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Corso di Didattica e Laboratorio di Scienze della Terra STRUTTURA INTERNA DELLA TERRA BONZINI MARIA Classe 60A A.A.2006-2007 SILSISMI-Indirizzo Scienze.

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Presentazione sul tema: "Corso di Didattica e Laboratorio di Scienze della Terra STRUTTURA INTERNA DELLA TERRA BONZINI MARIA Classe 60A A.A.2006-2007 SILSISMI-Indirizzo Scienze."— Transcript della presentazione:

1 Corso di Didattica e Laboratorio di Scienze della Terra STRUTTURA INTERNA DELLA TERRA BONZINI MARIA Classe 60A A.A SILSISMI-Indirizzo Scienze Naturali

2 CLASSE: 5 Liceo Scientifico MOMENTO FORMATIVO: seconda metà del primo quadrimestre dopo aver trattato: geografia astronomica e Sistema Solare; moti della Terra e rappresentazione della superficie (motivi temporali); prima di minerali e rocce MOTIVAZIONE DELLA SCELTA: conoscere e comprendere la struttura interna della Terra sta alla base della comprensione di fenomeni importanti quali la tettonica a zolle, i fenomeni endogeni, la presenza del campo magnetico terrestre, la genesi delle rocce,… COSA CE SOTTO I NOSTRI PIEDI? PREREQUISITI: Chimica: principali elementi chimici (O, Si, Fe, Mg, Al…) Fisica: Onde e fenomeni ondulatori (rifrazione-riflessione), stato della materia, concetti di convezione, densità, gradiente, campo magnetico. MULTISCIPLINARIETA: Fisica

3 OBIETTIVI DIDATTICI: Conoscenza dei principali metodi di indagine dellinterno della Terra Comprensione dei principi su cui si basa linterpretazione dei dati sismici per ricostruire la struttura interna della Terra Conoscenza e comprensione del modello interno della Terra a involucri concentrici (crosta, mantello, nucleo); conoscenza delle principali geosfere e loro principali caratteristiche (fisiche e composizionali). Comprensione delle relazioni tra struttura interna della Terra e fenomeni che interessano la superficie. METODOLOGIE E STRUMENTI: Lezioni frontali (con domande stimolo) Utilizzo di immagini e foto proiettate, power point, diagrammi proiettati, disegni e schemi alla lavagna, libro di testo

4 DURATA E SCANSIONE TEMPORALE: 1 oraIntroduzione; Richiami storici: primi metodi di indagine dellinterno della Terra e primi modelli; Introduzione ai principali metodi di indagine odierni (studio di meteoriti e onde sismiche) 2 orePrincipali tipologie di onde sismiche (P e S), loro principali proprietà e loro utilizzo; Descrizione della struttura interna della Terra e caratteristiche fisiche e composizionali degli involucri terrestri; Conclusioni. 1 oraVerifica dei contenuti: verifica orale 1 ora eventualeRecupero (se necessario, in base ai risultati della prova scritta finale) La verifica scritta su questa unità verrà fatta in seguito, al termine del modulo comprensivo anche dei fenomeni endogeni (sismica e vulcanismo).

5 SINTESI DEI CONTENUTI: INTRODUZIONE: Richiami a fenomeni evidenti superficiali connessi alla struttura interna della Terra, tramite domande stimolo e supporto di immagini e foto: Fenomeni vulcanici Fenomeni legati al calore (Geyser, acque termali) Fenomeni legati al campo magnetico (magnetismo, aurore boreali) A COSA SONO DOVUTI?

6 CENNI STORICI: Da sempre fenomeni come vulcani e terremoti hanno suscitato stupore nelluomo e hanno stimolato la sua immaginazione: Miti, divinità Opere letterarie (Dante, Verne..) I tentativi di spiegare questi fenomeni risalgono allantichità: Greci: Presenza di cavità sotterranee in cui soffiano venti incandescenti (Vulcani e fenomeni termici), il cui soffitto può crollare (Terremoti) XVII sec: Vulcani sono dovuti a sacche magmatiche collegate da canali ai vulcani in superficie SINTESI DEI CONTENUTI: (MULTIDISCIPLINARIETA: Lettere, Storia)

7 XVIII sec: primi studi su composizione e struttura interna della Terra, basati su: Densità delle rocce: da legge di gravitazione universale si ricava d=5,5g/cm 3, le rocce superficiali hanno d=2,7 g/cm 3. Studio dei meteoriti Temperatura: cresce scendendo in profondità (es. miniere). LA TERRA E FATTA DA INVOLUCRI CON MATERIALI, DENSITA E SPESSORI DIVERSI. Seconda metà 800: primi modelli (su basi CHIMICHE) della struttura della Terra a involucri concentrici (Suess): NUCLEO (ferro e nichel) STRATO INTERMEDIO (Si, O, Mg) INVOLUCRO ESTERNO (Si, O, Al)

8 METODI DI INDAGINE ODIERNI: STUDIO METEORITI: Sideriti: ferro e nichel nel nucleo Condriti carbonacee: composti di O, Si, Mg nel mantello METODI INDIRETTI: ONDE SISMICHE MODELLO ATTUALE: TERRA COSTITUITA DA: CROSTA MANTELLO NUCLEO separati da superfici di discontinuità SINTESI DEI CONTENUTI:

9 ONDE SISMICHE: ONDE P: Longitudinali (di compressione): particelle si muovono parallele a direzione di propagazione onda; Più veloci (V=5,5-14 km/s); Si propagano in solidi e liquidi ONDE S: Trasversali: particelle si muovono perpendicolarmente a direzione di propagazione onda; Più lente (V=3-7 km/s); Si propagano solo nei solidi SINTESI DEI CONTENUTI:

10 SUPERFICIE DI DISCONTINUITA: superficie di contatto tra due mezzi a diversa densità. RIFRAZIONE: deviazione di unonda che passa una superficie di discontinuità Facendo propagare le onde sismiche allinterno della terra, si individuano sfere concentriche e superfici di discontinuità in base a: Le onde cambiano velocità in mezzi differenti In corrispondenza di superfici di discontinuità le onde sono rifratte Le onde S non si propagano nei fluidi SINTESI DEI CONTENUTI:

11 VELOCITA DELLE ONDE SISMICHE IN PROFONDITA E LORO INTERPRETAZIONE: SINTESI DEI CONTENUTI:

12 STRUTTURA INTERNA DELLA TERRA: Continentale e oceanica Spessore variabile (7-80km) Densità 2,7 g/cm 3 Materiali silicatici (Si, O, Al) Stato solido DISCONTINUITA DI MOHOROVICH (crosta – mantello) Superiore e inferiore Da Moho a km Densità 3,3 – 5,6 g/cm 3 Materiali silicatici (Si, O, Mg) Diversi comportamenti reologici SINTESI DEI CONTENUTI: CROSTA: MANTELLO:

13 MANTELLO SUPERIORE: Da Moho a 2900 km Densità 3,3-5,6 g/cm 3 Materiali silicatici (Si, O, Mg) MANTELLO LITOSFERICO: Da Moho a 100 km Solido Costituisce la litosfera con la crosta ASTENOSFERA: Tra 70 – 250 km Parzialmente fuso Sede di moti convettivi (Tettonica,Vulcanismo..) MANTELLO SUP. (s.s.): Fino a 2900 km Solido Discontinuità minori a 400 km e 700 km (cambi di fase mineralogica)

14 3470 km: DISCONTINUITA DI GUTEMBERG NUCLEO ESTERNO: Da Gutemberg a 5170 km Densità 9,7 g/cm 3 Leghe Fe-Ni + elementi leggeri (S o O) Fuso Sede di moti convettivi (Campo magnetico terrestre) 5170 km: DISCONTINUITA DI LEHMAN NUCLEO INTERNO: Da Lehman a centro della Terra (6378 km) Densità 13 g/cm 3 Leghe Fe-Ni Solido MANTELLO INFERIORE: Da 2900 km a 3470 km Densità aumenta Composizione omogenea Solido

15 CONCLUSIONI: ANDAMENTO DI PRESSIONE, TEMPERATURA E DENSITA IN PROFONDITA: SINTESI DEI CONTENUTI:

16 RAPPRESENTAZIONI MENTALI ERRONEE: La crosta galleggia su uno strato completamente fluido. Le onde S non si propagherebbero del tutto, invece sono solo rallentate. Scendendo in profondità il materiale è sempre più denso: non ci sono materiali fusi intermedi. Le onde P e S individuano il nucleo esterno fuso; Il campo magnetico si genera per cariche elettriche in movimento; le leghe metalliche sono individuate nel nucleo (per meteoriti): è nel nucleo che ha origine il campo magnetico; deve essere fluido per permettere il movimento delle cariche. Se la temperatura cresce in profondità, la maggioranza del Pianeta dovrebbe essere fuso Lo stato della materia dipende anche dalla pressione, che contrasta leffetto della temperatura; I dati delle onde sismiche indicano materiali solidi in profondità. La suddivisione in involucri è una suddivisione CHIMICA Le interpretazioni sono fatte in base alla propagazione di onde sismiche, quindi su basi FISICHE; Alcuni involucri che hanno la stessa composizione hanno proprietà reologiche diverse (nucleo)


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