cancelleria

– Strumenti multimediali per le installazioni di laboratorio

■ ORGANIZZAZIONE DEL COMPITO

Dividere la classe in gruppi e attribuire a ciascuno un compito da svolgere. L’esecuzione è divisa in sette fasi:

• ricerca in rete o su testi o su riviste specializzate delle informazioni sulla Giornata mondiale dell’Astronomia (2-3 ore);

• realizzazione di schede informative sulle iniziative in atto in Italia e nel mondo (2-3 ore);

• ricerca in rete di informazioni, immagini e video sui corpi celesti (2 ore);

• realizzazione di schede informative, cartelloni e presentazioni digitale sui corpi celesti (2 ore);

• progettazione del laboratorio interattivo (3 ore);

• realizzazione delle installazioni scelte per il laboratorio interattivo (4 ore);

• organizzazione di un incontro, aperto a tutti, per la presentazione del lavoro (2 ore).

■

PERCORSO DELL’ESPERIENZA

Per prima cosa organizziamo i gruppi e stabiliamo di quale argomento si occuperà ciascuno: ricerca di informazioni per le celebrazioni della Giornata mondiale dell’astronomia, aggiornamenti sulle nuove scoperte della ricerca astronomica, progettazione dei materiali da utilizzare per realizzare il laboratorio di astronomia, allestimento del laboratorio, progettazione dell’incontro.

1 Ricerchiamo informazioni

Ogni gruppo ricerca in rete, su testi o riviste, informazioni relative alle iniziative più significative previste in Italia e nel mondo per la Giornata mondiale dell’astronomia.

2 Realizziamo le schede relative all’argomento di cui si occupa il gruppo

Ogni gruppo riassume schematicamente le informazioni relative al tema specifico assegnato.

3 Ricerchiamo informazioni sugli strumenti usati per l’osservazione dello spazio e sulle più recenti scoperte astronomiche

Ogni gruppo ricerca informazioni sugli argomenti proposti e realizza cartelloni e presentazioni digitali per illustrarli.

4 Progettiamo il laboratorio di astronomia

Tutta la classe si riunisce e discute come realizzare il laboratorio e in quale spazio della scuola allestirlo.

5 Realizziamo i materiali per il laboratorio

Ogni gruppo si riunisce e prepara presentazioni digitali, seleziona video presi da siti di astronomia come quelli della NASA o dell’ESA, realizza cartelloni relativi ai diversi argomenti.

6 Installiamo il laboratorio interattivo

Sotto la guida dei nostri insegnanti arrediamo lo spazio a nostra disposizione con gli strumenti e gli oggetti che abbiamo preparato.

7 Organizziamo un incontro

Sotto la guida dell’insegnante, organizziamo un incontro aperto a tutti che comprende la visita guidata al laboratorio per comunicare i risultati delle nostre ricerche.

■ OLTRE IL COMPITO

Le informazioni raccolte dai gruppi e le esperienze vissute con i compagni durante le visite al laboratorio possono diventare i contenuti di un libro da realizzare insieme. Potete illustrarlo con immagini e disegni fatti da voi e corredarlo di materiali multimediali selezionati in rete. Potrà essere inserita anche una valutazione dell’efficacia delle strategie inclusive progettate per rendere il laboratorio accessibile a tutti, intervistando chi le ha utilizzate.

GLOSSARIO

Astrofisica • È un settore della fisica che studia le caratteristiche dei corpi celesti. È distinta in astrofisica osservativa, che analizza i diversi tipi di radiazioni provenienti dai corpi celesti; astrofisica di laboratorio, che testa nuove teorie sulla base di fenomeni astronomici osservati; astrofisica teorica che elabora teorie per spiegare fenomeni astronomici non direttamente osservabili, come il Big Bang.

Astronomia • È la scienza che studia i corpi celesti, i loro movimenti, le proprietà e la loro evoluzione nel tempo. È una scienza molto antica che si è evoluta nel tempo grazie alla creazione di strumenti per l’osservazione celeste sempre più sofisticati.

Bacini artificiali • È un lago creato artificialmente allo scopo di contenere grandi masse d’acqua per la produzione di energia idroelettrica, per raccogliere l’acqua piovana o per favorire la formazione di ecosistemi naturali

Bauxite • Roccia sedimentaria dall’aspetto terroso, di colore variabile da bianco a rosso bruno. È formata da una miscela di idrossidi di alluminio e ossidi di ferro. La roccia prende il nome dalla località di Les-Baux, nel Sud della Francia, dove sono state aperte le prime miniere nel 1822.

Biodigestore anaerobico • Un biodigestore è un particolare impianto nel quale i rifiuti organici, per esempio la frazione umida dei rifiuti domestici, sono sottoposti al processo di digestione anaerobica. All’interno di reattori chiusi, chiamati digestori, i rifiuti sono miscelati con batteri o altri microrganismi che li degradano in assenza di ossigeno. Dal compost ricavato si ottiene biometano che, unito ad anidride carbonica, genera biogas che può essere trasformato in energia termica oppure in energia elettrica.

Bioingegneria • Settore dell’ingegneria che consiste nell’analisi e nella progettazione di nuovi strumenti nell’ambito dei processi biologici, alimentari, agricoli e ambientali.

Bronzo • È una lega di rame e stagno, quest’ultimo presente in quantità variabili dall’1,25% fino al 20%; è più resistente del rame, più facilmente fondibile e possiede un’elevata resistenza alla corrosione da parte degli agenti atmosferici.

Climatologia • È la scienza che studia i climi della Terra e la loro distribuzione. Si occupa di conoscere gli elementi e i fattori climatici al fine di realizzare previsioni a lungo termine delle condizioni climatiche.

Dissesto idrogeologico • Indica tutti i fenomeni di degradazione ambientale dovuti principalmente all’attività erosiva delle acque superficiali, in territori particolarmente predisposti, in quanto formati da rocce sedimentarie poco compatte, come argilliti e arenarie, o resi più vulnerabili da intensi interventi di diboscamento.

Downburst • Termine usato in meteorologia che significa “raffica discendente”. Indica un fenomeno meteorologico caratterizzato da forti raffiche di vento che possono raggiungere anche i 100 km/h, discensionali verso il suolo con moto orizzontale, e che escono dal fronte di avanzamento del temporale.

Idrogeologia • È una scienza interdisciplinare che studia gli aspetti chimici, fisici e biologici dell’interazione tra acqua e sottosuolo, tra acque sotterranee e superficiali (fiumi, laghi), tra acque sotterranee ed esseri umani (prelievi da pozzi o sorgenti, inquinamento, sfruttamento geotermico).

Isola di calore • È il microclima delle aree urbane che presenta una temperatura anche di 5 °C maggiore rispetto alle aree extraurbane.

Litio • È un metallo alcalino caratterizzato da un’elevata conduttività e da un’ottima capacità di immagazzinare di energia.

Medicane • Termine usato in meteorologia; deriva dalla fusione delle parole inglesi MEDIterranean hurriCANE . Indica un ciclone tropicale che si forma in presenza di un’area di bassa pressione sul Mare Mediterraneo, caratterizzata da un nucleo caldo, con formazione di nubi temporalesche, venti forti e piogge torrenziali.

Meteorologia • È la scienza che studia l’atmosfera e i fenomeni che avvengono nella troposfera. La meteorologia ha come obiettivi la conoscenza del tempo atmosferico e la previsione a breve termine dei fenomeni atmosferici.

Microgravità • La ISS, che si trova a circa 400 km dalla superficie terrestre, risente ancora della forza di attrazione gravitazionale della Terra, ridotta di poco più del 10%. Tuttavia la ISS e i suoi occupanti, come tutti i corpi che orbitano attorno alla Terra, sono in caduta libera, cioè si comportano come se fossero privi di peso.

Mineralogia • È la scienza che studia i minerali dal punto di vista della composizione chimica, della loro struttura cristallina, delle proprietà chimiche e fisiche e della loro origine.

Paleontologia • È la scienza che studia i fossili per ricostruire le tappe evolutive della storia del pianeta e di tutte le specie viventi che ospita.

Pedologia • È la scienza che studia i processi di formazione del suolo, la sua composizione e le trasformazioni che avvengono nel tempo in seguito all’azione degli organismi e dei fattori ambientali. Ha una particolare rilevanza per le attività agricole.

Petrografia • È la scienza che studia, descrive e classifica le rocce sulla base della loro composizione in minerali e dei processi che hanno portato alla loro formazione.

Orologio atomico • Si basa sull’uso di alcuni atomi che presentano caratteristiche costanti. Al loro interno, gli elettroni che girano attorno al nucleo modificano la loro orbita secondo precisi passaggi che dipendono da quanta energia viene loro somministrata. Questa caratteristica, chiamata frequenza di risonanza, è sfruttata dagli orologi atomici con un margine di errore di 1 secondo ogni 150 milioni di anni.

Satelliti artificiali • Dispositivi artificiali in orbita attorno alla Terra. Sono alimentati con batterie o pannelli solari, hanno un’antenna che consente loro di inviare e ricevere dati e sono dotati di apparecchiature diverse a seconda delle loro funzioni.

Sismologia • È la scienza che studia le caratteristiche delle onde che si liberano quando avviene un sisma e il modo in cui si propagano nelle rocce.

Spettroscopia • È la scienza che si occupa dello studio e della misurazione dello spettro elettromagnetico caratteristico di ogni sostanza.

Urbanisti • L’urbanistica è la disciplina che si occupa della gestione del territorio, con lo scopo di progettare lo spazio urbano e le modificazioni all’interno delle città e nelle aree collegate. L’urbanista è la figura professionale che svolge questi compiti.

Vulcanologia • È la scienza che studia la fuoriuscita di masse fluide dalla crosta terrestre e le relazioni con altri fenomeni geologici, come sismi e deformazioni del suolo; inoltre, studia gli effetti delle eruzioni vulcaniche sull’atmosfera, i rischi per gli esseri umani e l’utilizzazione dell’energia termica connessa al vulcanismo.