Terra

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Calore interno

L’enorme quantità di calore presente nel nucleo terrestre tende a propagarsi verso l’esterno attraverso i gusci concentrici che costituiscono il corpo del pianeta. L’energia termica del nucleo alimenta le correnti convettive del mantello, le quali fungono da nastro trasportatore delle zolle litosferiche e alimentano di magmi sia il sistema delle dorsali oceaniche, sia i vulcani sulla terraferma. Parte del calore terrestre, inoltre, è prodotto nella crosta dal decadimento delle specie radioattive presenti (ad esempio, l’uranio).

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Età e origine della Terra

I metodi di datazione basati sullo studio dei radioisotopi hanno consentito agli scienziati di stimare l’età della Terra in 4,65 miliardi di anni. Benché le più vecchie rocce terrestri datate in questo modo non raggiungano i 4 miliardi di anni, alcune meteoriti, che sono simili geologicamente al nucleo del nostro pianeta, risalgono a circa 4,5 miliardi di anni fa e si ritiene che la loro cristallizzazione sia avvenuta approssimativamente 150 milioni di anni dopo la formazione della Terra e del sistema solare.

Il nostro pianeta, subito dopo la sua formazione (avvenuta probabilmente per aggregazione gravitativa di materia libera nello spazio), doveva essere un corpo quasi omogeneo e relativamente freddo. La contrazione gravitazionale provocata dal progressivo accrescimento della sua massa produsse un aumento di temperatura, al quale contribuì senza dubbio il decadimento radioattivo di alcuni isotopi. L’aumento di temperatura giunse a un livello tale da innescare un processo di parziale fusione del pianeta e la conseguente riorganizzazione dei suoi componenti in strati concentrici – crosta, mantello e nucleo: i silicati, più leggeri, risalirono verso la superficie della massa fluida, formando il mantello e la crosta, mentre gli elementi pesanti, soprattutto ferro e nichel, affondarono perlopiù verso il centro. Al tempo stesso, tramite le eruzioni vulcaniche, gran parte dei gas leggeri furono espulsi dal mantello e dalla crosta. Alcuni di questi gas, in particolar modo l’anidride carbonica e l’azoto, andarono a costituire l’atmosfera primordiale, mentre il vapore acqueo condensava, dando origine ai primi oceani.

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Magnetismo terrestre

La Terra nel suo insieme si comporta come un enorme magnete. Il campo magnetico terrestre, infatti, è molto simile a quello che si osserverebbe collocando al centro del pianeta una barra magnetica con l’asse inclinato di circa 11° rispetto all’asse di rotazione terrestre. Benché gli effetti del geomagnetismo siano noti e sfruttati da molte centinaia di anni (ad esempio con la bussola), i primi studi scientifici su questa proprietà del nostro pianeta furono compiuti intorno al 1600 dal fisico e filosofo britannico William Gilbert.

7.1

Poli magnetici

Il fatto che l’asse del campo magnetico terrestre non coincida con l’asse di rotazione fa sì che anche i poli magnetici siano distinti da quelli geografici. Il polo nord magnetico attualmente si trova al largo delle coste occidentali delle isole Bathurst, nei Territori del Nord-Ovest canadesi, quasi 1290 km a nord-ovest della baia di Hudson. Il polo sud magnetico si trova invece sul bordo del continente antartico, nella zona di Terra Adelia, circa 1930 km a nord-est di Little America.

La posizione dei poli magnetici non è fissa, ma muta in modo sensibile da un anno all’altro. Il campo magnetico terrestre, infatti, varia in direzione con una periodicità di circa 960 anni, e inoltre compie piccole variazioni su scala giornaliera. Recenti studi effettuati sulla magnetizzazione fossile dei sedimenti marini hanno rilevato un’ulteriore periodicità nelle variazioni del campo geomagnetico, di 100.000 anni. Essa, secondo gli scienziati, potrebbe essere legata alla variazione di eccentricità dell’orbita terrestre, che avviene appunto secondo un ciclo di 100.000 anni.

I dati raccolti dai satelliti rivelano che per il campo magnetico terrestre è in corso da circa 150 anni un lento processo di indebolimento destinato a risolversi con un’inversione di polarità. In sostanza, al termine di tale processo, che dovrebbe durare circa due millenni, il Nord magnetico non coinciderà più con il Nord geografico, ma con il Sud. Un campo magnetico meno intenso, nel frattempo, potrebbe significare una maggiore esposizione alle tempeste magnetiche provenienti dal Sole, difficoltà nella navigazione dei satelliti e, in campo biologico, difficoltà di orientamento per tutti gli animali che nelle migrazioni si affidano al magnetismo – uccelli, farfalle, balene e molti altri.

Studi recenti del magnetismo residuo nelle rocce e delle anomalie magnetiche dei fondi oceanici dimostrano inoltre come, negli ultimi 100 milioni di anni, si siano verificate almeno 170 inversioni di polarità del campo magnetico terrestre. La conoscenza di queste inversioni, che possono essere datate per mezzo degli isotopi radioattivi contenuti nelle rocce, ha una grossa influenza sulle teorie della tettonica globale.

7.2

Teoria della dinamo

Le misure della variazione secolare mostrano che il campo magnetico terrestre tende a spostarsi verso occidente a una velocità compresa tra i 19 e i 24 km all’anno. Con ogni evidenza, il magnetismo della Terra è il prodotto di un processo dinamico che può essere spiegato tenendo presente che il nucleo esterno, ferroso, sia liquido (al centro della Terra, invece, la pressione sarebbe tale da consentire solo lo stato solido) e che le correnti convettive al suo interno abbiano un effetto paragonabile a quello delle spire di una dinamo (siano in grado cioè di generare un intenso campo magnetico). La parte interna del nucleo ruoterebbe più lentamente della parte esterna, e ciò spiegherebbe la deriva secolare verso ovest del campo magnetico. La superficie irregolare del nucleo esterno spiegherebbe poi alcune delle altre variazioni minori del campo magnetico.