Geologia

Con i piedi per Terra

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June 6, 2019

Volete perdere peso velocemente? Non c’è bisogno di aggiustare la vostra dieta, basta spostarsi su un terreno più alto. Questo cambiamento di peso è il risultato di fluttuazioni nella gravità terrestre. Spesso si presume che la gravità sia la stessa ovunque sulla Terra, ma varia perché il pianeta non è perfettamente sferico o uniformemente denso. Inoltre, la gravità è più debole all’equatore a causa delle forze centrifughe prodotte dalla rotazione del pianeta. È anche più debole ad altitudini più elevate, più lontano dal centro della Terra, come nella vetta del Monte Everest.

La gravità è una forza fondamentale della natura che influenza molti processi dinamici all’interno della Terra e sopra la sua superficie. Fu Isaac Newton che spiegò i principi base della gravitazione e il concetto più comunemente noto come forza “g”.

A scuola generalmente impariamo che g = 9,8 ms-2. In effetti, questo valore per l’accelerazione gravitazionale è stato, a lungo, ritenuto costante per l’intero pianeta. Tuttavia, poiché sono stati sviluppati strumenti più sofisticati e sensibili, è diventato evidente che la forza di gravità varia da un luogo all’altro sulla superficie terrestre.

Il valore standard di 9,8 ms-2 si riferisce alla Terra come sfera omogenea. Tuttavia, in realtà, ci sono molte ragioni per cui questo valore va da un minimo di 9,78 ms-2 all’equatore a un massimo di 9,83 ms-2 ai poli. Possiamo ora misurare come “g” varia a più di otto decimali, ma cosa causa questi piccoli ma significativi cambiamenti?

La deviazione più significativa dal valore standard di “g” è un risultato della rotazione terrestre. Mentre la Terra gira, la sua forma è leggermente appiattita in un ellissoide, in modo che ci sia una maggiore distanza tra il centro della Terra e la superficie all’equatore, rispetto al centro della Terra e la superficie ai poli. Questa maggiore distanza, unita alla rotazione della Terra, porta la forza di gravità ad essere più debole all’equatore rispetto ai poli.

In secondo luogo, la superficie della Terra è molto irregolare; alte montagne e profonde trincee oceaniche fanno variare il valore della gravità (sì sembra una grossa patata). Terzo, i materiali all’interno della Terra non sono distribuiti in modo uniforme. Non solo gli strati all’interno della crosta e del mantello sono irregolari, ma anche la distribuzione di massa all’interno degli strati è disomogenea. Anche i giacimenti di petrolio e minerali o i serbatoi di acqua sotterranea possono influenzare in modo sottile il campo gravitazionale, come pure un innalzamento del livello del mare o cambiamenti nella topografia come il movimento delle lastre di ghiaccio o le eruzioni vulcaniche. Anche i grandi edifici possono avere un effetto minore. Naturalmente, a seconda della posizione, questi fattori si sovrappongono l’uno sull’altro e possono anche cambiare nel tempo.

Come mappiamo la gravità della Terra?

Il GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment) è una missione della NASA per fare proprio questo. Era una coppia di satelliti, lanciata nel 2002, che rimbalzava avanti e indietro tra loro, misurando con precisione la distanza tra loro, con una sensibilità di circa un micron (molte volte inferiore alla larghezza di un capello umano). Inoltre Comunicando con i satelliti GPS, i satelliti GRACE erano in grado di comunicare con precisione sia le loro posizioni assolute in orbita attorno alla Terra (con una precisione di circa un centimetro), sia i loro movimenti l’uno rispetto all’altro. Qualsiasi deviazione delle loro distanze relative dovrebbe essere dovuta a qualcosa in basso, sulla Terra.

L’ESA ha anche avuto uno di questi satelliti per la misurazione della terra, chiamato GOCE (Gravity Field and steady state Ocean Circulation Explorer) che operava tra il 2009 e il 2013. Invece di avere due satelliti indipendenti, aveva due serie di accelerometri alle estremità opposte di uno lungo satellite tubolare, che misurava la gravità alla loro estremità del satellite.

Entrambi gli esperimenti sono stati in grado di generare mappe dell’intensità del campo gravitazionale terrestre dalle loro posizioni in orbita. In pratica, questi sono spesso riportati come “geoide”, Questa è la superficie di uguale potenziale gravitazionale di un’ipotetica superficie oceanica a riposo, e così definisce “l’orizzontale”, il che significa che se una palla fosse posizionata su questa superficie ipotetica non rotolerebbe, nonostante la presenza di pendii virtuali. Il geoide è importante per comprendere meglio le correnti oceaniche e viene anche usato come riferimento per i sistemi di altezza tradizionali e per il monitoraggio del cambiamento a livello del mare. Inoltre, il geoide viene utilizzato per il livellamento e la costruzione.

Qualunque cosa sia costruita in un grumo indica che c’è una massa extra e qualsiasi cosa infossata verso l’interno indica che c’è meno massa. GOCE è riuscito a mappare la forza gravitazionale della Terra sottostante ad una precisione di 10-5 ms-2. Mentre comunemente citiamo la forza gravitazionale come 9,81 ms-2, questo satellite la stava misurando a 0,00001.

Kunalan Dinesh

Diplomato superiore come “Tecnico Superiore esperto di costruzioni in ambito portuale, costiero, fluviale e lacustre” presso l’Accademia Italiana Marina Mercantile di Genova, con una tesi su “Analisi Morfodinamica del Torrente Vobbia” in collaborazione con gli uffici della Città Metropolitana di Genova (ex Provincia).

Attualmente iscritto al terzo anno del Corso di Laurea Triennale in Scienze Geologiche presso l’Università degli Studi di Genova

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