Le variabili fisiche connesse con lambiente di montagna A. Caporali Dipartimento di Geoscienze...
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Le variabili fisiche connesse con l’ambiente di montagna
A. CaporaliDipartimento di GeoscienzeUniversità di Padova
Corso di Perfezionamento in Medicina di Montagna
Bressanone, 20 Febbraio 2012
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Argomenti trattatiQuestioni 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 dell’aria e loro variazione con la quota
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Struttura della TerraCrosta e mantello: ricchi in silicatiNucleo (interno e esterno): ricchi in ferroSpessore della crosta: 35 km in media, c. 9 km negli oceani, fino a 70 km sotto gli orogeniMoho: discontinuità di densità tra crosta (2670 kg/m3) e mantello (3300 kg/m3)
Profondità dell’interfaccia nucleo (liquido)-mantello: c. 2900 kmProfondità dell’interfaccia nucleo liquido – nucleo solido (non mostrato in figura): 5100 kmRaggio terrestre medio: 6300 km
mantello
nucleo
crosta
Moho
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Deriva dei continenti e flussi convettivi nel mantello
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Come usare i grandi terremoti per ricostruire la struttura interna della Terra
Tomografia sismica in ambiente a simmetria sfericaLegge di Snell: un’onda 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 dell’angolo di incidenza e di rifrazione è uguale al rapporto delle velocità nei due mezzi (ovvero degli indici di rifrazione)
trasmessa
riflessaincidente
Vedi animazione di grandi terremoti
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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 l’un l’altro (margini trascorrenti)
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Alpi e Himalaya
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Le catene montuose ‘galleggiano’ per Isostasia
T = 30 km
hhHgHH)gρ(h
H)gρ(h
gHP
mm
m
5.4 equilibrioAll'
unitaria base di areaper immersa, massa della peso il è
aread' unitàper spostato, fluido del peso il è
m
h
H
In equilibrio, il peso del fluido spostato eguaglia la forza peso:
P
All’equilibrio, la topografia h viene sostenuta da una radice di profondità proporzionale H sufficiente a creare una spinta isostatica uguale e opposta
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Struttura dell’Atmosfera
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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
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Stratificazione (2/2)
Profondità (km)Quota (km)
Pre
ssio
ne
gas liquido
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Regole generali per la dipendenza di pressione e temperatura atmosferica dalla quota
La pressione decade esponenzialmente con la quota: P(h)=Ps.l.m.e-h/7900 con h in metri
Il fattore di scala è definito dal rapporto P0/0g~101325Pa/(1.3 kg/m3 * 9.8 m/sec2)~7900 m
Per quote << 7900 m, P ~ Ps.l.m.(1-h/7900): quindi la pressione atmosferica si dimezza nei primi 4-5000 m. Poi diminuisce meno rapidamente
La temperatura dell’aria 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).
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Pressione atmosfericaSi misura con un altimetro: scatola sigillata contenente gas: all’aumentare 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.
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Misura della quota svincolata dalla pressione atmosferica
Gli altimetri satellitari consentono di ricavare l’altezza senza ricorrere alla misura della pressione, semplicemente misurando la distanza sui satelliti GPS
Vantaggi: le misure non risentono delle mutate condizioni atmosfericheSvantaggi: non funzionano in rifugio, a ridosso di una parete di roccia, o … quando le batterie sono esaurite!