LA "VISCO-DENS" E LA DIFFERENZA TRA DENSITA' E VISCOSITA'

Prima di cominciare, sarebbe meglio mettere in chiaro un particolare abbastanza evidente sin dall'inizio: il titolo. Non si tratta di un nomignolo "campato per aria" o una mia creazione durante un momento di delirio, quanto di un inusuale compito per casa assegnatoci dal nostro professore di scienze: andare dai nostri genitori, spiegare loro la differenza tra densità e viscosità e annotarne la reazione. Ma prima di arrivare al sodo, sarebbe opportuno fare alcune considerazioni sull'argomento. Nella vita quotidiana, siamo abituati a ricollegare il termine "densità" alla resistenza allo scorrimento dei fluidi (dovuta alla forza di legame all'interno del liquido stesso); tuttavia quest'ultima è, in realtà, la definizione di viscosità. La densità è, in realtà, la concentrazione di materia all'interno di un'unità di misura ben definita, nei liquidi, ad esempio, i fluidi con densità minore tendono a galleggiare su quelli di densità maggiore (ne è un celebre esempio il galleggiamento dell'olio sull'acqua). Arriviamo quindi al compito vero e proprio. Su richiesta del professore ho esposto questa "tesi" a miei genitori, ma non mi sarei mai aspettato la loro reazione: sono rimasti completamente impassibili, e ad un certo punto mio padre, sogghignando ha detto: "Tu sai che ho a che fare con densità, viscosità e numeri di Reynolds ogni giorno con il mio lavoro?" Infatti, essendo un tecnico dell'impiantistica, queste nozioni gli sono fondamentali per calcolare eventuali resistenze o cali di pressione all'interno delle tubature.

LA STORIA DELLA TERRA

La Terra si formò circa 4,6 miliardi di anni fa, quando una massa di polveri e gas vaganti nello spazio della nostra galassia cominciò a contrarsi e a raffreddarsi. La (parte) centrale diede origine al Protosole, mentre tutti gli altri residui si agglomerarono tra loro creando i vari pianeti della galassia, tra cui la Terra stessa.  Le rocce più antiche sulla Terra hanno dai 3,8 ai 4,2 miliardi di anni; tuttavia, mediante le datazioni radiometriche, il nostro sistema solare avrebbe "soltanto" 4560 milioni di anni e i meteoriti più antichi circa 4559 millioni di anni. Attualmente si pensa che la Terra si sia formata mediante l'unione disordinata di vari oggetti che colpivano la sua superficie. Con questa ipotesi si può anche spiegare la formazione della Luna la quale, secondo gli scienziati, sarebbe stata creata da un impatto gigantesco del nostro pianeta con un corpo celeste poco più grande di Marte (quest'ultimo vanta circa 6800 km di diametro). Frammenti provenienti sia dal corpo sia dalla Terra furono scagliati nello spazio, dove si aggregarono dando vita al nostro satellite; questa ipotesi è stata confermata anche grazie alla datazione delle rocce lunari (4,47 miliardi di anni). In seguito, una pioggia continua di planetesimi, (oggetti rocciosi primordiali che colpivano la Terra entrando nella sua orbita) urtò la superficie dei vari corpi celesti fino a 3800 milioni di anni fa, eliminando la crosta primitiva della Terra e creando i vari crateri della Luna, di Mercurio, di Marte. La Terra, a causa dei numerosi impatti, aumentò di dimensioni pian piano e cominciò a surriscaldarsi mediante tre principali fenomeni:

1.       l'energia cinetica rilasciata dagli impatti dei planetesimi sulla superficie terrestre si convertì in energia termica, che in parte venne dispersa nello spazio. In alcune zone gli impatti erano talmente frequenti da "seppellire" completamente sottoterra l'energia venutasi a creare;

2.       L'aumento della pressione all'interno del pianeta, dovuto al continuo accumulo di materiali nelle zone esterne e alla scarsa conduttività delle rocce, generò ulteriore calore;

3.       La radioattività degli elementi naturali, i quali erano presenti sulla Terra in quantità maggiore di circa quindici volte rispetto ad oggi, trasmettevano calore ai materiali circostanti mediante l'energia cinetica delle particelle che rilasciavano.

Si è calcolato che tutti questi elementi abbiano portato ad una temperatura interna di circa 1000°C.

Dopo un periodo compreso tra i 300 milioni e il miliardo di anni, a causa della disintegrazione radioattiva, la temperatura interna aumentò progressivamente fino a raggiungere nelle zone più interne la temperatura di fusione del ferro il quale, a causa della sua elevata densità, sprofondò "colando"  verso il centro della Terra e trascinando con se vari materiali più leggeri. Questo fenomeno viene definito dagli scienziati "catastrofe del ferro". Questo evento, tuttavia, provocò la stratificazione della Terra e la creazione di un nucleo liquido e un conseguente aumento della temperatura di altri 2000°C. Nel pianeta, ormai in gran parte allo stato fuso, si venne a creare una differenziazione gravitativa che permise ai materiali più leggeri di migrare verso l'esterno e di formare la crosta terrestre.

Riguardo all'atmosfera, le collisioni cancellarono di sicuro l'eventuale atmosfera primordiale venutasi a creare nel frattempo. Dai dati in possesso si ipotizza che i materiali volatili si crearono dal degassamento delle rocce contenute nel mantello, ossia la zona intermedia tra crosta e nucleo, tra 4000 e 3500 milioni di anni fa. Secondo le teorie degli scienziati, i planetesimi che formarono la terra contenevano ghiaccio, acqua e altre sostanze. L'acqua migrò verso l'esterno sotto forma di vapore acqueo durante la fusione parziale del pianeta; l'atmosfera primordiale venne a crearsi grazie ai gas rilasciati dalle continue eruzioni vulcaniche ossia azoto, diossido di carbonio e idrogeno (questo si disperse nello spazio).

Infine, si ipotizza che la crosta terrestre si sia originata mediante la lava proveniente dalle continue eruzioni vulcaniche a cui seguivano rifusioni delle rocce consolidate e, anche grazie all'azione degli agenti atmosferici, si venne a formare il primo strato di regolite.

CHE COSA SONO LE SCIENZE DELLA TERRA?

Lo studio del pianeta Terra era affidato ad una branca della scienza chiamata geologia; tuttavia questo termine è diventato col tempo sempre più specialistico fino a ridursi ad identificare la semplice analisi delle rocce sulla crosta terrestre in tutti i loro aspetti. Attualmente viene utilizzato il termine di SCIENZE DELLA TERRA per indicare la branca di studi che esamina il nostro pianeta nella sua totalità. Quest'ultima si suddivide in molti aspetti collegati tra loro:

·         Meteorologia   -->   studio dei fenomeni fisici che avvengono nella troposfera responsabili del tempo atmosferico;

·         Climatologia   -->   studio del clima e delle condizioni meteo nel raggio di 20/30 anni;

             Oceanografia   -->   studio degli oceani e dei loro processi chimici, fisci e biologici;

·         Idrologia   -->   studio del movimento, della chimica e della biologia delle masse d'acqua del pianeta;

·         Paleontologia   -->   studio degli esseri viventi vissuti nel passato attraverso l'analisi dei loro fossili;

·         Mineralogia   -->   studio delle caratteristiche fisiche e chimiche dei minerali;

·         Petrologia   -->   studio delle rocce attraverso analisi di varia natura;

·         Geochimica   -->   studio delle unità geologiche e delle loro componenti mediante la chimica;

·         Vulcanologia   -->   studio dei fenomeni vulcanici;

·         Geofisica   -->   studio delle proprietà fisiche del pianeta Terra;

·         Geografia fisica   -->   branca della geografia che studia le caratteristiche fisiche della Terra;

·         Geomorfologia   -->   branca della geografia che studia la morfologia della Terra;

·         Geologia ambientale   -->   studio delle interazioni tra uomo e ambiente;

·         Geologia strutturale   -->   studio della deformazione delle rocce a causa delle forze agenti all'interno della crosta;

·         Stratigrafia   -->   studio della datazione delle rocce;

·         Geologia storica ;

·         Sedimentologia   -->   studio dei processi di sedimentazione;

·         Geologia marina ;

·         Geodinamica   -->   studio delle forze alla quale è sottoposta la Terra.

Tuttavia negli ultimi tempi si è pensato al passaggio da scienze della Terra a scienza integrata del sistema Terra, a causa dell'ormai divenuto elevato rischio ambientale, per poter studiare al meglio le modificazioni del sistema su scala globale e le loro possibili evoluzioni. Va anche tenuto conto che, a partire dalla rivoluzione industriale, i cambiamenti effettuati dall'uomo sull'ambiente hanno influenzato quest'ultimo in maniera tale da poter paragonare l'attività umana come forza della natura vera e propria. I cambiamenti oggi attualmente in atto sono, infatti, senza precedenti come dimensione e velocità di mutamento; si necessita quindi di un'accurata conoscenza di questi processi naturali in modo da poter comprendere anche ciò che potrebbe accadere in futuro.