Le variabili fisiche connesse con lambiente di montagna A. Caporali Dipartimento di Geoscienze Università di Padova Corso di Perfezionamento in Medicina di Montagna Bressanone, 20 Febbraio 2012

Argomenti trattati Questioni di base: Struttura statica e dinamica della Terra Processi fisici che controllano la formazione di catene montuose Aspetti specifici: Ande Sistema Alpino Himalayano Caucaso Temi correlati: Sismicità Atmosfera: Pressione e Temperatura dellaria e loro variazione con la quota

Struttura della Terra Crosta e mantello: ricchi in silicati Nucleo (interno e esterno): ricchi in ferro Spessore della crosta: 35 km in media, c. 9 km negli oceani, fino a 70 km sotto gli orogeni Moho: discontinuità di densità tra crosta (2670 kg/m 3) e mantello (3300 kg/m 3) Profondità dellinterfaccia nucleo (liquido)-mantello: c km Profondità dellinterfaccia nucleo liquido – nucleo solido (non mostrato in figura): 5100 km Raggio terrestre medio: 6300 km mantello nucleo crosta Moho

Deriva dei continenti e flussi convettivi nel mantello

Come usare i grandi terremoti per ricostruire la struttura interna della Terra Tomografia sismica in ambiente a simmetria sferica Legge di Snell: unonda incidente su una superficie piana si riflette ad un angolo uguale a quello di incidenza e si rifrange (trasmette) ad un angolo tale che..il rapporto dei seni dellangolo di incidenza e di rifrazione è uguale al rapporto delle velocità nei due mezzi (ovvero degli indici di rifrazione) trasmessa riflessa incidente Vedi animazione di grandi terremoti

Teoria della Tettonica delle Placche Lo spreading del fondo oceanico (margine divergente) Lo scivolamento continentale (margine convergente) La collisione continentale (margine collisionale) Blocchi che si sfregano lun laltro (margini trascorrenti)

Alpi e Himalaya

Le catene montuose galleggiano per Isostasia T = 30 km m h H In equilibrio, il peso del fluido spostato eguaglia la forza peso: P Allequilibrio, la topografia h viene sostenuta da una radice di profondità proporzionale H sufficiente a creare una spinta isostatica uguale e opposta

Struttura dellAtmosfera

Stratificazione (1/2) Atmosfera: gas compressibile è tanto più rarefatto quanto più diminuisce il carico sovrastante Acqua: liquido incompressibile mantiene la stessa densità al variare il carico sovrastante Volumi di gas (a sin.) e liquido (a destra) a confronto, entrambi soggetti alla forza peso

Stratificazione (2/2) Profondità (km)Quota (km) Pressione gas liquido

Regole generali per la dipendenza di pressione e temperatura atmosferica dalla quota La pressione decade esponenzialmente con la quota: P(h)=P s.l.m. e -h/7900 con h in metri Il fattore di scala è definito dal rapporto P 0 / 0 g~101325Pa/(1.3 kg/m 3 * 9.8 m/sec 2 )~7900 m Per quote << 7900 m, P ~ P s.l.m. (1-h/7900): quindi la pressione atmosferica si dimezza nei primi m. Poi diminuisce meno rapidamente La temperatura dellaria diminuisce a un tasso di 6 °C/km in condizioni di tempo stabile. Tuttavia può diminuire a un tasso superiore (ad es. gradiente adiabatico 10 °C /km), oppure aumentare (inversione termica).

Pressione atmosferica Si misura con un altimetro: scatola sigillata contenente gas: allaumentare della quota il gas tende ad espandersi ed esercita una pressione maggiore sulle pareti della scatola. La deformazione viene convertita in metri (NB: misura relativa) Naturalmente anche la pressione sanguigna risente della minore pressione atmosferica e tende ad aumentare in quota nel senso che aumenta la differenza tra pressione interna e pressione esterna.

Misura della quota svincolata dalla pressione atmosferica Gli altimetri satellitari consentono di ricavare laltezza senza ricorrere alla misura della pressione, semplicemente misurando la distanza sui satelliti GPS Vantaggi: le misure non risentono delle mutate condizioni atmosferiche Svantaggi: non funzionano in rifugio, a ridosso di una parete di roccia, o … quando le batterie sono esaurite!

Flusso termico associato al contrasto di temperatura Legge di Fourier Il flusso di calore (Watt/m 2 ) è proporzionale al differenziale di temperatura (gradi/metro). La costante di proporzionalità dipende dal materiale. Ad esempio per la lana k=0.05W/(metro*K); assumendo uno spessore di 1 cm: T=37-0 gradi; q=0.05*37/0.01~200 Watt/ m 2 ~50 Calorie/(sec*m 2 )