La fisica della Terra: crosta, mantello e nucleo

La 32esima edizione del Carnevale della Fisica per me è un evento speciale; si parlerà, infatti, della Fisica della Terra. Il primo pensiero di molti di noi corre ai recenti terremoti che hanno colpito il nostro Paese.
I terremoti fanno parte della nostra storia perché fanno parte della storia del Pianeta Terra. Il nostro Pianeta è vivo; solo imparando a rispettarlo, ad averne cura ed a conoscerlo potremmo anche imparare a convivere con gli eventi naturali che lo caratterizzano.
Per questo motivo mi era venuta l'idea di raccogliere il maggior numero di informazioni scientifiche sull'argomento in una sorta di Carnevale speciale. Parlandone con l'amico Paolo Pascucci, però, siamo giunti alla conclusione che un tema come questo poteva essere ospitato nel 32esimo Carnevale della Fisica che in suo blog Questione della decisione pubblicherà il prossimo 30 giugno.
Ecco come Paolo presenta il tema di questa edizione: "molti blogger hanno scritto numerosi articoli. Si va da quelli francamente tecnici di geologi, sismologi e geofisici, a quelli che cercano di spiegare come comportarsi, a chi condivide informazioni utili: insomma, un gran, e bel, proliferare di post e notizie, con il risvolto, si spera, dell'utilità pubblica."
La struttura della Terra
Eccovi allora il mio primo contributo. 
Inizio con una semplice immagine che spiega molto chiaramente la struttura interna del nostro Pianeta. Comprenderne la struttura, infatti, è il primo passo per capire perché si verificano eventi come i terremoti.

Immagine dal sito http://www.cavourvercelli.it/. La struttura interna della terra

Schematicamente possiamo dire che la Terra è suddivisa in tre involucri: la crosta, il mantello ed il nucleo. Le superfici di discontinuità che vedete indicate nella figura,  sono le superfici di separazione tra materiali diversi  o tra materiali che si trovano in uno stato fisico diverso all'interno della Terra.
Cliccando sull'immagine sottostante, invece, potete accedere all'interessante risorsa di Pianeta Scuola che spiega in termini molto semplici la struttura della Terra.

La crosta La crosta terrestre è costituita da rocce allo stato solido e ricoperta in gran parte delle acque: è lo strato più esterno, più superficiale e sottile del nostro Pianeta. Si possono distinguere la crosta continentale e la crosta oceanica, diverse per composizione e spessore. La crosta continentale si trova in corrispondenza dei continenti ha una densità minoreed uno spessore maggiore (35-40 Km, 70-80 Km sotto le montagne più alte) rispetto alla crosta in corrispondenza degli oceani.  La crosta oceanica si trova in corrispondenza degli oceani ed è più sottile (circa 5-10 Km) e più densa rispetto alla crosta continentale. Il mantello Il mantello costituisce circa 83% del volume del nostro Pianeta: è separato dalla crosta tererstre dalla discontinuità di Mohorovicic. Lo stato fisico del mantello varia gradualmente con la profondità. Laparte esterna del mantello, il mantello litosferico,è solido e rigido. La parte intermedia, chiamata astenosfera, presenta rocce parzialmente fuseed è più fluida; Infine, la parte inferiore del mantello, più interna, è chiamata mesosfera ed è solida La crosta terrestre e il mantello litosferico, nel loro insieme, formano la litosfera. Nel complesso, quest’ultima è suddivisa in placche che scorrono l’una rispetto all'altra sulla sottostante astenosfera.
Le diverse porzioni della litosfera possono essere paragonate a blocchi galleggianti in un fluido: l’isostasiaè l’equilibrio che regola il galleggiamento della litosfera sul sottostante mantello Le zolle di spessore maggiore emergono di più rispetto alla superficie del fluido, quelle più sottili, invece, emergono di meno.
Il nucleo In nucleo è separato dal mantello dalla discontinuità di Gutenberg e costituisce circa il 16% del volume della Terra; è la parte più interna e densa del Pianeta e contiene principalmente ferro e nichel. La discontinuità di Lehmann separa il nucleo esterno dal nucleo interno. Il nucleo esterno, a causa delle temperature elevatissime, è completamente fuso.  Il nucleo interno, invece, è allo stato solido a causa delle elevate pressioni.
Una curiosità Il modello della struttura interna della Terra che vi ho presentato è il frutto di diversi studi.  Gli scienziati, infatti, per arrivare a queste conclusioni, hanno unito i dati forniti dallo studio delle meteoriti, dalle caratteristiche fisiche della Terra e dal comportamento delle onde sismiche. 
Lo studio delle meteoriti ha permesso di comprendere meglio i materiali che compongono il nostro Pianeta. Tenete presente che gli scavi più profondi raggiungono a malapena i 10 km ed il raggio terrestre è pari a poco meno di 6.400 km... Non è certo possibile arrivare fino al nucleo, ammesso di trovare strumenti in grado di resistere a temperature e pressioni in grado di fondere la roccia!
Le caratteristiche fisiche della Terra, come la massa e il volume, hanno permesso agli studiosi di calcolarne la densità media e, quindi, di comprendere meglio la natura dei materiali al suo interno.
Le onde sismiche, infine, ci hanno aiutato a comprendere la struttura interna della Terra perchè modificano il loro comportamento se si propagano in una roccia solida o in una roccia allo stato fluido oppure se cambia la composizioni chimica della roccia stessa.
Nel prossimo post parlerò, invece, dei movimenti della litosfera che, come abbiamo visto, galleggia sull'astenosfera sottostante. Tania Tanfoglio