Terra by Principato

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ATTIVITÀ SPERIMENTALI

APPROFONDIMENTI

MATERIALI IN LINGUA INGLESE

TEST INTERATTIVI

OGGETTI INTERATTIVI

FOTO E DISEGNI COMMENTATI

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MARINELLA TORRI

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Corso interattivo di SCIENZE DELLA TERRA

TERRA

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0281_COP_Terra.qxp:Layout 1 15/03/11 16:58 Pagina 1

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PRINCIPATO

RICERCA E DIDATTICA DELLE SCIENZE PER LA SCUOLA ITALIANA

01-03 Terra Occhiello 16/03/11 09:32 Pagina 1

Marinella Torri

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Corso interattivo di scienze della Terra

Principato

01-03 Terra Occhiello 16/03/11 09:32 Pagina 2

Direzione editoriale: Franco Menin Redazione: Fabio Beninati Progetto grafico: Giuseppina Vailati Canta Copertina: Giuseppina Vailati Canta, Daniele Attia, Roberto Ducci Impaginazione: www.giroidea.it, Enrica Bologni, Vincenzo Pepe Ricerca iconografica: Eleonora Calamita e Mariagrazia Ferri Consulenza per la parte geografica: Fabio Rossi Le rubriche English corner e Smart Items sono state curate per Europass da Alessandra Brunetti La rubrica Geo Italia è stata realizzata da Giuseppe Santi, paleontologo presso il dipartimento di Scienze della Terra e dell’Ambiente dell’Università di Pavia Si ringrazia Pasquale Di Santo per il contributo nella realizzazione di Geo Italia “Ciro, un dinosauro italiano”

ISBN 978-88-416-5831-4 Prima edizione: marzo 2011 Ristampe 2016 2015 VI V

2014 IV

2013

2012 III

2011 II

Printed in Italy © 2011 - Proprietà letteraria riservata. È vietata la riproduzione, anche parziale, con qualsiasi mezzo effettuata, compresa la fotocopia, anche ad uso interno o didattico, non autorizzata. Le fotocopie per uso personale del lettore possono essere effettuate nei limiti del 15% di ciascun volume dietro pagamento alla SIAE del compenso previsto dall’art. 68, commi 4 e 5, della legge 22 aprile 1941 n. 633. Le riproduzioni per finalità di carattere professionale, economico o commerciale, o comunque per uso diverso da quello personale, possono essere effettuate a seguito di specifica autorizzazione rilasciata da AIDRO, Corso di Porta Romana 108, 20122 Milano, e-mail segreteria@aidro.org e sito web www.aidro.org.

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Casa Editrice G. Principato S.p.A. http://www.principato.it Via G.B. Fauché 10 - 20154 Milano e-mail: info@principato.it

Stampa: STIAV srl – Calenzano (FI)

01-03 Terra Occhiello 16/03/11 09:33 Pagina 3

Una risposta alle sfide della scuola che cambia La nostra offerta editoriale per le scienze, progettata e costruita sulla base delle indicazioni delle Linee guida della Riforma, offre testi, materiali multimediali e risorse per insegnare che permettono ai docenti di sviluppare la trattazione dei contenuti di scienze integrate e scienze naturali.

Professori, come voi I nostri autori di testi scientifici sono insegnanti, ricercatori, formatori, esperti di didattica; lavorano a contatto con la realtĂ della scuola e con le sue problematiche e cercano di dare risposte alle esigenze dei colleghi alle prese con i continui cambiamenti in atto nella scuola italiana.

Ricerca e innovazione anche nella didattica multimediale I materiali interattivi che accompagnano i nostri testi sono frutto di un costante lavoro di aggiornamento e sperimentazione per costruire oggetti multimediali di qualitĂ , utili strumenti per insegnare avvalendosi delle nuove tecnologie.

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libro

line

04-05 Terra Indice 15/03/11 17:49 Pagina 4

Indice

UNITÀ

La Stazione Spaziale Internazionale

IL SISTEMA TERRA 8

Lezione 1

Il sistema Terra Il ciclo dell’acqua Il puzzle delle placche

Lezione 2

Le onde elettromagnetiche La composizione della materia Il ciclo dell’azoto e del carbonio

Lezione 3

La Terra è un sistema Energia e materia nel sistema Terra Le scienze della Terra

La storia delle scienze della Terra I servizi geologici in Italia

Il dissesto idrogeologico in Italia e la sua prevenzione Test Competenze in prova

32 34

UNITÀ

Pianeta Marte

LA TERRA NELLO SPAZIO Lezione 4

Lezione 5

L’immagine della Terra La rappresentazione della Terra OBIETTIVO AMBIENTE

GPS + GIS La cartografia diventa digitale 52

Carte a tema Le proiezioni pure prospettiche Dalla triangolazione al telerilevamento

04-05 Terra Indice 15/03/11 17:51 Pagina 5

Lezione 6

Lo spazio intorno a noi Alla scoperta dell’Universo e delle sue origini

Lezione 7

I movimenti della Terra Osserva il cammino del Sole Test Competenze in prova

Il Sole La radiazione solare In viaggio tra i pianeti Le comete Storie di stelle Il moto dei pianeti Dal sistema geocentrico al sistema eliocentrico Le conseguenze della rotazione terrestre Le stagioni della Terra

Parco Nazionale dell’Arcipelago di La Maddalena

UNITÀ

LA LITOSFERA 76

Lezione 8

Minerali e rocce in vetrina Il ciclo delle rocce

Polveri dal deserto Viaggio nel deserto

La composizione della litosfera Una chiave per diventare collezionisti di minerali

Lezione 9

Le trasformazioni delle rocce GEO Italia Laghi del Permiano

Lezione 10

100

Le risorse energetiche del pianeta Terra

L’azione del ghiaccio sulle rocce I tipi di dune

Come si è formato il carbone Alla ricerca del petrolio Energie del futuro

L’automobile del futuro andrà a idrogeno?

Lezione 11

112

Test

118

Competenze in prova

120

Le risorse minerarie del pianeta Terra

I tesori della crosta terrestre Camini idrotermali

06-07 Terra Indice 15/03/11 18:03 Pagina 6

UNITÀ

Riserva naturale Isola di Stromboli e Strombolicchio

UN PIANETA CHE SI TRASFORMA 122 Lezione 12

124

I vulcani GEO Incontro con un vulcano: Italia il Vesuvio

Lezione 13

Dentro il vulcano La carta dei vulcani Come si forma un geyser

132 134

I terremoti

Come si origina un terremoto?

La carta delle isosisme

Lezione 14

142

Continenti, oceani e interno della Terra Lezione 15

150

La tettonica delle placche Test Competenze in prova

La Terra ai primi passi Viaggio al centro della Terra Oceani in espansione Il puzzle delle placche

158 160

Geoparco di Bletterbach, patrimonio dell’umanità dell’UNESCO

UNITÀ

LA STORIA DEL NOSTRO PIANETA 162 Lezione 16

164

Il tempo geologico GEO Italia Ciro, un dinosauro italiano 170

Lezione 17

172

L’evoluzione della Terra e dei viventi Test Competenze in prova

180 182

Quando un isotopo si trasforma in atomo stabile Come si formano i fossili La scala cronostratigrafica

I dominatori del Mesozoico Origine ed evoluzione della specie umana

06-07 Terra Indice 15/03/11 18:05 Pagina 7

UNITÀ Parco fluviale del Nera

L’IDROSFERA 184

Lezione 18

186

La risorsa acqua

L’origine delle acque terrestri Il ciclo dell’acqua

Acque in pericolo

Lezione 19

194

Oceani e mari Salinità, temperatura e densità dell’acqua

Lezione 20

Gli abitanti del mare La formazione delle maree Energia elettrica dal mare

202

Il mare e le coste Lezione 21

206

Le acque continentali Lezione 22

216

Le acque modellano la superﬁcie della litosfera GEO Quando il paesaggio Italia cambia Test Competenze in prova

Scogliere e atolli corallini Esploriamo il ghiacciaio Che cosa raccontano i ghiacciai antartici Il controllo delle acque superficiali Il paesaggio carsico Dentro le acque del fiume

222 224 226

Il lago di Garda Come si forma una cascata

UNITÀ Riserva naturale Valle del Freddo

L’ATMOSFERA 228

Lezione 23

230

Come è fatta l’atmosfera?

Un’atmosfera a strati L’origine dell’atmosfera

L’eﬀetto serra in scatola

Lezione 24

236

Leggiamo la carta del tempo Nella capannina meteorologica

244

Brezze di mare e brezze di terra

Il tempo atmosferico Lezione 25

Climi e biomi della Terra OBIETTIVO AMBIENTE

Aria, una risorsa in pericolo

Test Competenze in prova

Smart Items 254

248 250 252 Fonti iconografiche 256

In viaggio tra i biomi La carta delle isoterme

122-123 Terra Ape U4 15/03/11 16:04 Pagina 122

UNITÀ

UN PIANETA CHE SI TRASFORMA

Come si è formato lo scoglio di Strombolicchio? La sua origine ha relazione con l’attività vulcanica dell’arcipelago?

Di che natura possono essere le eruzioni dello Stromboli?

122-123 Terra Ape U4 15/03/11 16:05 Pagina 123

123

Lezione 12 I vulcani Lezione 13 I terremoti Lezione 14 Continenti, oceani e interno della Terra Lezione 15 La tettonica delle placche

Come può essere classificato Stromboli sulla base della forma dell’edificio vulcanico?

Dopo lo studio di queste lezioni saprai

Riserva naturale Isola di Stromboli e Strombolicchio

L’attività vulcanica dello Stromboli, di Vulcano e degli altri vulcani dell’arciplago delle Eolie può essere collegata a movimenti delle placche litosferiche?

descrivere le caratteristiche delle lave distinguere i diversi tipi di attività vulcanica e di edifici vulcanici spiegare che cos’è un terremoto, come viene localizzato e come viene misurato illustrare i più diffusi metodi di previsione e prevenzione dei fenomeni sismici descrivere la struttura dei fondali oceanici e delle terre emerse descrivere i metodi di indagine che hanno condotto alla costruzione dell’attuale modello interno della Terra illustrare le tappe più significative della ricerca che ha condotto alla formulazione della teoria della tettonica delle placche illustrare la teoria della tettonica delle placche

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124

Unità 4

Lezione

12 I vulcani

Magmi, lave e vulcani I magmi sono miscele di minerali fusi e gas, che si formano in profondità in punti diversi della crosta terrestre. Dalla composizione chimica dei magmi dipendono due importanti caratteristiche fisiche, che sono la temperatura e il grado di fluidità. Si distinguono così due tipi di magmi fondamentali: i magmi basici, cioè poveri di silice, hanno temperature intorno a 10001200 °C e sono molto fluidi; i magmi acidi, ricchi di silice, hanno temperature intorno agli 800 °C e sono molto più viscosi, cioè scorrono con difficoltà. Se rimane intrappolato dentro la crosta, il magma si raffredda lentamente dando origine ad ammassi di rocce ignee intrusive. Se invece la massa magmatica fusa risale verso la superficie attraverso le fratture della crosta, si trasforma progressivamente in lava. A contatto con le rocce della crosta, il magma cambia la sua composizione, temperatura e pressione diminuiscono, mentre i gas e il vapor d’acqua che contiene vengono liberati, proprio come lo spumante per-

de l’anidride carbonica, quando la bottiglia viene stappata. • Il magma che trabocca sulla superficie terrestre prende il nome di lava. Dentro il vulcano

cratere

condotto vulcanico

focolaio magmatico

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125

Il più grande vulcano d’Europa Con i suoi 3300 metri, l’Etna è il vulcano attivo più alto d’Europa. Le sue eruzioni iniziarono 500 mila anni fa nelle acque profonde di un vasto golfo, che fu progressivamente colmato dalle colate laviche. Con il tempo l’edificio vulcanico è emerso dalle acque e ha assunto la configurazione di un vulcano dalle pendici ripide. La storia eruttiva dell’Etna è nota da oltre duemila anni poiché, malgrado la pericolosità, le sue pendici sono sempre state popolate. Le eruzioni più catastrofiche si verificarono nel XVI e nel XVII secolo: gli annali storici raccontano che nel 1669 una spaventosa eruzione distrusse buona parte della città di Catania. Durante l’episodio eruttivo dell’Etna iniziato nel 1991 e proseguito fino alla primavera del 1992, sono stati sperimentati con successo interventi per deviare il flusso magmatico. Il bombardamento delle bocche eruttive e la costruzione di terrapieni e canali artificiali per deviare la lava hanno permesso di salvare da distruzione certa il piccolo centro abitato di Zafferana Etnea, che altrimenti sarebbe stato travolto dal flusso lavico. 1 La lava fuoriesce dalle fratture della crosta producendo una violenta emissione di gas e frammenti di roccia: è nato un vulcano. • Un vulcano è una frattura della crosta dalla quale fuoriesce la lava. Il vulcano è alimentato in profondità dal focolaio magmatico, la cavità dalla quale il magma risale verso la superficie attraverso una o più vie, chiamate condotti vulcanici. La parte superficiale del vulcano, l’edificio vulcanico, viene costruito, eruzione dopo eruzione, dalla lava che risale lungo il condotto e fuoriesce dalla bocca, o cratere, del vulcano.

Vulcani in attività La vita di un vulcano può essere caratterizzata da diverse fasi: la fase esplosiva, la fase effusiva e la fase postvulcanica che accompagna la fine della sua attività.

Durante la fase esplosiva, l’attività del vulcano è caratterizzata dall’emissione di una grande quantità di gas. Nella composizione dei gas vulcanici troviamo principalmente vapor d’acqua, insieme ad anidride carbonica, anidride solforosa, ossido di car2 bonio e composti dell’azoto, del cloro e del fluoro. Le esplosioni sono accompagnate dall’emissione di lava ma anche da una grande quantità di frammenti solidi di ogni forma e dimensione, i prodotti piroclastici. Questi materiali possono essere costituiti da frammenti porosi e leggeri di lava 3 raffreddata, le pomici 1, oppure da porzioni di lava che diventano solide a contatto con l’atmosfera, le bombe vulcaniche 2 che spesso raggiungono il diametro di 30 cm. Entrambe sono accompagnate da frammenti più piccoli, i lapilli 3, e da vera e propria lava polverizzata, la cenere.

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126

Unità 4 Lezione 12

I prodotti piroclastici che si depositano a strati intorno al vulcano possono venire a contatto con le acque meteoriche o con le acque di scioglimento dei ghiacciai e trasformarsi in vere e proprie colate di fango, chiamate lahar.

foto QUIZ

Aerei minacciati dalla cenere Nella primavera del 2010 l’eruzione del vulcano islandese Eyjafjöll ha liberato nell’atmosfera enormi quantità di fumi e ceneri ricche di silice. Perché le compagnie aeree hanno dovuto sospendere i voli sul nord Europa a causa dei gravi rischi che correvano gli apparecchi?

Il Monte Saint Helens, negli Stati Uniti La ripresa dell’attività del vulcano ha provocato la rapida fusione della neve e dei ghiacci che ricoprivano la cima. L’acqua di fusione si è mescolata con le ceneri depositate sulle pendici del vulcano provocando la formazione di un lahar.

La fase effusiva di un vulcano è caratterizzata da eruzioni più o meno frequenti: è la composizione della lava a determinare il tipo di eruzione, il tipo di materiali vulcanici emessi e la forma dell’edificio vulcanico che viene costruito dalle colate di lava e dagli strati di materiali piroclastici. Lave a composizione acida producono eruzioni di tipo esplosivo, con emissioni di grandi quantità di ceneri, gas e brandelli di lava. Può accadere che lave molto acide e dense non riescano neppure a fuoriuscire dal cratere e si raffreddino all’interno del camino vulcanico, dove formano dei rigonfiamenti di lava consolidata, chiamati cupole di ristagno. Il Puys de Dome, in Francia.

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127 La carta dei vulcani

tipo hawaiano

tipo vesuviano

tipo stromboliano

tipo peleano

Lave basiche e povere di silice sono invece all’origine di eruzioni di tipo effusivo, caratterizzate da emissioni relativamente tranquille di lava. I vulcani alimentati da lave a composizione intermedia alternano fasi di eruzioni esplosive a fasi di eruzioni effusive. In natura esistono molti altri tipi di eruzioni, che prendono il nome dei vulcani nei quali avvengono con maggior frequenza: ad esempio le eruzioni di tipo stromboliano sono caratteristiche dello Stromboli, il vulcano dell’arcipelago delle Eolie, mentre le eruzioni di tipo vesuviano interessano il vulcano omonimo.

Tanti vulcani, tante forme Un edificio vulcanico può avere forme diverse: può apparire come una collina, una montagna a forma di cono, oppure essere semplicemente una fessura o una depressione. Le forme di un edificio vulcanico dipendono dal tipo di eruzione, dalla composizione della lava e dalla sua quantità. 

Vulcani compositi I vulcani alimentati da lave acide sono caratterizzati da un’intensa fase esplosiva. Dal cratere del vulcano viene proiettata una grande quantità di prodotti piroclastici, che si deposita a strati sul suolo. Gli edifici vulcanici formati dall’accumulo di frammenti di lava raffreddata hanno pendii piuttosto scoscesi e sono di modesta altezza, in genere inferiore ai 300 m. Queste piccole strutture, chiamate coni di cenere, si possono formare intorno al

tipo vulcanico

tipo pliniano

cratere centrale e la loro attività è spesso un segnale del risveglio del vulcano principale. Dopo l’iniziale emissione di ceneri e lapilli, comincia la fuoriuscita della lava che si consolida sugli strati di materiale piroclastico. L’edificio vulcanico che si forma da questa alternanza di

Cono di cenere presso Veyo, nello stato dello Utah, USA

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128

Unità 4 Lezione 12

strati e colate di lava assume la tipica forma a cono o a tronco di cono e viene chiamato stratovulcano. • Uno strato-vulcano è alimentato da lave acide e il suo edificio è formato da alternanze di colate laviche e strati di prodotti piroclastici. In alcuni tipi di eruzioni la lava acida può essere così viscosa da non riuscire a spingersi fuori dal vulcano: si raffredda dentro il cratere stesso, formando vere e proprie colonne di roccia chiamate protrusioni solide. Con l’andare del tempo, tutti gli edifici vulcanici vengono smantellati dagli agenti atmosferici: le rocce che riemIl Monte Fuji, in Giappone, un tipico strato-vulcano

pono il camino vulcanico, più resistenti, possono rimanere in posto ed emergere dai terreni circostanti, dando origine a un neck vulcanico. Spesso l’eruzione dei vulcani alimentati da lave acide è accompagnata dall’emissione di particolari tipi di nubi, chiamate nubi ardenti: sono formate da prodotti piroclastici molto fini, come ceneri e polveri rese fluide dalla presenza di gas ad altissima temperatura (tra 600 e 800 °C). Le nubi ardenti lambiscono il suolo e scorrono a valle con velocità che possono raggiungere anche i 300-400 km/h. I vulcani alimentati da magmi di composizione intermedia, con un contenuto in silice compreso tra 62 e 55%, alternano l’attività esplosiva con quella effusiva, durante la quale si ha un’abbondante emissione di lava. Le successive deposizioni di materiale piroclastico e di colate di lava determinano la costruzione di edifici vulcanici di forma conica regolare. Se le eruzioni prodotte da lave a composizione intermedia sono particolarmente violente, la parte sommitale del vulcano può essere distrutta e sprofondare parzialmente: si creano così depressioni di forma circolare, chiamate caldere. Con il passare del tempo, il fondo delle caldere, divenuto impermeabile all’acqua, può ospitare laghi: ad esempio il Lago di Bolsena e quello di Bracciano, situati nei monti Volsini e Sabatini dell’Italia centrale 4, o il Crater Lake, negli Stati Uniti, che al suo interno ha una piccola isola.

La discesa della nube ardente dai fianchi del Monte Pinatubo, nelle Filippine, avvenuta nel 1991

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I più famosi vulcani a scudo si trovano nelle isole Hawaii. Le loro lave sono così fluide che spesso ristagnano nei crateri, dove formano veri e propri laghi dai quali scendono verso valle fiumi di lava incandescente.  Vulcani lineari I vulcani finora descritti sono caratterizzati da effusioni centrali: questo significa che la lava risale lungo il condotto magmatico ed esce da un unico cratere. Esistono però anche dei vulcani lineari, caratterizzati da emissioni di lava lungo fessure allungate della crosta terrestre. • Un vulcano lineare emette lava lungo una frattura della crosta terrestre. Se la lava che fuoriesce è acida, può formare allineamenti di piccoli coni lungo le spaccature 4 foto QUIZ



Vulcani a scudo Le lave basiche, molto calde e fluide, una volta eruttate scorrono per lunghi tratti lungo i pendii e, raffreddandosi, danno origine a edifici vulcanici dalla forma larga e appiattita, chiamati vulcani a scudo. • Un vulcano a scudo è alimentato da lave basiche e il suo edificio largo e appiattito è formato da colate laviche raffreddate.

Lave hawaiiane Le popolazioni hawaiiane chiamano pahoehoe (lave su cui si può camminare) le lave a corda e aa (lave su cui non si può camminare) quelle coriacee e spigolose. Perché le due lave sono così diverse?

Il Mauna Loa, nelle Hawaii.

condotto centrale

magma basico e molto fluido

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Unità 4 Lezione 12

fessure

magma in risalita lungo una fessura

stratificazione di colate di lava

mando isole vulcaniche: è il caso delle isole atlantiche delle Azzorre, di Sant’Elena e dell’Islanda, interamente costituita da lava basaltica consolidata.

La fase postvulcanica: quando il vulcano si spegne

La fessura di un vulcano lineare, in Islanda

della crosta; se invece è basica e fluida, può espandersi lateralmente alle fessure. La successione di colate laviche che si stratificano l’una sopra l’altra forma i plateaux basaltici, piatti tavolati formati da colate di lava sovrapposte. I più estesi plateaux basaltici si sono formati nel lontano passato della storia della Terra: si tratta del plateaux del Deccan, che forma buona parte della penisola indiana, e di quello dell’America Meridionale, esteso tra il Brasile e il Paraguay. Le maggiori effusioni lineari si verificano, tuttavia, non sulla superficie terrestre, ma sul fondo degli oceani, più precisamente lungo le catene di vulcani che formano le dorsali oceaniche. I magmi che fuoriescono dalle dorsali arrivano direttamente dal mantello e solidificano immediatamente, a contatto con le gelide acque dell’oceano. In questo modo si formano nuove porzioni di crosta oceanica, costituite da roccia basaltica. A volte i vulcani delle dorsali emergono dagli oceani, for-

Un vulcano si definisce attivo se ha avuto attività eruttiva in tempi storici. Un vulcano ha, in genere, una vita molto lunga durante la quale si alternano periodi di attività intensa e periodi di quiescenza, che possono durare anche secoli. Alla fine, spesso dopo centinaia di migliaia di anni, esso può estinguersi definitivamente. Tuttavia, sia nel periodo di quiescenza sia nelle ultime fasi di vita, si possono verificare fenomeni vulcanici di modesta entità, raggruppati sotto il nome di fenomeni vulcanici secondari. La più tipica manifestazione di vulcanismo secondario è quella delle fumarole, emissioni di vapor d’acqua, spesso mescolato con anidride carbonica e composti dello zolfo allo stato gassoso, che raggiungono temperature comprese tra 90 e 300 °C. Quando i composti dello zolfo sono presenti in grandi quantità, lo zolfo può depositarsi intorno alla bocca della fumarola, formando incrostazioni costituite dai cristalli gialli del minerale. Questa particolare emissione gassosa è chiamata solfatara. Quando invece l’emissione di vapore è formata prevalentemente da anidride carbonica, si parla di mofeta. Solfatare e mofete sono presenti in molte zone dell’Italia, come in

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131

La solfatara di Pozzuoli Il controllo costante delle variazioni della temperatura dei gas emessi dalla solfatara, che si aggira intorno a 160 °C, permette di monitorare lo stato dei magmi che alimentano il Vesuvio e di elaborare previsioni sull'eventuale ripresa dell'attività vulcanica.

Campania, nei pressi di Pozzuoli, nel complesso vulcanico dei Campi Flegrei, e nell’Isola di Vulcano, nell’arcipelago delle Eolie. Un interessante esempio di attività vulcanica

secondaria è quello dei geyCome ser: si tratta di getti di acqua si forma bollente e di vapore surriun geyser scaldato, che vengono emessi a intermittenza, ma con grande regolarità, dalle profondità della crosta. I più famosi geyser si trovano negli Stati Uniti, nel Parco Nazionale di Yellowstone, ma anche in Nuova Zelanda e in Islanda. Quando invece l’emissione di vapore è continua, si parla di soffioni. Le acque delle falde che giungono nelle vicinanze del focolaio di un vulcano si mescolano con i vapori emessi dal magma, risalendo in superficie sotto forma di vapori surriscaldati, che possono essere usati per la produzione di energia geotermica.

C COMPETENZE IN COSTRUZIONE

Nel 1902, dal cratere del vulcano La Pelèe, nell’Isola della Martinica, fuoriuscì una guglia di lava raffreddata alta più di 400 m, accompagnata dall’emissione di una gigantesca nube di gas e cenere. Scivolando lungo le pendici del vulcano, la nube ardente raggiunse la città di Saint Pierre, dove provocò la morte di circa 28000 persone.

1 Quale composizione aveva la lava del vulcano? a. b. c. d.

Basica. Ultrabasica. Acida. Intermedia.

2 La guglia di lava che uscì dal cratere può essere definita: a. b. c. d.

un neck vulcanico. una protrusione solida. un cono di cenere. una cupola di ristagno.

3 Rispondi Sì o No alle domande. a. Una nube ardente è composta solo da vapori molto caldi? sì no b. I materiali piroclastici fanno parte di una nube ardente? sì no c. La temperatura della nube ardente è simile a quella dei vapori di una fumarola? sì no d. Le lave acide contengono più gas di quelle basiche? sì no

i Se vuoi conoscere la storia e le caratteristiche di moltissimi vulcani nel mondo visita il sito www.swisseduc.ch/stromboli. Ricerca in rete, oppure su testi e riviste scientifiche, notizie sull’eruzione del 79 a.C che determinò la fine delle città di Pompei e Ercolano: come mai le abitazioni e persino le suppellettili si sono conservate in buono stato? Come morirono gli abitanti? Quale storico descrisse l’evento?

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GEO

Italia

Alla scoperta della geologia del nostro paese

INCONTRO CON UN VULCANO: IL VESUVIO La geologia dell’Italia non può prescindere da un elemento molto suggestivo e nel contempo pericoloso: il vulcano. Che sia spento, attivo o semplicemente quiescente, il vulcano ha sempre esercitato un grande ed oscuro fascino. Vi proponiamo una suggestiva escursione fino alla bocca del cratere del Vesuvio seguendo un percorso di poche centinaia di metri all’interno dell'omonimo Parco Nazionale.

1 La nascita del Vesuvio La storia del Monte Somma-Vesuvio fu documentata da Plinio il Vecchio, testimone della fatidica eruzione del 79 d.C. L’esplosione del Somma mandò letteralmente in frantumi gran parte della montagna, generando una caldera, e i detriti, insieme ai gas vulcanici, formarono una nube ardente che seppellì completamente parte della piana napoletana. Da quell’evento all’interno della caldera del Somma nacque il Vesuvio.

Il Monte Somma Il primo tratto del percorso, immerso nella vegetazione mediterranea, risale il Monte Somma. Si cominciano a comprendere, dalle forme paesaggistiche e dalla rocce che affiorano, le varie fasi dell’attività del vulcano.

2 Dal Monte Somma al Vesuvio Camminando su un sentiero sterrato di poche centinaia di metri si percorre per buona parte il Vesuvio, all’interno della caldera del Monte Somma. Le rocce affioranti sono di composizione differente da quelle che costituiscono l’antico vulcano. Nel corso della sua storia, le lave che hanno alimentato l'attività eruttiva hanno modificato la loro composizione chimica.

Lava acida

Lava basica

Per raffreddamento di lave diverse Le rocce del Monte Somma, più chiare, sono a composizione prevalentemente acida rispetto a quelle del Vesuvio, di colore più scure, derivate dal raffeddamento di lave mediamente basiche.

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Unità 4

4 Sul cratere Al termine dell’escursione si raggiunge la bocca del vulcano. Dal suo bordo è ben visibile l’interno del cratere. Le sue pareti sono assai ripide e scoscese ed il fondo è parzialmente coperto da detriti staccatisi dalle pareti stesse per l’azione degli agenti atmosferici.

3 Il vulcano sotto controllo

Per la previsione dell’attività vulcanica. I movimenti sismici, le variazioni di temperatura, eventuali risalite anomale di gas e le variazioni topografiche della montagna sono registrate da diversi tipi di strumentazioni.

Numerose centraline di controllo per monitorare l’attività del Vesuvio sono collocate lungo il sentiero che sale al cratere. L’attività di controllo del vulcano è svolta dai ricercatori dell'Osservatorio Vesuviano, che si trova sul fianco dalla montagna, a quota più bassa.

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Unità 2

OBIETTIVO

GPS+ GIS: LA CARTOGRAFIA DIVENTA DIGITALE Le nuove tecnologie stanno determinando sorprendenti trasformazioni in moltissimi settori, soprattutto in quello della cartografia. Per orientarsi, determinare la posizione di un punto e costruire carte sempre più precise e ricche di informazioni sono a nostra disposizione strumenti e software per realizzare queste operazioni in maniera rapida e molto efficiente.

Una rete di satelliti Il GPS, o GLOBAL POSITIONING SYSTEM, è un sistema di individuazione della posizione realizzato negli Stati Uniti per motivi principalmente militari. Attivo dal 1993, permette agli addetti del Ministero della Difesa degli Stati Uniti di seguire il percorso di mezzi militari sulla terraferma e in mare, in modo da localizzarne la posizione in ogni momento e consentire eventuali operazioni di supporto e di salvataggio. Il sistema utilizza 24 satelliti artificiali, divisi in gruppi di quattro, che ruotano attorno alla Terra alla quota di circa 20.200 km, in orbite distanti tra loro di un angolo di 60°. Per captare i segnali ad alta frequenza generati dai satelliti, in media da 5 a 8, che si alternano in quota sopra di noi, occorre usare un rilevatore GPS. Questo strumento, grande quanto un comune cellulare, può essere usato solo all’aperto: dopo pochi minuti per la ricerca e l’elaborazione dei dati, il rilevatore è in grado di individuare la distanza di almeno quattro satelliti, di determinare latitudine e longitudine della propria posizione ed eventualmente anche la quota, se ci si trova in montagna oppure in aereo. I satelliti GPS generano due diversi segnali, chiamati L1 ed L2: il primo serve per la localizzazione di tipo civile e ha una precisione di circa 300 metri, l’altro per la localizzazione di tipo militare e raggiunge la precisione di 50 cm. Mentre il primo segnale è trasmesso in chiaro, il secondo è trasmesso in un codice segreto accessibile solo al Ministero della Difesa degli Stati Uniti. Per ovviare a questo problema, l’Agenzia Spaziale Europea ha sviluppato il sistema EGNOS, un servizio diventato operativo dal 2002. Grazie a uno speciale software, EGNOS è in grado di modificare il segnale ricevuto dal GPS, ne migliora la precisione fino a qualche metro, e poi lo rispedisce a tre satelliti per usi civili che funzionano da ripetitori e lo diffondono agli utenti. I navigatori satellitari installati sugli aerei, sulle navi e anche sulle nostre automobili funzionano

grazie all’integrazione tra i sistemi GPS ed EGNOS: sui loro schermi compare la carta geografica completa di una singola nazione, ad esempio l’Italia, che può essere ingrandita fino a diventare una vera e propria carta topografica in cui sono evidenziate anche le strade di paesi e città. EGNOS migliora i dati del GPS e li diffonde, ma non è in grado di rilevare misure in modo autonomo: questo sarà possibile nel 2013, quando verrà completata la realizzazione di Galileo, il progetto europeo per una navigazione globale. Questa rete di 30 satelliti, rafforzati da altri tre o quattro satelliti geostazionari, osserverà la Terra 24 ore su 24 e fornirà un sistema di navigazione guidata da satellite, offrendo agli utenti servizi di ogni tipo. ■ La rete di satelliti Galileo

Foto ESA

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Molto più di una carta geografica GIS è la sigla di Geographic Information System, un sistema informativo computerizzato che permette l'acquisizione, la registrazione, l'analisi e la visualizzazione delle informazioni derivate da dati geografici geo-referenziati, cioè con coordinate rilevate con GPS. Il Geographic Information System consente elaborazioni anche complesse di dati e informazioni, la loro integrazione ed interpretazione e la restituzione in forma grafica e simbolica su carte tematiche del territorio. L’analisi ambientale di un territorio, prevede la raccolta e l’elaborazione di dati molto differenti tra loro, che riguardano ambiti di ricerca di diverse discipline come la geologia, la botanica e la zoologia, l’economia e la sociologia e l’ingegneria. Sono questi i requisiti che rendono GIS un ottimo

strumento per lo studio dell’ambiente finalizzato a programmi di miglioramento del territorio. ■

La carta, realizzata nell’ambito del progetto “goccia a goccia” con GIS per conto del Consorzio Ticino Est Villoresi che gestisce la rete di canali e navigli della Lombardia, consente di visualizzare le aree della regione in cui la minore disponibilità di acqua per uso agricolo potrebbe rendere vantaggioso l’utilizzo di metodi di irrigazione “goccia a goccia”.

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COMPETENZE IN PROVA

Cartoline dall’Italia Il territorio italiano offre una straordinaria varietà di paesaggi, frutto di una storia geologica molto complessa e di una varia composizione delle rocce.

a. Cime di Lavaredo

b. Monte Bianco

1 Ricerca in quali regioni si trovano le località fo-

tografate. a. Cime di Lavaredo b. Monte Bianco c. Carso d. Rocca di San Leo 2 Scrivi accanto a ciascuna delle caratteristiche

elencate le lettere corrispondenti alle immagini. 1. I rilievi hanno cime appuntite e pendii scoscesi. 2. I rilievi hanno l’aspetto di blocchi squadrati dalle cime smussate. 3. Il rilievo emerge dal territorio circostante perché formato da rocce molto resistenti all’erosione.

Leggere, comprendere e interpretare testi scritti di vario tipo, anche in una delle lingue comunitarie.

Le conoscenze e le competenze che hai finora raccolto nello studio delle scienze della Terra ti possono essere utili per ricostruire la storia della formazione del territorio attraverso l’interpretazione delle foto dei paesaggi che ti proponiamo.

c. Carso

d. Rocca di San Leo

4 Quale caratteristica delle Cime di Lavaredo indi-

ca che i rilievi delle Dolomiti sono costituiti da rocce sedimentarie? a. Colore delle rocce. b. Stratificazione. c. Presenza di abbondanti sedimenti ai piedi delle pareti rocciose. d. Ripidità delle pareti rocciose. 5 I rilievi del Monte Bianco sono formati in preva-

lenza da rocce ignee intrusive, mentre le Dolomiti sono formate da dolomia, una roccia sedimentaria composta da dolomite, un carbonato di calcio e magnesio: quale delle due rocce è più soggetta ai processi di alterazione chimica?

Quale delle due rocce resiste di più ai processi di disgregazione fisica?

4. L’alterazione chimica delle rocce ha determinato la formazione di depressioni in superficie. 3 I boschi sono visibili solo nella fotografia della

Rocca di San Leo, mentre ai piedi delle Cime di Lavaredo e nel territorio carsico cresce solo la copertura erbosa: per quali ragioni? a. L’alterazione delle rocce sottostanti ha determinato la formazione di un notevole spessore di suolo. b. È la latitudine della località che permette la crescita di alberi ad alto fusto. c. La modesta pendenza dei versanti ha permesso ai sedimenti di depositarsi in strati. d. La particolare composizione delle rocce favorisce la crescita di alberi ad alto fusto.

Qual è la causa principale della formazione delle falde di detrito che si formano ai piedi sia delle Cime di Lavaredo sia dei rilievi della catena del Monte Bianco?

6 Lo sperone roccioso della Rocca di San Leo e

l’altopiano del Carso: a. sono entrambi formati da rocce sedimentarie carbonatiche. sì no b. danno origine a suoli fertili di colore scuro. sì no c. risentono particolarmente dell’acidità delle acque piovane. sì no

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Analizzare dati, interpretarli, sviluppando deduzioni e ragionamenti sugli stessi.

ENGLISH CORNER

Saper osservare fotografie di ambienti naturali per riconoscere gli elementi che forniscono informazioni riguardo alle componenti naturali e antropiche del territorio e agli eventi del passato che ne hanno determinato l’aspetto attuale.

The Giant’s Causeway The Giant's Causeway is an area of 40,000 basalt columns sticking out of the sea along the coast in Antrim County in Northern Ireland. The polygonal columns of layered basalt are the result of a volcanic eruption more than 60 million years ago. They are interlocking and mostly hexagonal, and different in size: the largest columns are as high as 12 metres while others disappear off under the sea. What caused the Giant’s Causeway? The Causeway was formed in the early Tertiary Period (some 62/65 million years ago) during three long periods of volcanic activity, the Lower, Middle and Upper Basalts. In the Middle Basalts lava welling up through fissures in the chalk bed formed a ‘lava plateau’ which gave rise to the columnar structure we see today. But is that really what happened? Irish folklore has a different tale to tell. It is said that the Causeway was built by a gentle giant, Finn McCool. Finn was in love with a lady giant who lived on the Scottish island of Staffa, and he built the Causeway in order to safely bring his lover home to Ireland. In fact, there are similar though smaller basalt columns on Staffa's coastline, and geographically, Ireland and Scotland were once much closer than they are today. sticking out: che emerge layered basalt: basalto stratificato interlocking: incastrate l’una nell’altra welling up through: che colava attraverso though: anche se

Leggi il testo e indica se le affermazioni sono vere (V) o false (F).

1. The Giant’s Causeway is formed by polygonal columns of layered basalt. V F 2. The columns resulted from a volcanic eruption about 6 million years ago. V F 3. There were three periods of volcanic activity: the Lower, Middle and Upper Basalts. V F 4. It is in the Upper Basalts that the columns of the Giant’s Causeway were formed. V F 5. A legend says that a giant built the causeway to bring his lover to Scotland. V F

Unità 3

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Unità 2

Descrivere la forma della Terra

1 Individua le affermazioni vere e quelle false. a. La Terra ha la forma di una sfera perfetta. b. La forma che descrive meglio la Terra è il geoide. c. L’emisfero australe si trova a Nord dell’Equatore. d. Il raggio equatoriale è più lungo di quello polare.

Descrivere e usare il sistema di riferimento che permette di determinare le coordinate geografiche di un punto Scegli la risposta o la definizione corretta.

2 Il reticolato geografico: a. consente di stabilire la rotta di marcia. b. permette di individuare l’esatta posizione di un punto sulla superficie terrestre. c. consente di misurare la quota di un punto. d. è utile per individuare i punti cardinali.

3 La latitudine di un punto: a. è misurata in gradi, primi e secondi. b. è la distanza lineare del punto dall’Equatore. c. può essere Sud o Nord. d. sia a che c.

4 Una località situata a 120° di longitudine Ovest: a. è sicuramente nell’emisfero australe. b. è vicina al meridiano fondamentale. c. può essere nell’America settentrionale. d. nessuna affermazione è corretta.

Individuare i punti cardinali per orientarsi sulla superficie terrestre

5 Individua le affermazioni vere e quelle false. a. A mezzogiorno il Sole culmina a Sud. b. La Stella Polare indica la direzione del Nord magnetico. c. Il Sole sorge esattamente a Est i giorni dei solstizi.

Definire che cosa sono le carte geografiche e descrivere le loro proprietà

6 Completa le seguenti frasi. a. La proiezione UTM è un esempio di proiezione

b. La proiezione cilindrica di Mercatore è linee della superficie terrestre.

perché mantiene inalterato l’angolo tra due

c. Le carte sono realizzate con proiezioni che mantengono inalterato il rapporto tra le distanze reali e quelle sulla carta. Nella proiezione di Gauss la superficie terrestre risulta divisa in Le carte

. mantengono inalterato il rapporto tra le superfici reali e quelle sulla carta.

Tutte le carte geografiche sono

perché deformano sempre la realtà che rappresentano.

7 Individua le affermazioni vere e quelle false. a. Il globo non contiene deformazioni della superficie terrestre. b. Le proiezioni di sviluppo coniche sono adatte a rappresentare le zone equatoriali. c. Le proiezioni isogone mantengono inalterate le distanze. Classificare le carte secondo diversi criteri

8 Collega ciascuna carta al tipo a cui appartengono. a. Carta stradale d’Italia 1 Tematiche b. Carta della distribuzione dei climi in Europa c. Pianta della città di Mantova 2 Geografiche d. Carta topografica e. Carta demografica f. Carta nautica 3 Speciali

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TEST

Illustrare le caratteristiche dei corpi celesti del Sistema Solare

9 Collega ciascuna definizione al relativo pianeta. a. È l’unico pianeta terrestre privo di atmosfera. b. È il pianeta esterno con il nucleo roccioso. c. Possiede calotte di acqua allo stato solido. d. È il secondo dei pianeti partendo dal Sole. e. Possiede 23 satelliti. f. È il pianeta esterno posto dopo Urano. g. È un pianeta gelato. h. Fino al 2006 era considerato un pianeta.

1 2 3 4 5 6 7 8

Venere Saturno Plutone Mercurio Nettuno Giove Urano Marte

Descrivere la Luna e i suoi movimenti

10 Individua le affermazioni vere e quelle false. a. Nella fase di plenilunio la Luna non è visibile. b. Il mese sinodico è più lungo di quello sidereo. c. I crateri presenti sulla superficie lunare sono per la maggior parte il risultato dell’impatto dei meteoriti. d. Durante le eclissi di Sole, il cono d’ombra della Terra copre parte della superficie solare.

Spiegare che cosa sono le stelle e come evolvono nel tempo Scegli la risposta o la definizione corretta.

11 La Via Lattea è:

12 Un stella con magnitudine assoluta 1:

a. una zona del Sistema Solare. b. una galassia. c. la fascia di frammenti rocciosi tra Marte e Giove. d. la fascia periferica del Sistema Solare.

a. è poco luminosa. b. è come apparirebbe se fosse portata alla distanza di 32,6 anni luce. c. è molto luminosa. d. è fatta di carbonio.

13 Il Sole è destinato a diventare: a. una supernova. b. una stella di neutroni. c. un buco nero. d. una nana bianca.

14 Quali informazioni fornisce l’analisi dello spettro della luce stellare? a. Valori della temperatura interna della stella. b. Valori della temperatura superficiale. c. Composizione chimica della stella. d. Sia b che c.

Descrivere i movimenti della Terra e spiegare quali sono le loro conseguenze

15 Individua le affermazioni vere e quelle false. a. Il dì ha la stessa durata del giorno. b. Il giorno sidereo viene misurato rispetto al Sole. c. Il giorno solare ha la durata di 23h 56min 4s. d. Le località poste nello stesso fuso orario hanno la stessa ora ufficiale. e. La velocità angolare di un punto varia a seconda della sua latitudine. f. Nei giorni degli equinozi i raggi solari sono perpendicolari all’Equatore. 16 Un corpo alla deriva nell’Atlantico settentrionale: a. segue una traiettoria rettilinea da Sud verso Nord. b. viene deviato verso destra seguendo una traiettoria curvilinea. c. viene deviato verso sinistra seguendo una traiettoria curvilinea. d. segue una traiettoria parallela all’Equatore.

17 Nel periodo di tempo di un’ora: a. passano davanti al Sole 15 meridiani. b. la Terra compie la rotazione di 1°. c. passa davanti al Sole un intero fuso orario. d. tutte le affermazioni sono vere.

ATTIVITÀ SPERIMENTALI

APPROFONDIMENTI

MATERIALI IN LINGUA INGLESE

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OGGETTI INTERATTIVI

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