LA TERRA

 
 
 
 
 

La Terra vista dalla navicella Galileo nel 1990. Si può vedere il Sudamerica circondato dagli oceani. (NASA/JPL)

La Terra, terzo pianeta del Sistema Solare, è per quanto ne sappiamo il solo ad ospitare forme di vita. Essa si può infatti sviluppare solo in determinate condizioni, come quelle terrestri. La temperatura e la pressione sulla Terra, la sua distanza dal Sole, la composizione dell'atmosfera e la presenza di acqua, sono uniche in tutto il Sistema Solare. La Terra è anche il pianeta che presenta la maggior varietà geologica. L'orbita della Terra individua nello spazio un piano detto eclittica. Esso interseca la sfera celeste in una circonferenza, lungo la quale appaiono le costellazioni dello Zodiaco.

A causa della rivoluzione della Terra attorno al Sole, per un osservatore terrestre questo sembra compiere nel corso di un anno un giro completo lungo questa circonferenza, muovendosi attraverso le costellazioni zodiacali.
La Terra si muove nello spazio lungo la sua orbita con una velocità media di 30 Km/s.
L'orbita terrestre attorno al Sole ha un'eccentricità piuttosto piccola (0,0167). Il raggio medio dell'orbita, detto Unità Astronomica, è pari a 149.598.000 Km, la distanza dal Sole al perielio è 147,10 milioni di Km, mentre all'afelio è 152,10 milioni di Km.
 
 

L'asse di rotazione terrestre è inclinato di 23^o27' sul piano dell'eclittica. A causa di questa inclinazione, i due emisferi terrestri sono esposti alternativamente a periodi di massima e di minima insolazione, dando luogo al fenomeno delle stagioni. Questo avviene su tutti i pianeti il cui asse di rotazione sia sensibilmente inclinato sul piano orbitale.
 

La massa della Terra è pari a circa 6 miliardi di miliardi di tonnellate (5,976 10²⁷ g), la sua densità media è 5,517. E' il pianeta più denso del Sistema Solare.

La Luna (NASA/JPL)

La Terra possiede un satellite, la Luna. La sua interazione mareale con la Luna e l'attrito degli oceani sulla sua superficie hanno provocato nel corso dei millenni un lievissimo rallentamento del moto di rotazione terrestre (di circa 25 secondi ogni milione di anni) e un progressivo, anche se lentissimo, allontanamento della Luna: qualche decimetro all'anno.

Il nostro pianeta ha la forma approssimativa di un ellissoide. Il suo schiacciamento è molto lieve: il raggio equatoriale terrestre è pari a 6.378 Km e quello polare a 6.357 Km.
In realtà la Terra ha una forma irregolare, costellata di protuberanze e depressioni, detta geoide. Questa figura richiama la forma di una pera, con una prominenza al polo Nord e un leggero schiacciamento al polo Sud.
L'esatta forma della Terra si è potuta conoscere grazie ai rilevamenti dei satelliti geodetici, che sono in grado di determinare le irregolarità della superficie terrestre con un errore inferiore al metro.
 

Mappa della superficie terrestre ottenuta dai dati dell'Advanced Very High Resolution Radiometer del satellite meteorologico NOAA. (ESA/NASA/USGS/NOAA/CSIRO)

Mosaico di immagini degli Stati Uniti d'America, prese dal satellite meteorologico NOAA. La vegetazione appare nei vari toni di rosso, i deserti in bianco e le aree urbane in verde-azzurro. (USGS)

La Terra è suddivisa in diversi strati, ciascuno dei quali con proprietà chimiche e fisiche diverse. Dall'interno alla superficie, distinguiamo: il nucleo, il mantello e la crosta.
 

Dal punto di vista della sua composizione chimica, il pianeta è dominato dal ferro (34,6%) e dall'ossigeno (29,5%), seguiti dal silicio (15,2%), dal magnesio (12,7%) e dal nichel (2,4%). Tutti gli altri elementi non superano il 5%.
 

Nucleo
 

Il nucleo comprende il 16% del volume del pianeta e un terzo della sua massa. La sua struttura, pur non essendo visibile, è stata determinata a grandi linee grazie allo studio delle onde sismiche e della loro propagazione all'interno della Terra.
Questa regione si divide a sua volta in un nucleo interno fluido, dello spessore di 1230 Km circa, e un nucleo esterno solido dello spessore di 2250 Km.
Il nucleo è composto per lo più di ferro e nichel, con tracce di altri elementi più leggeri. La sua densità è compresa tra 10 e 11 e la sua temperatura può raggiungere i 7.500 ^oC nel centro.
Esso è sottoposto ad una pressione enorme da parte degli strati superiori: 3,6 milioni di atmosfere; per questo motivo, oltre che per l'alta temperatura, il nucleo interno si trova allo stato liquido.
 

Mantello
 

Il mantello costituisce la parte predominante del pianeta: 83% del suo volume e 68% della sua massa. La sua densità è compresa tra 4 e 5. Esso si divide, come il nucleo, in due strati, entrambi solidi: un mantello inferiore, dello spessore di 2.250 Km, ed un mantello superiore di circa 390 Km, separati da una zona di transizione dello spessore di 250 Km circa.
Anche questi vengono studiati attraverso le onde sismiche; inoltre le eruzioni vulcaniche portano in superficie parte del materiale del mantello, sotto forma di lava, e permettono di determinarne la composizione chimica.
 
 

Il mantello inferiore è composto per lo più da silicato di magnesio e silicato di alluminio, quello superiore invece da silicati di ferro e magnesio.
 

Crosta
 

La crosta terrestre è per lo più composta da quarzo (diossido di silicio) e altri silicati come il feldspato. Il suo spessore medio è di 40 Km, ma varia da 5 Km al di sotto delle fosse oceaniche fino ai 50 Km in corrispondenza delle catene montuose. La densità media della crosta è pari a 2,8, ed essa rappresenta l'1% della massa terrestre.
A differenza di quella degli altri pianeti, la crosta terrestre è suddivisa in grandi lamine o zolle che fluttuano sulla superficie del mantello. La teoria che descrive il loro moto prende il nome di "tettonica a zolle". Essa ha spiegato la formazione della struttura attuale dei continenti; nel quadro di questa teoria, inoltre, si possono spiegare fenomeni come i terremoti e il vulcanismo terrestre.

Il suolo terrestre è relativamente giovane: negli ultimi 500 milioni di anni, i fenomeni tettonici e l'erosione da parte dell'atmosfera ne hanno ridisegnato l'aspetto primitivo. Le tracce della storia geologica passata del pianeta, come per esempio i crateri formati per impatto di meteoriti, sono state qusi completamente cancellate, anche se i maggiori sono tuttora visibili.
 
 

Il cratere di Wolfe Creek, in Australia. Ha un diametro  di 875 metri ed è profondo 50. (V. L. Sharpton, LPI)

Un cratere sul fondo del mare di Barents scoperto grazie a  prospezioni sismiche. É largo circa 40 km ed è vecchio  150 milioni di anni (Dip. Geologia, Univ. di Oslo).

 
 

L'età della Terra è stata stimata in 4,5-4,6 miliardi di anni, ma non ci sono tracce fossili nè rocce di età superiore ai 4 miliardi di anni. Il 71% della superficie della Terra è ricoperto di acqua: la Terra è il solo pianeta sul quale essa può esistere allo stato liquido in superficie. L'acqua è molto importante per lo sviluppo della vita, inoltre la capacità degli oceani di trattenere il calore del Sole rende la temperatura terrestre relativamente stabile.      Immagine dell'Africa ripresa dalla navicella Apollo 17 nel 1972. (NASA/JPL) La Terra è circondata da un'atmosfera, la cui densità decresce gradualmente fino a fondersi con lo spazio interplanetario a circa 5.000 Km di altitudine dal suolo.  L'atmosfera è composta per il 78% circa di azoto, per il 21% di ossigeno e per l'1% di argon. Vi si trovano anche altri gas, per un totale dello 0,04%. La sua pressione al livello del mare è pari a 1'013 millibar, cioè 1.013 Kg/cm2.   L'ossigeno è importantissimo per lo sviluppo e il mantenimento della vita; esso è prodotto e regolato dai processi biologici.  Un altro gas atmosferico molto importante, anche se non abbondante come l'ossigeno, è l'anidride carbonica. Essa produce il cosiddetto "effetto serra", cioè trattiene la radiazione infrarossa aumentando la temperatura terrestre. Se non ci fosse l'effetto serra, la temperatura media sarebbe di -21 oC anzichè di + 14 oC, l'acqua sarebbe congelata e non esisterebbe la vita.   Immagine dell'atmosfera terrestre in falsi colori ripresa dalla sonda Clementine. La macchia bianca è un'area urbana, la striscia blu in superficie è la luminescenza atmosferica. (Naval Research Laboratory). L'atmosfera si può suddividere in cinque strati principali, attraverso i quali la temperatura varia notevolmente, crescendo o decrescendo con l'altezza: 1) la troposfera, che si estende dal suolo fino a 12 Km di altezza: è lo strato nel quale avvengono i fenomeni meteorologici. 2) la stratosfera, da 12 a 50 Km di altezza, con temperature crescenti da -60 oC fino a 0 circa; essa contiene, tra 20 e 30 Km di altezza, la fascia dell'ozono, che assorbe la maggior parte dei raggi ultravioletti provenienti dal Sole. Essi sono molto dannosi per gli esseri viventi, e l'ozono costituisce quindi uno schermo indispensabile per il mantenimento della vita. 3) la mesosfera, da 50 a 85 Km di altezza, nella quale la temperatura decresce di nuovo.  4) la termosfera, tra 85 e 400 Km, nella quale la temperatura cresce rapidamente fino a 900 oC. Della termosfera fanno parte tre regioni, dette strati D, E e F, che contengono particelle cariche (ioni ed elettroni). Esse costituiscono nel loro insieme la ionosfera. Essa ha la proprietà di riflettere le onde radio su alcune frequenze e permette così le comunicazioni a grande distanza.  5) l'esosfera, che è lo strato più esterno   La Terra possiede un modesto campo magnetico, prodotto per effetto dinamo dalla rotazione relativa del mantello e del nucleo. La sua intensità è di 0,4-0,5 gauss e attualmente sta decrescendo; con questo ritmo il campo scomparirà completamente verso l'anno 3200. Ciò sarà probabilmente l'inizio di un'inversione di polarità, cioè la riapparizione del polo sud magnetico in corrispondenza del polo nord geografico. Lo studio del magnetismo fossile delle rocce terrestri ha rivelato numerose inversioni di questo tipo nel corso delle ere geologiche.   La Terra è circondata da una magnetosfera, la quale interagisce con il vento solare dando luogo al fenomeno delle aurore polari.  La magnetosfera ha una forma molto asimmetrica, infatti il vento solare comprime le sue linee di forza rendendola schiacciata dalla parte del Sole, mentre dalla parte opposta essa forma una lunga coda magnetica, fino a 60 raggi terrestri di distanza.      Immagine ultravioletta della plasmosfera terrestre (NASA IMAGE). Il nostro pianeta è circondato da plasma. La struttura generale di questo plasma è stata chiarita nell'anno 2000 dalla sonda automatica IMAGE della NASA. Le regioni chiare nel centro dell'immagine sono anelli aurorali vicino ai poli terrestri. La plasmosfera si pensa sia creata dalla radiazione solare che interagisce con le molecole dell'atmosfera ed è mantenuta dal campo magnetico terrestre.     ANIMAZIONI Rotazione del globo terrestre, MPEG, 2.2 Mb (Calvin J. Hamilton)  La Terra vista dalla sonda Galileo, AVI, 13.8 Mb (NASA/JPL)  Animazione delle nuvole terrestri, AVI, 7 Mb (NASA/JPL)  Ancora animazioni metereologiche, AVI, 12.7 Mb (NASA/JPL)  Aurora, AVI, 1.3 Mb (NASA/JPL)