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Prof. Fabrizio CARMIGNANI IISS Mattei – Rosignano S. (LI) LIDROSFERA La sfera dellACQUA SCIENZE INTEGRATE LEZIONE.

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1 Prof. Fabrizio CARMIGNANI IISS Mattei – Rosignano S. (LI) LIDROSFERA La sfera dellACQUA SCIENZE INTEGRATE LEZIONE N. 7 I Istituto Tecnico Industriale slide 36

2 IDROSFERA L'IDROSFERA, in geografia fisica, rappresenta tutte le acque, dolci e salate, presenti nel sottosuolo o sulla superficie del nostro pianeta Una parte dellIdrosfera è la CRIOSFERA che rappresenta lacqua allo stato solido (ghiacciai polari e delle montagne) L'acqua dellidrosfera può trovarsi in vari ambienti del nostro pianeta e cioè nelle altre 3 sfere: 1.LITOSFERA: sulla superficie della Terra, nel sottosuolo e all'interno di rocce 2.BIOSFERA: come componente essenziale del corpo degli organismi viventi 3.ATMOSFERA: come nubi e vapore acqueo

3 LACQUA copre circa i ¾ della superficie terrestre in forma di oceani, mari, fiumi, laghi e calotte polari L'IDROSFERA è composta da miliardi di km 3 di acqua, ripartita in acque oceaniche, ghiacciai, falde sotterranee, laghi, fiumi, e vapore acqueo Acqua disponibile per l'uomo cioè acqua dolce, che si trova nei laghi, nei fiumi e nelle acque sotterranee (falde acquifere) La gran parte dellIDROSFERA, circa il 94%, è raccolta negli OCEANI, che ne permettono il continuo riciclo Distribuzione dellACQUA sulla LITOSFERA

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5 DISPONIBILITA di ACQUA POTABILE (anno 2000)

6 Se totale acqua disponibile sulla terra = cisterna da 100 litri: acqua dolce totale = acqua dolce totale = fiasco da 3 litri acqua dolce disponibile = bottiglia 0,6 litri acqua dolce disponibile = bottiglia 0,6 litri acqua dolce utilizzabile dall'uomo = acqua dolce utilizzabile dall'uomo = mezzo cucchiaio : 3 ml Suddivisione IDROSFERA (quantità in km 3 ) km 3 ???

7 SCHEMA del CICLO dellACQUA

8 L'acqua in natura non è mai pura bensì contiene al suo interno moltissime particelle (grazie alla sua capacità di solvente) la maggior parte delle quali microscopiche la maggior parte delle quali microscopiche Le sostanze contenute nellacqua si possono suddividere in base alla loro dimensione: Le sostanze contenute nellacqua si possono suddividere in base alla loro dimensione: MATERIALI SOSPESI : > 0,1 μm MATERIALI SOSPESI : > 0,1 μm argilla, silice, calcare, idrossido ferrico, alghe, grassi, microrganismi, detriti vegetali MATERIALI DISPERSI (colloidali): 0,1 ÷ 0,001 μm MATERIALI DISPERSI (colloidali): 0,1 ÷ 0,001 μm silice colloidale, acidi umici SOSTANZE DISCIOLTE : < 10 Å SOSTANZE DISCIOLTE : < 10 Å gas (O 2, N 2, CO 2, NH 3, H 2 S, SO 2, ossidi di azoto) anioni (HCO 3 - ) Cationi (Ca 2+, Mg 2+ )

9 Classificazione delle ACQUE NATURALI A seconda della loro provenienza si classificano in: 1.ACQUE METEORICHE PIOGGIA PIOGGIA NEVE NEVE GRANDINE GRANDINE RUGIADA RUGIADA BRINA BRINA 2.ACQUE SOTTERRANEE FALDE PROFONDE FALDE PROFONDE FALDE FREATICHE FALDE FREATICHE 3.ACQUE SUPERFICIALI MARI MARI FIUMI FIUMI LAGHI LAGHI SORGENTI SORGENTI

10 Le acque meteoriche contengono gas normalmente presenti nell'atmosfera (principalmente N 2, O 2 e CO 2 ), quelli localmente presenti per via di attività industriali o di centri abitati (SO 2, SO 3, ossidi di azoto, CO) e quelli che provengono dalla decomposizione di sostanze organiche naturali: H 2 S (acido solfidrico) NH 3 (ammoniaca) L'acqua meteorica può reagire con tali sostanze. Un esempio è dato dal fenomeno della PIOGGIA ACIDA: SO 3 (anidride solforica) + H 2 O H 2 SO 4 (acido solforico) 1. ACQUE METEORICHE

11 Le acque sotterranee, alimentate dall'infiltrazione delle acque meteoriche, da cui il terreno filtra le sostanze in sospensione, sono acque minerali A volte le acque sotterranee fuoriescono spontaneamente diventando acque sorgive (notevolmente pregiate per l'uso potabile grazie alla mancanza di organismi patogeni, ma spesso la qualità viene minacciata da erbicidi e pesticidi, che sono estremamente dannosi per la salute). Le acque sotterranee, ossidando le sostanze organiche presenti nel suolo, si arricchiscono di anidride carbonica, facilitando la dissoluzione di rocce calcaree secondo la reazione: CaCO 3 [insolubile] + CO 2 + H 2 O Ca(HCO 3 ) 2 [solubile] 2. ACQUE SOTTERRANEE CARBONATO di CALCIO BICARBONATO di CALCIO

12 Se la concentrazione della CO 2 è elevata, la quantità di roccia dissolta è notevole e si possono formare delle grotte Tale fenomeno in Italia è chiamato CARSISMO (dalla regione del Carso, dove questo fenomeno è frequente) La reazione chimica anzidetta può avvenire in entrambe le direzioni (da sinistra verso destra o da destra verso sinistra): La reazione chimica anzidetta può avvenire in entrambe le direzioni (da sinistra verso destra o da destra verso sinistra): dalla reazione inversa alla precedente si ha quindi la formazione di : 1. STALATTITI 2. STALAGMITI CARSISMO

13 3. ACQUE SUPERFICIALI Le acque superficiali hanno composizione estremamente variabile a seconda delle condizioni climatiche ed ambientali. Si possono classificare in: 1. ACQUE DOLCI (SALINITA CIRCA 1%) FIUMI FIUMI LAGHI LAGHI CANALI CANALI SORGENTI SORGENTI 2.ACQUE SALATE (SALINITA CIRCA 3,5%) MARI MARI OCEANI OCEANI

14 il MARE I componenti del MARE sono tutti gli elementi naturali (in % molto diverse rispetto alle rocce della litosfera): SALI INORGANICI in forma ionica: Na + (più abbondante) Cl -,Mg ++, Ca ++ K +, B r - SO 4 - -, BO HCO 3 - SALI INORGANICI in forma ionica: Na + (più abbondante) Cl -,Mg ++, Ca ++ K +, B r - SO 4 - -, BO HCO 3 - GAS: GAS: O 2 : 7/8 cm 3 /litro nei mari freddi e circa 4 cm 3 /litro in quelli caldi O 2 : 7/8 cm 3 /litro nei mari freddi e circa 4 cm 3 /litro in quelli caldi CO 2 CO 2 SOSTANZE ORGANICHE SOSTANZE ORGANICHE

15 la COMPOSIZIONE CHIMICA La composizione chimica è complessa e variabile per: apporto delle acque continentali apporto delle acque continentali scambi e interazione tra superficie mari e atmosfera scambi e interazione tra superficie mari e atmosfera processi chimico -fisici tra ioni (sostanze) in soluzione e minerali dei sedimenti marini e in sospensione processi chimico -fisici tra ioni (sostanze) in soluzione e minerali dei sedimenti marini e in sospensione processi biochimici: ( fotosintesi e metabolismo degli organismi marini) processi biochimici: ( fotosintesi e metabolismo degli organismi marini) apporto di scarichi di acqua e materiali attività umane. apporto di scarichi di acqua e materiali attività umane.

16 la SALINITA La salinità rappresenta il residuo secco, cioè quello che rimane dopo l'evaporazione dell'acqua marina: Il valore medio della SALINITA è circa 35 g/litro (equivalente a 3,5% o 35 ) Il valore medio della SALINITA è circa 35 g/litro (equivalente a 3,5% o 35 ) Nei mari polari (regioni fredde): g/litro Nei mari caldi: g/litro Nei mari caldi: g/litro Nei bacini (mari) interni : variazioni più ampie per scarsa comunicazione con oceani I principali SALI presenti sono: cloruro di sodio (NaCl), cloruro di magnesio (MgCl 2 ), solfati, carbonati, bromuri e borati

17 La distribuzione della salinità Dipende da vari fattori tra cui: evaporazione evaporazione precipitazioni precipitazioni apporto acque dolci apporto acque dolci scambi mari interni-oceano scambi mari interni-oceano Nelle acque equatoriali calde la salinità può essere anche inferiore al 35 in quanto le precipitazioni sono maggiori dellevaporazione Nelle acque tropicali calde la salinità può essere anche superiore al 36 in quanto le precipitazioni sono inferiori dellevaporazione Il mar Mediterraneo, essendo un mare chiuso e trovandosi a latitudini intermedie (metà strada tra equatore e poli), presenta una salinità che può arrivare anche a valori intorno al 39 Mar MEDITERRANEO ZONE EQUATORIALI ZONE TROPICALI

18 SALINITÀ media estiva degli oceani (fonte NASA) valori espressi in valori espressi in

19 Il golfo di BOTNIA,nel Mar Baltico,ha una salinità molto bassa che in superficie è di circa 7,5 (7,5 g di sale/litro ) Esempio caratteristico: GOLFO di BOTNIA

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21 Il Golfo di Botnia è il settore settentrionale del mar Baltico, compreso tra la costa orientale della Svezia e la costa occidentale della Finlandia Si estende per 725 km e ha una larghezza compresa fra gli 80 e i 240 km, la profondità media è di 60 m e la massima è 295 m. Riceve le acque di molti fiumi, che riducono notevolmente la salinità tanto che nel suo estremo settentrionale vi si trovano pesci d'acqua dolce. L'ecosistema di acqua salmastra è simile a quello degli estuari dei fiumi. A causa della ridotta salinità il golfo ghiaccia più rapidamente, ed è il primo tratto del Mar Baltico a ghiacciare nei mesi invernali. Le isole Åland, che costituiscono una regione autonoma della Finlandia, sono considerate il confine naturale tra il Baltico vero e proprio e il golfo di Botnia

22 il pH Per esempio il pH del mar Mediterraneo (e di tutti i mari interni delle medie latitudini) e quello delle acque superficiali, è compreso tra 7,95 e 8,13 (leggermente basico) per la presenza di carbonati Lacidità delle sostanze liquide è misurata con la scala del pH che va da 0 (massima acidità) a 14 (minima acidità e massima basicità) da 0 (massima acidità) a 14 (minima acidità e massima basicità) pH 7 = neutralità

23 LA SCALA del pH Acqua SOLUZIONE BASICA DETERGENTEFORNI SOLUZIONE ACIDA SOLUZIONE NEUTRA SUCCO LIMONE SUCCHI GASTRICI SUCCHI GASTRICI SUCCO POMPELMO POMPELMO SUCCOPOMODORO URINA ACQUA PURA SANGUE UMANO ACQUA DI MARE BICARBONATO AMMONIACA ACIDITÀ in aumento NEUTRALITÀ [H + ]=[OH – ] H+H+H+H+ H+H+H+H+ H+H+H+H+ OH – H+H+H+H+ H+H+H+H+ H+H+H+H+ H+H+H+H+ H+H+H+H+ H+H+H+H+ H+H+H+H+ H+H+H+H+ H+H+H+H+ H+H+H+H+ H+H+H+H+ BASICITÀ in aumento OH – H+H+H+H CANDEGGINA

24 La luce penetra nellacqua del mare con intensità inversamente proporzionale alla profondità Dipende anche dalla quantità di materiale sospeso e dallangolo di incidenza del raggio luminoso Esempio: a 10 m di profondità arriva circa 1/10 della luce che arriva sulla superficie del mare a 10 m di profondità arriva circa 1/10 della luce che arriva sulla superficie del mare Lacqua marina funziona da filtro selettivo nei confronti delle varie radiazioni luminose ed in profondità penetra soprattutto luce azzurra e violetta a 50 m di profondità solo luce artificiale fa distinguere i colori a 50 m di profondità solo luce artificiale fa distinguere i colori La fotosintesi può avvenire solo in zone superficiali, al max circa 200 m di profondità, dove si trovano solo alghe rosse la LUCE

25 Rappresenta la massa (quantità di materia) in un determinato volume. La DENSITA dellacqua marina è circa: 1, ,030 g/cm3 La DENSITA dellacqua marina è circa: 1, ,030 g/cm3 Dipende dalla salinità, temperatura e pressione (la quale a sua volta dipende dalla profondità :1 atm ogni 10 m di profondità ) In genere la SALINITA è: In genere la SALINITA è: DIRETTAMENTEPROPORZIONALEINVERSAMENTEPROPORZIONALE SALINITÀPROFONDITÀ TEMPERATURA TEMPERATURA LINEE CHE UNISCONO PUNTI CON UGUALE DENSITÀ ISOPICNICHE 1) Se PARALLELE e CRESCENTI dall'ALTO VERSO il BASSO STABILITÀ 2) Se DISTRIBUZIONE DIVERSA CORRENTITERMOALINE INSTABILITÀ La DENSITÀ (m/V)

26 PROFONDITÀ TEMPERATURA SALINITÀ DENSITÀ

27 La TEMPERATURA dellacqua La temperatura delle acque marine dipende dalla quantità di irraggiamento solare e varia con la latitudine e con le stagioni da 1°C a °C A) TEMPERATURA superficie Atlantico: 2-3°C Mediterraneo: 13°C Struttura OCEANO 1.strato SUPERFICIALE 2.strato TERMOCLINO 3.strato PROFONDO B) TEMPERATURA profondità

28 Un altro fattore che unitamente alla temperatura è determinante per la vita in mare, è il rimescolamento continuo delle acque Questo fenomeno è equivalente, come funzione e importanza, al nostro apparato circolatorio ed è chiamato idrodinamismo I movimenti delle acque permettono il rimescolamento dell'ossigeno, delle sostanze nutritive, facilitano la riproduzione, la distribuzione delle larve, la colonizzazione del fondo, la comunicazione intra ed inter-specie viventi….. Si possono constatare 3 tipi di movimenti del mare: Si possono constatare 3 tipi di movimenti del mare: 1.ONDE 1.ONDE 2.MAREE 3.CORRENTI L'IDRODINAMISMO

29 1. le ONDE Sono movimenti delle molecole dacqua dovuti al vento che preme sulla superficie marina determinando dei CAVI e delle CRESTE donda Le molecole compiono moti circolari e trasmettono energia a quelle sottostanti oscillazioni trasporto di energia ma non di materiaLe molecole compiono moti circolari e trasmettono energia a quelle sottostanti oscillazioni trasporto di energia ma non di materia Il movimento si trasmette fino a una profondità di 1/2 λ (lunghezza donda)Il movimento si trasmette fino a una profondità di 1/2 λ (lunghezza donda) Presso la costa, il moto si appiattisce e interferisce con il fondalePresso la costa, il moto si appiattisce e interferisce con il fondale Si determina un ritardo tra la superficie e il fondale frangenteSi determina un ritardo tra la superficie e il fondale frangente

30 Come già visto,lattrito con il fondale rallenta le particelle profonde rispetto a quelle di superficie determinando il FRANGENTE di spiaggia il moto diventa orizzontale, si hanno onde di traslazione, le quali trasportano acqua verso la spiaggia; dopo lacqua si ritira (RIFLUSSO) al di sotto della successiva onda (RISACCA) Le ONDE modellano la costa

31 In prossimità della costa, a causa dei bassi fondali, la lunghezza donda si modifica e le onde cedono la loro energia alla costa (rifrazione donda) La massima quantità di energia ceduta alla costa si verifica in corrispondenza delle sporgenze COSTA SABBIOSA erosione della spiaggia COSTA ROCCIOSA la compressione dellaria da parte dellacqua negli interstizi delle rocce agisce come un negli interstizi delle rocce agisce come un esplosivo determinando lo sbriciolamento della esplosivo determinando lo sbriciolamento della roccia stessa A seconda del tipo di costa possiamo avere diverse conseguenze: Tipi di COSTA

32 Sono dei sollevamento di masse dacqua attirate da corpi celesti (Luna e Sole, ma soprattutto LUNA, la quale anche se molto più piccola è vicinissima alla Terra) Si verificano 2 volte al giorno: su ogni punto allineato con la Luna e ai suoi antipodi (più lontani dal centro di gravità del sistema Terra-Luna) se Luna e Sole sono allineati: MAREA SIGIZIALE se Luna e Sole sono allineati: MAREA SIGIZIALE se Sole e Luna distanti 90° : MAREA di QUADRATURA se Sole e Luna distanti 90° : MAREA di QUADRATURA Ampiezza media nel Mar Mediterraneo: circa 50 cm circa Ampiezza media nel Mar Mediterraneo: circa 50 cm circa Ampiezza media nelloceano Atlantico : oltre 1 metro Ampiezza media nelloceano Atlantico : oltre 1 metro LOCALITÀ Baia di Fundy (Nuova Scozia; Canada) Foce del Rio Gallegos (Argentina) Baia di Frobisher (Canada) Foce del Fiume Severn (Gran Bretagna) Baia del Mont-Saint-Michel (Francia) Foce del Fiume Fitzroy (Australia) Saint-Malo (Francia) Bhaunagar (India) Foce del Rio Colorado (Messico) AMPIEZZA 20.0 m 18.0 m 17,4 m 16,3 m 14,7 m 14,0 m 13,3 m 12,4 m 12,3 m centro gravità sistemaTerra-Luna marea per attrazione lunare marea per forza centrifuga 2. le MAREE

33 1) CORRENTI di GRADIENTE 3) CORRENTI di DERIVA A) differenza di densità di masse d'acqua adiacenti B) attrito tra masse d'aria in movimento (alisei) in movimento (alisei) e la massa d'acqua superficiale del (mare Sono flussi di masse dacqua con caratteristiche termiche e saline specifiche per cui si distinguono nettamente dalle acque circostanti (si possono immaginare come dei fiumi nel mare) (si possono immaginare come dei fiumi nel mare) strato di metri, più sottile allequatore, più profondo verso i poli più profondo verso i poli 2) CORRENTE TERMOALINA contatto tra mari interni e oceani interni e oceani da Atlantico settentrionale da Atlantico settentrionale lacqua superficiale si inabissa, lacqua profonda risale nel Pacifico settentrionale nel Pacifico settentrionale 3. le CORRENTI TIPI di CORRENTI in base al loro processo formativo

34 Vi sono vari tipi di correnti marine, classificate in base a diversi aspetti: processo formativo (vedi slide precedente): processo formativo (vedi slide precedente): correnti di gradiente correnti di gradiente correnti di deriva correnti di deriva correnti termoaline correnti termoaline distanza dal fondale: distanza dal fondale: correnti di superficie correnti di superficie correnti di profondità media correnti di profondità media correnti di profondità abissali correnti di profondità abissali temperatura media interna temperatura media interna calde: correnti superficiali che vanno dall'equatore ai poli calde: correnti superficiali che vanno dall'equatore ai poli fredde: correnti superficiali che vanno dai poli all'equatore fredde: correnti superficiali che vanno dai poli all'equatore tipo di flusso tipo di flusso orizzontali: correnti che si spostano parallelamente alla superficie orizzontali: correnti che si spostano parallelamente alla superficie verticali: correnti che si spostano perpendicolarmente alla superficie. verticali: correnti che si spostano perpendicolarmente alla superficie. TIPI di CORRENTI

35 Principali CORRENTI degli OCEANI

36 FINE della LEZIONE N. 7 LIDROSFERA Grazie per lattenzione! E ricordatevi…! …Considerate la vostra semenza fatti non foste a viver come bruti ma per seguir virtute e canoscenza DANTE ALIGHIERI (Divina Commedia, INFERNO, canto XXVI, ) Prof. CARMIGNANI FABRIZIO


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