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La ricerca sul campo è preceduta dalla consultazione della letteratura esistente: testi antichi, studi storici, geologici e ambientali sull’argomento, cui fanno seguito sopralluoghi tesi a localizzare siti per la raccolta del materiale. In passato molte delle scoperte erano del tutto fortuite, a seguito di ricerche storiche compiute senza validi ausili scientifici e faticose esplorazioni a piedi; da questo punto di vista, un grande passo in avanti coincise con l’introduzione della fotografia aerea, intorno al 1950. Dagli anni Settanta si sono moltiplicate le tecniche di ricognizione e studio del terreno, alcune delle quali molto sofisticate, fondate ad esempio sull’uso del radar, di sensori a raggi infrarossi, di misuratori della resistività elettrica, di magnetometri protonici e di strumenti posti su satelliti; nel campo dell’archeologia sottomarina, il sonar e gli apparecchi elettronici hanno aumentato enormemente le possibilità di reperire relitti di navi. Lo scopo di questa fase della ricerca è trovare siti in cui la stratificazione del materiale permetta di stabilire una chiara cronologia, e la presenza di informazioni contestuali consenta di ricostruire un sistema culturale per ciascun livello. La raccolta dei dati avviene innanzitutto attraverso lo scavo. In passato lo sviluppo cronologico veniva dedotto rimuovendo, ove possibile, gli strati sovrapposti, mentre oggi si dispone di molti strumenti in grado di fornire datazioni relative o assolute di siti anche non stratificati. Per formulare osservazioni contestuali bisogna poi dedicare particolare attenzione alla dislocazione di ciascun manufatto e di ogni materiale organico conservato, nonché alle caratteristiche ambientali. Per definire l’ecosistema si effettuano ricerche zoologiche, botaniche, geologiche e climatiche.
Le analisi di laboratorio e la descrizione dei reperti solitamente seguono la raccolta dei dati, sebbene uno svolgimento simultaneo delle due operazioni possa far progredire notevolmente gli scavi, rivelando, ad esempio, vuoti nella cronologia e indicando dove sarebbero necessari ulteriori dati. Tuttavia, le analisi più importanti vengono eseguite a posteriori e riguardano due ambiti: cronologico (datazione relativa o assoluta) e contestuale (lettura dei dati nel loro contesto culturale).
Sebbene il ricorso alle più avanzate tecniche di datazione possa portare a distinzioni molto sottili, la successione cronologica è fondamentalmente determinata dalla sequenza dei manufatti nei vari strati; quando questi mancano, la stratigrafia costituisce senza dubbio il miglior metodo per ricostruire la cronologia relativa, e talvolta anche per individuare l’età geologica dei singoli strati, prendendo in esame i fossili animali e i resti vegetali (ad esempio il polline) in essi presenti. In alcuni casi si può identificare una cronologia assoluta attraverso la datazione con il carbonio 14, la dendrocronologia, la termoluminescenza, l’archeomagnetismo, l’esame spettrografico della massa e gli acceleratori di particelle.
Seguono generalmente la fase della definizione cronologica le ricerche che mirano alla ricostruzione dei contesti culturali e ambientali. Ciascun manufatto viene considerato come risultato di un’attività umana: lo sforzo degli archeologi si rivolge dunque a cercare di comprendere quale fosse il significato pratico o simbolico di ciascun oggetto e quale ruolo avesse nella cultura del tempo la sua produzione. I dati raccolti possono rivelare dove fu reperito il materiale utilizzato per produrre il manufatto e suggerire quindi una relazione tra la civiltà cui appartiene e l’ecosistema. I resti dei pasti forniscono indicazioni sullo stile di vita delle genti che li hanno lasciati, sulla flora e la fauna di quella regione, sulla stagionalità degli insediamenti umani, sugli scambi con altri popoli; mentre il modo di seppellire i morti, il contenuto delle tombe, i focolari e le vestigia architettoniche offrono informazioni intorno alle antiche attività religiose, al sistema delle parentele, ai ceti sociali.
Dopo aver definito le cronologie relative e ricostruito i contesti culturali cui appartenevano i reperti raccolti, l’archeologo tenta di delineare l’avvicendarsi di culture e di ecosistemi in aree o regioni in rapporto fra loro. Lo scopo è individuare con chiarezza i processi e i cambiamenti materiali e culturali e cercare di risalire alle cause del cambiamento culturale. In altri termini, si cerca non solo di capire come tale cambiamento sia avvenuto, ma di ipotizzarne le cause.
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