Ecosistema terrestre

Atmosfera, litosfera e idrosfera

di Livio G. Rossetti

Il nostro pianeta Terra è circondato da una sottile atmosfera di gas misti che noi chiamiamo aria. La composizione dell'aria secca nella Troposfera, circa i primi 15 km della nostra atmosfera, accanto al suo contenuto di umidità, vede dominare due gas, l'azoto (78,084%) e l'ossigeno (20,948%). Seguono l'argon (0,934%), l'anidride carbonica (0,0324%), il neon, l'elio, il kripton, lo xenon, il metano e l'idrogeno.
I vari processi o cicli che hanno luogo nell’atmosfera producono il tempo, diverso, giorno per giorno, da luogo a luogo. Il tempo di norma ha una evoluzione lenta, ma costante, della durata di un anno; poi ricomincia nuovamente, con poche e insignificanti variazioni, per un altro ciclo annuale e, dopo questo, un altro ancora. A volte però si osservano bruschi mutamenti delle temperature o delle precipitazioni, in gran parte dovuti a fenomeni naturali ma anche alle modifiche ambientali dovute all’uomo.

Il tempo è dato, giornalmente, dagli elementi meteorologici, cioè dalla combinazione delle temperature, delle pressioni atmosferiche, dell’umidità dell’aria, delle precipitazioni, del vento, delle nubi, della nebbia e del gelo che caratterizzano lo stato dell'atmosfera inferiore, in un particolare luogo e in un determinato momento. I diversi tempi, caldi e freddi, umidi e secchi, hanno una grande importanza per l’uomo, per le sue attività, per la vegetazione, per gli animali ed è perciò importante che ci sia una certa regolarità nel tempo, che non si verifichino degli eccessi, che sia prevedibile l’evoluzione del tempo nei giorni successivi.

Il clima di una data regione è, invece, una sintesi delle condizioni del tempo che noi ci aspettiamo durante il corso dell’anno. Quindi è lo stato medio dei fenomeni meteorologici durante un periodo abbastanza lungo. Può essere definito anche come andamento abituale del tempo in una determinata regione. Per giungere, quindi, alle condizioni climatiche di una regione ben definita, bisogna osservare come si comportano le temperature e le precipitazioni, soprattutto, giorno per giorno, un mese dopo l’altro, stagione dopo stagione, anno dopo anno, per un lungo periodo, di almeno 25 anni. In un lungo periodo potremo notare come, nonostante possibili oscillazioni o forti variazioni, nel complesso ci sia una ripetizione nella successione dei vari tempi durante il ciclo annuale. La meteorologia è complessa ed è una scienza probabilistica che impegna costantemente oltre 10 mila stazioni meteo in tutto il mondo, diversi satelliti artificiali, centri di calcolo tra i più potenti al mondo, nella raccolta, elaborazione e interpretazione di milioni di dati. Le previsioni del tempo sono importanti per i voli degli aerei, per l’agricoltura, per la navigazione in mare, per molte attività sportive e, in particolare, per le attività turistiche.

I FATTORI DEL CLIMA

Perché vi sono le stagioni, o perché nelle regioni polari si hanno delle temperature più basse rispetto all’Equatore? In alcuni casi specifici vi sono cause locali quali le correnti marine, le catene montuose, la vegetazione ma, in generale, le differenze di illuminazione e di temperatura sono dovute all’inclinazione dell’asse terrestre, in relazione alla sua orbita intorno al Sole. Per conseguenza, in qualsiasi momento, i raggi del Sole raggiungono la Terra con angolazioni differenti per le diverse località. Più sono angolati i raggi del Sole, tanto minore è l’effetto di illuminazione e del relativo riscaldamento. Il sole è zenitale a mezzogiorno dell’Equinozio di primavera e d’autunno (21 marzo - 23 settembre circa) sulla linea dell’Equatore, mentre lo è lungo i Tropici nei due giorni del Solstizio d’estate e d’inverno (21 giugno - 21 dicembre), rispettivamente per tropico del Cancro e per il tropico del Capricorno. Nelle località che si trovano tra i due Tropici (intertropicali) avremo due giorni all’anno in cui il Sole, a mezzogiorno, sarà zenitale: per l’Emisfero Boreale, tra il 22 marzo e il 22 settembre; per l’Emisfero Australe, tra il 24 settembre e il 20 marzo. Accanto a questi tre paralleli di latitudine, Equatore (0°), Tropico del Cancro (23° 27’ Nord), Tropico del Capricorno (23° 27’ Sud), ve ne sono altri due, i Circoli Polari Artico e Antartico con latitudine 66° 33’, Nord e Sud. Da questo fenomeno, incidenza dei raggi e ore di luce o di buio, ne derivano le temperature medie sulla Terra. Le linee che congiungono i punti con le stesse temperature medie si chiamano isoterme.

Nelle successive immagini si nota l'orbita di rivoluzione della Terra attorno al sole, lungo il piano dell'eclittica inclinato, rispetto all'equatore celeste, di 23° 27'. Nella seconda immagine abbiamo invece il moto apparente del sole durante l'anno. Nella terza immagine viene ipotizzato un osservatore posto alla latitudine di 45°, all'incirca lungo il percorso del Po: l'altezza del sole nei solstizi ed equinozi non sarà mai allo zenit, dritto sulla sua testa, ma il 21 giugno, il solstizio estivo, sarà di soli 68° 27' (45°+ 23° 27', latitudine + misura angolare della linea del Trropico).
Nell'ultima immagine sono ricordati i tre cicli ritenuti dal matematico Milanhovic la principale causa dei grandi periodi freddi della Terra e delle oscillazioni del clima.

Nello schema sottostante sono rappresentati i principali fattori del clima, in alto i già ricordati fattori cosmici o astronomici; sui lati e in basso, i fattori geografici: latitudine, rilievo montuoso, esposizione topografica, orientamento del rilievo, orientamento dei Continenti, distribuzione delle Terre e dei Mari, distanza dal mare, correnti marine, presenza di laghi, tipo di suolo, presenza o meno di vegetazione e, da ultimo, le attività umane.
I fattori terrestri, o geografici, sono considerati i più determinanti, senza per questo dimenticare i fattori astronomici, poichè tutti i fattori hanno importanza e sono tutti interattivi, cioè si influenzano reciprocamente. Con le sue attività, con le trasformazioni operate sull'ambiente naturale, l'uomo diviene oggi un importante fattore del clima e delle sue modificazioni, e non solo a livello locale, ma soprattutto a livello globale, modificando la composizione dei gas che formano l'atmosfera e provocando, dall'inizio della Rivoluzione industriale, l'innalzamento medio della temperatura della bassa e alta atmosfera.

Nei due ultimi cartogrammi si possono osservare due fattori geografici importanti: la diversa distribuzione delle masse continentali e di quelle oceaniche e l'altitudine, cioè la distribuzione delle catene montuose. Ricordando che la temperatura, cioè il riscaldamento e il raffreddamento, si comporta in modo diverso sulla Terra e nei mari, cioè che le masse continentali si riscaldano e si raffreddano molto più rapidamente delle masse d'acqua, avremo come conseguenza, che le escursioni termiche, sia diurne che annuali, sono più marcate nelle regioni continentali mentre sono piccole, o moderate, negli Oceani, lungo le coste e nelle piccole isole o arcipelaghi. Queste caratteristiche termiche operano la grande distinzione tra regioni con climi continentali e regioni con climi marittimi.

Le masse continentali sono circa il 29-30% della superficie terrestre, mentre i mari e gli oceani coprono quasi il 71% rimanente e la distribuzione delle terre non è uniforme, nè alle varie latitudini, nè nei due emisferi: solo tra i 40° e i 70° circa di latitudine nord le terre coprono più della metà della superficie terrestre. Il minimo è in corrispondenza della punta meridionale del Sudamerica. Questa è la motivazione della presenza di estese regioni con climi continentali nell'emisfero boreale e delle forti escursioni termiche che si registrano nell'interno dell'Asia.

Se, di norma, le regioni costiere sono più miti nelle temperature e generalmente sono più umide delle zone interne dei continenti, in alcuni casi ci possono essere delle varianti, a volte anche molto accentuate. Le principali variazioni sono dovute alla presenza di correnti marine fredde o calde: le calde, in inverno, possono modificare sensibilmente le temperature costiere delle regioni delle alte latitudini, come avviene per esempio nell'Europa Nord-Occidentale, lungo il perimetro costiero della Norvegia, grazie alla Deriva Nord-Atlantica. Lungo le coste, soprattutto orientali, dei continenti vi sono, invece, delle correnti fredde che, non solo raffreddano le temperature invernali ed estive, ma spesso causano, insieme ad altri fattori, la formazione dei deserti costieri, come il Namib, la formazione di dense nebbie lungo la costa e la mancanza di precipitazioni.

Importante è anche il fattore altitudine. Le principali catene montuose, secondo il gradiente termico verticale, determinano importanti variazioni termiche locali, tanto che, all'Equatore, salendo di pochi chilometri, si può passare attraverso un certo numero di fasce climatiche fino a trovare la neve sulla vetta del Kilimanjaro. In questo caso 5-6 km in verticale coprono un ben più lungo percorso tra l'Equatore e la zona polare, cioè circa 8.000 km. Questo fatto determina in brevi spazi forti mutamenti nei paesaggi, soprattutto in quelli vegetali, con presenze successive di boschi di latifoglie, conifere, boschi radi, cespugli, bassa vegetazione, muschi e licheni fino alla neve.

GLI ELEMENTI DEL CLIMA

All'interno dello schema si trovano gli elementi del clima: temperature, pressione dell'aria, masse d'aria, umidità dell'aria, nuvolosità del cielo, venti e precipitazioni, tutti legati tra loro con legami di causa ed effetto e tutto parte dalle temperature.
Le differenze di illuminazione e di temperatura sono dovute all’inclinazione dell’asse terrestre, in relazione alla sua orbita intorno al Sole. Per conseguenza, in qualsiasi momento, i raggi del Sole raggiungono la Terra con angolazioni differenti per le diverse località. Più sono angolati i raggi del Sole, tanto minore è l’effetto di illuminazione e del relativo riscaldamento. Da questo fenomeno, incidenza dei raggi e ore di luce o di buio, ne derivano le temperature medie sulla Terra. Le linee che congiungono i punti con le stesse temperature medie si chiamano isoterme.



Dalle temperature dipende essenzialmente la pressione dell’aria che, molto semplicemente, è il peso dell’aria che preme su di noi: si misura in mm o in mb (millibar). Le linee che congiungono i punti che presentano la stessa pressione dell’aria al suolo, sono chiamate isobare.
I sistemi di alta pressione, chiamati anticicloni, si caratterizzano per l’aria fredda e secca, perciò pesante, che ha un maggior peso rispetto all’aria calda; questa maggior pressione dell’aria è all’origine della discesa dall’alto di queste masse d’aria che portano tempo sereno, cielo terso con, a volte, cumuli di bel tempo e freddo secco ed intenso, a volte nebbioso, in inverno.
Generalmente il sistema di bassa pressione, chiamato anche depressione o aria ciclonica, è caratterizzato da aria calda e umida; più è alta la temperatura, o più aumenta l’umidità dell’aria e maggiormente diminuisce la pressione. Salendo in quota l’aria calda e umida viene raffreddata, di circa 6,5 gradi ogni 1000 m; in tal modo può raggiungere il momento di condensazione con la formazione delle nubi, apportatrici di piogge.

Sistema di pressione

sigla

sigla

Pressione

Caratteristiche

Bassa

B

L (low)

Meno di 1013 mb
Meno di 760 mm

Aria calda, umida,
leggera, ascendente

Alta

A

H (High)

Più di 1013 mb
Più di 760 mm

Aria fredda, secca,
pesante, discendente

L’aria, sia che salga, sia che scenda, origina uno spostamento, un cambiamento di posizione: l’intensità dello spostamento e il volume della massa d’aria che si sposta sono all’origine dei venti. Le masse d’aria si muovono, generalmente, dalle aree di alta pressione verso le depressioni e il loro movimento è regolato non solo dalla differenza di pressione (gradiente barico), ma anche dalla forza deviante dovuta alla rotazione terrestre, dalla forza centrifuga e dalla forza di attrito, in prossimità della superficie terrestre.

Nel corso dell’anno, a causa, soprattutto, della diversa distribuzione delle temperature, si formano delle grandi aree anticicloniche, intervallate dalle aree depressionarie. In inverno, per l’emisfero boreale, sono caratteristici l’Anticiclone russo-siberiano, che domina gran parte dell’Asia centro-settentrionale e si spinge nel cuore dell’Europa, determinando un freddo intenso e prolungato; il ciclone d’Islanda, che si forma nel Nord-Atlantico, umido, apportatore di piogge per le coste occidentali europee; l’Anticiclone delle Azzorre, tropicale che, a volte, si estende su parte dell’Europa, causando bel tempo e respingendo verso nord il ciclone islandese.
Nel periodo opposto, quello estivo, si nota un netto dominio dell’Anticiclone delle Azzorre, che porta il bel tempo sul Mediterraneo e l’Europa occidentale; dell’Anticiclone del Nord-Pacifico, che determina il tempo delle coste occidentali del Nord America; della vasta depressione dell’Asia centro-meridionale, responsabile delle piogge monsoniche. Nell’Emisfero australe, accanto alle depressioni permanenti antartiche, si alternano, sui continenti, le Depressioni estive (gennaio) e le aree di alta pressione invernali, rinforzate dalla presenza di grandi cellule di alta pressione sugli Oceani. Nelle regioni equatoriali, grazie alle alte temperature durante tutto l’anno, dominano le depressioni, in una ampia fascia, detta della convergenza intertropicale.
Le masse d’aria marittime sono, generalmente, umide; quelle continentali sono asciutte. Se provengono dalle latitudini alte sono fredde o molto fredde e sono chiamate artiche o polari; se giungono dalle basse latitudini sono calde, o molto calde, e sono chiamate tropicali. Le aree di contatto tra queste masse d’aria costituiscono delle regioni frontali, a volte fortemente perturbate, dove si mescolano tipi diversi d’aria, calda e fredda, umida e secca, stabile e instabile, di diversa densità.

Il continuo spostamento delle masse d'aria è un sistema complesso attraverso il quale l'atmosfera tende a distribuire uniformemente l'energia solare, dalle regioni tropicali alle regioni fredde polari. Questo flusso di aria calda, dall'Equatore ai Poli, di aria fredda, dai Poli all'Equatore, viene completato (per circa il 10%) dal trasferimento di calore mediante le correnti marine calde, dalle regioni tropico-equatoriali verso quelle polari, contrapposte alle correnti fredde, che convogliano acqua fredda dai Poli verso le regioni tropicali.
Il primo centro motore della circolazione atmosferica è la regione calda equatoriale. A causa della forte insolazione, laria è molto calda, quindi leggera, e sale in quota, fino a 5 km di altezza circa. Innalzandosi, questa aria umida si condensa raffreddandosi: questo fenomeno provoca abbondanti precipitazioni, generalmente di tipo temporalesco, per buona parte dell'anno. L'aria che sale in quota, sempre più asciutta e fredda, inizia la sua discesa, nelle regioni dei Tropici, tra i 20° e i 30° di latitudine, sia a Nord che a Sud. Durante la discesa, la massa d'aria riprende il calore perso durante la salita e provoca la formazione di aree calde e aride. Queste regioni di alte pressioni sono all'origine dei deserti caldi dell'Africa settentrionale, della Penisola Arabica, degli Stati Uniti occidentali, dell'Australia. L'aria discesa nella zona tropicale si dirige nuovamente verso le depressioni equatoriali, deviata a causa della rotazione terrestre (effetto Coriolis): questi venti costanti sono chiamati Alisei.
Una parte dell'aria messa in movimento nella regione equatoriale dirige verso le regioni fredde polari, originando un flusso contrario agli Alisei, chiamato flusso occidentale delle medie latitudini o dei Venti occidentali. Le masse d'aria temperata delle medie latitudini, nel loro flusso verso i poli, entrano in contatto con l'aria fredda originata dalle alte pressioni costanti posizionate sulle calotte polari. La regione di contatto tra l'aria polare e quella temperata delle medie latitudini è detta fronte polare.

Nelle parti alte della troposfera dove vengono a contatto masse d'aria diverse per temperatura, umidità, pressione, si originano vortici particolarmente concentrati con venti forti, chiamati getti o correnti a getto. Le più importanti sono quelle collegate ai fronti polari e quelle subtropicali (vedi foto 103 e 104). La direzione, l'intensità, le oscillazioni dei getti, soprattutto di quello polare, sono importanti perchè guidano i movimenti delle depressioni e delle cellule anticicloniche che si alternano alle medie latitudini, area in cui avvengono i più importanti scambi termici della Terra, i rimescolamenti tra l'aria fredda e quella calda.

Le masse d'aria in movimento dalla loro zona di origine trasportano in altre regioni le loro caratteristiche termiche e di umidità. Quando si spostano, possono accentuare o modificare le proprie caratteristiche; in particolare, se durante lo spostamento passano sopra distese marittime, assumendone l'umidità di evaporazione, diventano umide; se, invece, si spostano sui continenti, le masse d'aria divengono, o rimangono, asciutte. Riassumendo, le masse d'aria marittime sono, generalmente, umide; quelle continentali sono asciutte. Se provengono dalle latitudini alte sono fredde o molto fredde, e sono chiamate artiche o polari; se giungono dalle basse latitudini sono calde, o molto calde, e sono chiamate tropicali. Nell'emisfero Boreale, le masse d'aria marittime fredde sono spesso collegate al Ciclone d'Islanda; quelle continentali fredde, di origine polare, sono originate dal potente Anticiclone Russo-Siberiano; quelle marittime tropicali vengono convogliate verso il Mediterraneo e l'Europa dall'Anticiclone delle Azzorre; quelle tropicali continentali, asciutte in partenza dalle alte pressioni del Nord-Africa, divengono umide dopo aver sorvolato il Mediterraneo. Le aree di contatto tra queste masse d'aria costituiscono delle regioni frontali, dove si mescolano tipi diversi d'aria, calda e fredda, umida e secca, stabile e instabile, di diversa densità, perciò possono divenire zone molto perturbate.

I vari tipi di pioggia dipendono dal tipo di raffreddamento subito dalla massa d’aria. Si avranno così:
piogge di fronte, quando l’aria calda è raffreddata dal contatto con masse d’aria fredda;
piogge di rilievo, o di sbarramento, quando l’aria calda viene raffreddata mentre si alza sopra una montagna per scavalcarla;
piogge di convezione, quando l’aria calda è raffreddata mentre si alza, spinta dal forte riscaldamento dal basso.

La distribuzione annuale delle piogge alle varie latitudini, presenta un massimo nelle regioni equatoriali, tra i 10°Nord e gli 8° Sud, in corrispondenza dell’area di convergenza delle masse d’aria calde e umide. Nelle vicine regioni tropicali, aree di divergenza delle masse d’aria, in rapporto alle alte pressioni, le precipitazioni si riducono notevolmente, ma non tanto quanto ci si attenderebbe come conseguenza della presenza di ampie zone desertiche. Ciò è dovuto al fatto che in queste regioni, nel periodo estivo, si hanno periodi di intense precipitazioni che caratterizzano la stagione delle piogge.
Nelle regioni delle medie latitudini si assiste ad una certa ripresa della piovosità per la presenza dei flussi occidentali, con aria marittima umida e la formazione delle depressioni provocate dall’azione del fronte polare. Il minimo è raggiunto nelle regioni polari, dove dominano le alte pressioni, con discesa di aria asciutta e molto fredda. Le scarse precipitazioni sono sempre nevose.

Nell'ultima immagine, in basso a destra, il ciclo annuale delle piogge nell’Asia monsonica e in Africa: nel primo caso si nota una netta contrapposizione tra la stagione umida estiva e quella più asciutta nella stagione opposta; nel secondo caso si ha un evidente spostamento stagionale della stagione delle piogge e della contrapposta stagione secca, andamento legato al percorso apparente del Sole.

Accanto alle varie forme normali di precipitazioni, vi sono manifestazioni di notevole violenza distruttiva. Tali sono i violenti temporali estivi con lampi (scariche interne alle nubi), fulmini che arrivano al suolo, a volte con violente grandinate; i cicloni tropicali, chiamati uragani nelle Antille, cicloni nell’Oceano Indiano, tifoni nell’Oceano Pacifico, willy-willy in Australia. Un altro fenomeno eccezionale, soprattutto per gli USA di SE, è il tornado. È un vortice d’aria, con venti violenti e rotanti, di piccole dimensioni ma di notevole intensità, con un eccezionale abbassamento di pressione che può abbattere costruzioni e devastare, lungo una stretta striscia, intere regioni.

EFFETTI DEL CLIMA, ciclo del carbonio, ciclo dell'acqua, ciclo delle stagioni, mutamenti climatici

Il clima è responsabile di molti cambiamenti che avvengono sulla Terra, è motore di molti cicli di materiali tra la Terra e la sua atmosfera, come il ciclo del carbonio, i cambiamenti di stato del vapore acqueo e il ciclo dell'acqua con le piogge, ma soprattutto il ciclo annuale delle stagioni, sia nella zona tropicale con la stagione delle piogge e quella asciutta, sia alle medie latitudini con le quattro stagioni, e i grandi mutamenti climatici con periodi molto caldi e periodi molto freddi che hanno originato almeno sette fasi di forte raffreddamento a partire dall'Archeozoico sino al Neozoico quando i nostri progenitori hanno assistito alle varie fasi glaciali sino alla wurmiana terminata circa 12.000 anni fa.


Se è facile accorgersi del ciclo giornaliero e di quello stagionale, assai più problematica risulta la percezione dei lenti ma continui mutamenti climatici. Ormai tutti i dati raccolti negli ultimi secoli da centinaia di esperti in vari campi del sapere, geologi, astronomi, botanici, climatologi, fisici, paleontologi, ecc. ci dicono che i climi che oggi noi conosciamo nelle varie zone, sono mutati più di una volta ed hanno contribuito a modellare la superficie della Terra e ad originare alcune delle risorse che oggi noi sfruttiamo, come i carboni fossili o il petrolio.
In particolare la paleoclimatologia utilizza, per ricostruire le ultime vicende del clima, i sedimenti oceanici, gli anelli di accrescimento degli alberi, i fossili di animali e vegetali, e molti altri indizi, in gran parte databili mediante il rilevamento della radioattività. In linea generale si ritiene che il clima del nostro Pianeta sia stato generalmente molto caldo e abbastanza arido; solo sette volte ha avuto periodi freddi, con cicli mediamente di 50 milioni di ann, durante i quali si sono alternati momenti di freddo molto intenso e altri con temperature miti. Dei sette periodi freddi, ben sei sono avvenuti nell'ultimo miliardo di anni. L'ultimo di questi periodi è iniziato circa 65 milioni di anni fa e ha avuto sei fasi di intenso freddo, alternate a fasi temperate: quelle fredde vengono chiamate glaciazioni, quelle temperate prendono il nome di fasi interglaciali.

L'ultima di queste fasi inizia quasi 2,4 milioni di anni fa ed è ritenuta la fase più fredda della storia della Terra. Il primo grafico (in basso a sinistra) descrive l'andamento termico a partire da 700.000 anni fa, l'ultima fase glaciale, con cinque glaciazioni che prendono il nome di fiumi siti a nord delle Alpi, in territorio tedesco, dove sono state individuate le morene frontali delle lingue glaciali più lontane dalla linea di spartiacque alpina (per quello che ci riguarda più da vicino): Donau, Gunz, Mindel, Riss e Wurm. Hanno altri nomi, sempre di fiumi, nell'Europa Settentrionale e in Nord America. Durante l'ultima fase della glaciazione wurmiana vissero i nostri progenitori Neanderthaliani e poi i Cro-Magnon. Dopo la fase più fredda, circa 18.000 anni fa, il clima delle medie latitudini, pur rimanendo freddo, ebbe un sensibile aumento delle temperature, pari a circa 8°, e ben 12° nell'area del Mediterraneo, con un massimo nel 6.000 a.C., quando si registrarono temperature di 2,5° mediamente più elevate di quelle odierne. Questa fase di clima atlantico mite terminò 3.000 anni fa e, fino al 400 a.C. le temperature furono inferiori alle attuali. Negli ultimi 2.000 anni sono stati registrati un periodo più caldo di quello attuale, culminato nel medioevo, e uno freddo, chiamato Piccola era glaciale, tra il 1600 e la metà del 1800.

Gli effetti delle glaciazioni sono stati vistosi, modificando il ciclo dell'acqua con accumulo di questa nelle calotte glaciali pari a circa 70 milioni di chilometri cubi di ghiaccio rispetto ai 27-30 milioni presenti oggi nelle calotte polari e nei ghiacciai di tutta la Terra. Si abbassò quindi il livello dei mari e oceani di circa 120 metri, aumentando le terre emerse compresi molti ponti tra isole e continenti come nello stretto di Bering, tra Asia e Americhe che permise la migrazione di gruppi mongolidi asiatici nel Nuovo Mondo, mentre le isole britanniche si collegarono al continente europeo. Furono modificate le fasce climatiche, le aree vegetali, i terreni e gran parte della distribuzione di molte specie animali. Mutò la morfologia di intere regioni coperte dai ghiacciai, si formarono grandi vallate scavate dalle lingue glaciali e furono spostati grandi quantità di materiali, mentre il peso delle calotte glaciali compresse vaste regioni. Al contrario, la fine delle glaciazioni fece nascere un territorio in molte zone tutto diverso da quello precedente: regioni con centinaia di laghi, grandi vallate fluviali, nuovo innalzamento dei mari, formazione delle nuove fasce climatiche con vegetazioni che si adattavano ai cambiamenti e, 12.000 anni fa molte tribù iniziarono una vita sedentaria, costruendo piccoli villaggi e divenendo contadini e allevatori.

Quali le cause di questi cambiamenti climatici? Già si è fatto cenno ai movimenti della Terra e al rapporto Terra-Sole con i tre cicli dei 22.000 anni (moto di precessione degli equinozi), dei 41.000 anni (variazione dell'inclinazione dell'asse terrestre) e dei 100.000 anni (variazione dell'eccentricità dell'orbita terrestre). Molti esperti aggiungono il ciclo delle macchie solari (circa 22 anni) e soprattutto l'attività eruttiva ed esplosiva di alcuni vulcani e grandi caldere con l'emissione di enormi quantità di ceneri e gas ad altezze di decine di chilometri trasportate dalle correnti d'aria attorno al globo per periodi abbastanza lunghi, cancellando per decenni le calde stagioni estive, provocando precipitazioni nevose e fredde con accumulo di ghiaccio.

Negli ultimi anni si è preso sul serio il grave problema del cambiamento climatico, si è levato l'allarme per il futuro della Terra e imputato di questo disastro l'uomo che con le sue attività stravolge il delicato equilibrio energetico che determina il clima del nostro pianeta, un bilancio di energia che esiste tra la radiazione solare a onda corta incidente e la radiazione a onda lunga emessa dal sistema Terra verso lo spazio esterno. L'effetto più vistoso del cambiamento climatico in atto si evidenzia nelle due regioni polari e nelle terre una volta ricperte dai ghiacci per gran parte dell'anno: gli inverni sono sempre più caldi, si riscontra una minor formazione di ghiaccio, con la bella stagione aumenta lo scioglimento dei ghiacci con un lento ma continuo innalzamento del livello dei mari e degli oceani. L'aumento di un grado della temperatura dell'atmosfera terrestre provoca un aumento di 20 centimetri del livello dei mari; per la fine del secolo è previsto un aumento dei mari di circa 60 cm. Le inondazioni nelle zone rivierasche obbligheranno oltre 250 milioni di persone ad abbandonare il luogo di residenza. Già negli ultimi decenni ben 150 mila persone sono morte a causa di alluvioni lungo le coste. Un secondo effetto dell'aumento della temperatura terrestre di un solo grado è l'aumento di ben sei volte del fenomeno di evaporazione: aumentando il vapore acqueo nell'aria e condensandosi nel suo innalzamento, e quindi raffreddamento, aumentano le precipitazioni sempre più violente, provocando maggiori esondazioni dei fiumi e dissesto idrogeologico nei terreni diboscati e fortemente umanizzati.

PRINCIPALI REGIONI CLIMATICHE

Le regioni climatiche mondiali sono numerose e complesse. Nel cartogramma seguente vengono presentate le 12 regioni più rappresentative. Una regione climatica ha caratteristiche distinte di temperatura e pioggia che formano uno schema più o meno regolare durante il ciclo annuale e quello stagionale. Le asprezze del clima creano le condizioni sfavorevoli all’insediamento. Le regioni desertiche, quelle polari, quelle continentali fredde dove ritroviamo la tundra e, più a Sud, le foreste di conifere, quelle equatoriali, calde e umide, regno della foresta pluviale e della giungla, pur occupando gli 8/10 della superficie della Terra, ospitano una percentuale molto bassa della popolazione: sono aree quasi disabitate. Al contrario, le regioni con climi temperati e quelle dove si alternano due stagioni, una secca e una umida, con variazioni termiche non molto accentuate, sono più favorevoli all’insediamento umano.

Alle varie zone climatiche corrispondono, sia pure non perfettamente, tipi di suoli particolari e soprattutto regioni di vegetazione caratteristica.
Gli effetti delle variazioni climatiche glaciali e postglaciali e soprattutto gli effetti degli interventi umani per ottenere spazi agricoli, spazi destinati all’allevamento, e successivamente spazi industriali, urbani, commerciali e turistici, in molte aree una volta coperte da vegetazione abbondante, sono vistosi e ormai rimangono solo pochi spazi con caratteristiche naturali.

Equatoriale
estati e inverni caldi,
escursione piccola,
precipitazioni forti
massime estive,
latitudine equatoriale
Tropicale delle savane
estate molto calda e inverno caldo,
escursione moderata,
precipitazioni moderate
massime estive, piogge zenitali
bassa latitudine
Monsonico
estati e inverni caldi,
escursione piccola,
precipitazioni forti
forte depressione estiva,
venti monsonici
Semiarido delle steppe
estate molto calda e inverno fresco,
escursione forte,
precipitazioni scarse
primaverili
bassa latitudine, lontano dai mari
Arido caldo dei deserti
estate molto calda e inverno fresco,
escursione forte,
precipitazioni scarse
alte pressioni costanti subtropicali
Arido dei deserti costieri
estate e inverno mite,
escursione piccola,
precipitazioni scarse o nulle
corrente fredda, regione tropicale
Arido dei deserti freddi
estate mite e inverno estremamente freddo,
escursione forte,
precipitazioni scarse
massime estive,
medie latitudine, interne dei continenti
Subtropicale mediterraneo
estati calde e inverni miti,
escursione moderata,
precipitazioni moderate
massime invernali,
media latitudine, mare caldo
Mediterraneo emisfero australe
estati calde e inverni miti,
escursione piccola,
precipitazioni leggere
massime invernali
media latitudine, Oceano
Subtropicale con inverno secco
estate e inverno mite,
escursione piccola,
precipitazioni leggere
massime estive
media latitudine
Subtropicale umido senza stagione arida
estate mite e inverno fresco,
escursione moderata,
precipitazioni moderate, equamente distribuite
Oceano
Subtropicale umido cinese
estate calda e inverno fresco,
escursione forte,
precipitazioni moderate, massime estive
latitudine media, Oceano
Subtropicale umido della costa orientale
estate calda e inverno mite,
escursione moderata,
precipitazioni moderate
equamente distribuite,
medie latitudine, Oceano e corrente calda
Continentale con inverno secco
estate mite e inverno estremamente freddo,
escursione forte,
precipitazioni leggere
massime estive,
alta latitudine, lontananza dal mare
Continentale umido
estate caldea e inverno molto freddo,
escursione forte,
precipitazioni moderate
equamente distribuite
media latitudine
Freddo della tundra
estate fresca e inverno estremamente freddo,
escursione forte,
precipitazioni scarse
massime invernali
alta latitudine
Polare
estate estremamente fredda e inverno estremamente freddo,
escursione forte,
precipitazioni scarse o nulle
alta latitudine
Alta montagna intertropicale
estate mite e inverno mite,
escursione piccola,
precipitazioni leggere, massime estive
altitudine

Per ogni zona climatica vi sono dunque ridotti esempi di vegetazione spontanea (valori percentuali della loro superficie).

Foresta equatoriale, 7%, foresta pluviale, parzialmente diboscata per ottenere legnami e spazi per le piantagioni
Foresta delle piogge tropicali, 1%, selva, alberi molto alti, diboscata per piantagioni e legnami
Foresta subtropicale, 3%, foresta sempreverde, diboscata per colture intensive
Savana arborata, 17%, selva boschiva, campos, prateria con alberi, diboscata per colture di sussistenza, allevamenti, piantagioni, pascolo
Savana spinosa, 2%, boscaglia spinosa, caatinga, chaco, scrub, prateria con pochi alberi spinosi
Foresta monsonica, 5%, giungla, foresta aperta, caduta delle foglie durante la stagione secca,
Praterie e steppe temperate, 9%, steppa, pampas, pàramos, puna, erbe alte che rinverdiscono in estate
Steppe aride e deserti, 21%, semideserto, hammada, serir, erg, vegetali xerofili
Steppa dei climi freddi, 8%, rada vegetazione
Vegetazione mediterranea, 1%, macchia mediterranea, chaparral, maquis, gariga
Foresta boreale di conifere, 14%, taigà, foresta di aghifoglie sempreverdi
Foresta temperata di latifoglie, 4%, foresta decidua a foglia larga, forte diboscamento per agricoltura e allevamento
Tundra artica, di alta montagna e gelo perenne, 8%, steppa dei climi freddi

In presenza di catene montuose e di altri fattori climatici variano le fasce di vegetazione in rapporto con l’altitudine e con la distanza dal mare.

SUOLI, VEGETAZIONE E BIOMI

L'ambiente terrestre è composto da diverse sfere comunicanti attraverso cicli energetici e passaggi di materiali. La prima distinzione viene fatta tra ambiente in cui si svolge la vita, o biosfera, e quello inanimato che comprende le rocce, i terreni e tutto ciò che è solido, cioè la litosfera; l'acqua dei mari, dei fiumi e dei laghi, cioè l'idrosfera; l'aria, cioè l'involucro di gas chiamato atmosfera. L'ambiente con la vita è detto biotico; le tre sfere senza vita organica sono dette ambiente abiotico. L'uomo, con oltre un milione di specie animali e più di 250 mila specie vegetali, forma la sfera in cui vi è la vita, cioè il mondo biotico o biosfera.

L'ecologia a vari livelli indaga sui sistemi di organizzazione della biosfera e sulle relazioni tra gli organismi viventi e l'ambiente abiotico. Questi studi ci consentono ora di comprendere gli effetti che producono sui vari ambienti le attività umane, sia quando l'uomo trasforma gli spazi naturali per praticare l'agricoltura e l'allevamento del bestiame, sia quando cementifica vaste aree per costruire le città o gli spazi turistici, sia quando estrae combustibili e minerali e sviluppa le attività industriali. Il rapporto tra l'uomo e l'ambiente è divenuto uno dei problemi centrali perchè, in questi due ultimi secoli, l'umanità, specialmente quella che indichiamo con l'espressione "Paesi industrializzati", alla quale si sono aggiunti molti altri prima indicati con l'espressione "Paesi in via di sviluppo" come Cina, India, Brasile, ecc., è giunta ad un grado di sfruttamento delle risorse naturali, dell'ambiente e degli spazi, mai raggiunto in precedenza.

Nella creazione dei propri spazi, l'uomo entra in competizione con gli ecosistemi e ne diviene uno dei principali fattori. Le trasformazioni operate sono risposte alla sfida dell'ambiente: tante risposte quanti sono gli ambienti, risposte diverse tra loro perchè diversi gli ambienti ma, soprattutto, perchè sono diversi i tipi di società, diverse le culture, diversi i progetti di vita pensati e realizzati, diversi gli scopi e le relative organizzazioni dei rapporti sociali, della produzione e, quindi, dello spazio occupato. Per questi motivi sono assai diversi gli insediamenti umani o i campi agricoli o i generi di vita. Osservando le varie sistemazioni degli spazi e le funzioni che svolgono, possiamo risalire all'organizzazione della società, alla sua storia, ai mutati rapporti di forza tra i vari gruppi sociali, alla sua ideologia, alla sua spiritualità.

Anche gli ecosistemi sono diversi gli uni dagli altri, cambiando a volte gli ambienti abiotici. Per continui adattamenti e modificazioni si vengono a costituire delle comunità formate da popolazioni diverse di vegetali, insetti, animali, microorganismi, tra di loro interattivi, con elementi dominanti che caratterizzano l'ambiente. Se a predominare è l'erba, allora si parla di prateria; se sono gli alberi, allora si ha il bosco o la foresta, di latifoglie o di conifere. Tutti gli organismi di un ecosistema sono legati da precise relazioni, dette anche catene alimentari, attraverso le quali avviene il passaggio di energia da una specie all'altra. In ogni ecosistema la catena alimentare può essere rappresentata da una struttura piramidale: alla base i vegetali che attraverso la fotosintesi producono gli idrati di carbonio, cioè energia, cibo, pronto per essere impiegato da altri esseri; ad un gradino superiore i consumatori erbivori che utilizzano direttamente l'energia accumulata dai produttori vegetali; vengono poi i consumatori secondari, i carnivori, che si nutrono degli erbivori, o di altri carnivori, e quindi indirettamente dei vegetali. Gli onnivori, come anche l'uomo, sono consumatori primari e secondari, in quanto si nutrono sia di vegetali che di animali. Lungo la catena alimentare vi sono poi molti organismi, alcuni anche di piccole dimensioni, che vengono chiamati decompositori, poichè hanno la capacità di separare il carbonio precedentemente immagazzinato dai produttori o dai consumatori e di reimmetterlo nel ciclo.


Effetto del fattore
latitudine e altitudine
sulla vegetazione



Supporto essenziale alla coltivazione dei vegetali, come allo sviluppo della vegetazione spontanea, è il suolo che è formato da elementi inorganici e da organismi viventi, compresi i loro rifiuti. Alla base del sistema vi è il processo di disgregazione delle rocce ad opera del gelo, dell'acqua, del vento, del calore solare e dei moti che avvengono nella crosta terrestre. Contemporaneamente inizia una lenta e faticosa opera di colonizzazione da parte dei licheni e di alcuni tipi di alghe. Questi organismi, e i loro prodotti nutritivi, permettono la crescita e lo sviluppo di altri vegetali e piccoli animali, i quali partecipano ad una ulteriore fase di colonizzazione dei detriti rocciosi: funghi, batteri, insetti e altri decompositori producono fosfati, nitrati e solfati vari che arricchiscono il terreno e, sciolti in acqua, vengono assorbiti dalle radici delle piante e delle graminacee. Il materiale elaborato dai vari decompositori e trasportato nell'interno del terreno dai lombrichi, dai coleotteri e da altri piccoli animali, forma l'humus.

Le piccole partcelle granulose che formano il terreno permettono il passaggio dell'acqua e dell'aria, cioè dell'azoto, del biossido di carbonio e dell'ossigeno principalmente. Durante il periodo delle piogge, l'acqua scende nei vari strati del terreno, trasportando l'humus e altri composti: se le piogge sono calde, come nelle zone tropicali, vengono sciolti i silicati e si ha un processo di laterizzazione del suolo, con presenza di sali di ferro e alluminio; se le piogge sono fredde, come nelle regioni delle medie e alte latitudini, non vi è perdita di silicati e i terreni sono più stabili e fermi. Se nel periodo secco si hanno alte temperature, allora il processo di evaporazione può provocare, nelle regioni tropicali, una risalita di sali di calcio e di sodio, originando terreni completamente salificati o calcificati, scarsi di vegetazione.

La vegetazione naturale è la vita dei vegetali che si è sviluppata in qualsiasi area senza l'intervento dell'uomo. La distribuzione della vegetazione è strettamente legata al clima, al rilievo e ai suoli. Il clima ha un effetto particolarmente forte sulla vegetazione, soprattutto per le precipitazioni e le temperature. In larga misura anche i suoli sono in correlazione con il clima e la vegetazione. L'attività umana, soprattutto quella agricola, ha modificato sensibilmente la distribuzione della vegetazione e, di conseguenza, ha inciso profondamente sulla struttura dei suoli. La distruzione delle foreste temperate, prima, e di quelle tropicali, poi; la messa a coltura delle praterie e delle steppe; la bonifica dei terreni paludosi; l'irrigazione delle aree asciutte, hanno creato gli spazi agricoli, distruggendo quelli naturali.

Queste opere umane, se da una parte sono da considerarsi positive, in quanto hanno permesso di produrre grandi quantità di derrate alimentari, dall'altra hanno inciso profondamente sull'equilibrio ambientale, provocando mali, a volte irreversibili, che oggi preoccupano a tal punto da temere sul futuro dell'umanità. Basta ricordare: la distruzione delle foreste equatoriali, molte volte mediante il fuoco; la scomparsa di gran parte delle varietà di vita animale e vegetale, presente proprio in queste foreste a favore di poche specie allegate e coltivate; l'erosione e perdita degli strati superficiali del suolo, ricchi di humus, nell'ordine di 26 miliardi di tonnellate all'anno; l'aumento della desertificazione di vaste aree, in ragione di 6 milioni di ettari ogni anno.

Se le attivitá legate alla ricerca di nuovi spazi agricoli hanno prodotto tali disastri, il manto forestale, il più importante indicatore dello stato di salute del Pianeta, in quanto parte integrante dei sistemi di base che sostengono la vita, non solo viene ridotto soprattutto nelle aree tropicali ma anche nel Nord del Mondo (Europa mediterranea, USA E australia) nella misura di circa 40 milioni di ettari all'anno a causa di incendi; molti sono incendi innescati da situazioni climatiche locali (siccità, terreni con erbe secche, venti caldi molto forti, alberi di conifere in ambiente molto caldo e ventoso con venti superiori a 100 Km/h che fanno viaggiare gli incendi a 3 Km/h).

I boschi sono gravemente danneggiato anche nei Paesi del Nord industrializzato: 31 milioni di ettari risultano compromessi dalle piogge acide e dall'inquinamento atmosferico, effetti questi delle attività umane nelle grandi regioni industriali del Nordamerica, dell'Europa, della Russia, della Cina e del Giappone. La conseguenza più allarmante è e sarà la continua modifica del clima. Incidere sulla composizione dell'atmosfera, cioè cambiare i rapporti percentuali dell'anidride carbonica, dell'azoto, del metano e degli altri gas; ridurre la protezione della fascia di ozono, significa mutare l'equilibrio termico della Terra, già di per sè instabile, con tutte le conseguenze immaginabili: scioglimento dei ghiacci, innalzamento degli oceani, aumento delle aree desertiche, perdita di parte dei raccolti agricoli, cambiamenti nella distribuzione delle piogge, manifestazioni climatiche sempre più violente.





LE GRANDI STRUTTURE GEO-MORFOLOGICHE DELLA TERRA

La superficie terrestre può essere divisa in due grandi parti: aree oceaniche e aree continentali. Le prime occupano i 7/10 della superficie, le seconde i 3/10.
L’area occupata dagli Oceani presenta un fondale di base nel quale si possono individuare delle catene montuose, chiamate dorsali medio-oceaniche, generalmente al centro degli Oceani; delle grandi spaccature, dette fosse oceaniche, lungo le coste, e numerosi coni vulcanici e isole.
Le terre emerse comprendono i blocchi continentali, segnati da catene montuose, vere grandi rughe della Terra, punteggiati da coni vulcanici, con regioni a tavolati, altipiani, aree collinari, bassopiani, pianure, vasti bacini generalmente solcati da sistemi fluviali. Alcune terre sono coperte da masse di ghiaccio di varia dimensione e spessore che formano i ghiacciai e le calotte. Tra Oceani e Mari e le masse continentali vi sono le regioni costiere, alte o basse, rocciose, sabbiose o paludose, talvolta punteggiate da isole e scogli.

Dal punto più profondo delle fosse oceaniche (Fossa delle Marianne, 11.022 m.), al punto più alto delle montagne (Monte Everest, 8.848 m.), vi sono meno di 20 Km (19.870 m.). Quasi il 57% delle terre emerse ha un’altezza inferiore ai 500 m e meno dell’8% supera i 3000 m. I mari profondi, oltre i 3000 m, sono invece predominanti con oltre il 74% delle regioni oceaniche, mentre i bassi fondali, fino a 1000 m di profondità, non raggiungono il 12%.
Le basseterre (depressioni, bassopiani, pianure alluvionali, bacini interni) rappresentano meno del 30% dei Continenti; le alteterre, fratturate e separate dalle valli, possono essere divise in due fasce: la prima, tra 200 e 1000 m, comprende le colline, le ondulazioni, montagne e catene antiche, i bassi altipiani e i tavolati, per quasi il 46% della superficie delle terre emerse; la seconda, oltre i 1000 m, con quasi il 24% della superficie, è formata dalle catene montuose più recenti, dai massicci montuosi elevati, da buona parte degli altipiani, dagli acrocori.
Queste regioni oceaniche e continentali e la loro morfologia sono il risultato dinamico di un complesso processo di costruzione e di un contemporaneo processo di distruzione. Semplificando, possiamo dire che le forze interne della Terra (endogene) costruiscono la crosta, sia oceanica che continentale; le forze esterne (esogene), quelle proprie dell’atmosfera, dell’idrosfera e della biosfera, modellano, demoliscono, trasportano in altri luoghi.
In alcuni casi la biosfera interviene nel primo processo e costruisce, ad esempio, le barriere coralline, i sedimenti di materiali organici, gli strati di carboni, i bitumi e i petroli, parte dei terreni. Vi sono quindi continui passaggi di materiali tra le quattro sfere: la litosfera, l'idrosfera, l'atmosfera e la biosfera.

Se esaminiamo le aree strutturali che compongono la superficie terrestre possiamo dire che nelle aree oceaniche si hanno la crosta oceanica, le dorsali e le fosse; nelle aree continentali si individuano i cratoni (o scudi), che formano i nuclei rigidi dei Continenti, le fasce orogenetiche, antiche e recenti, i bacini sedimentari.

La crosta oceanica è costituita da rocce basaltiche, cioè da materiali eruttivi effusivi emessi attraverso spaccature della crosta; la crosta è, generalmente, ricoperta da potenti strati di sedimenti, specie lungo i Continenti, ed è costellata da numerosi coni vulcanici
Le dorsali sono imponenti catene montuose sottomarine composte da rocce basaltiche di origine vulcanica, allungate e formate da due allineamenti di rilievi alti, a volte, oltre 3000 m, separati da una valle mediana, chiamata rift, cioè una vasta spaccatura larga fino a 50 Km e profonda 1-2000 m. Le dorsali sono fratturate in numerosi tronconi da faglie trasformi. Il magma esce attraverso il rift, si espande disponendosi sui due lati della spaccatura, raffreddandosi e originando nuova crosta oceanica. Lungo le dorsali si crea nuova crosta e ciò porta all’espansione del fondale che si allontana continuamente dalla dorsale.
La Dorsale del Mediterraneo non può essere considerata al pari delle altre dorsali oceaniche. Essa si è originata a seguito della costante subduzione della Placca Africana al di sotto della Placca Ellenica. La Fossa ellenica è una prova tangibile di questa subduzione che ha originato la dorsale e che in futuro potrebbe innalzarla sempre più fino a diventare una vera e propria catena montuosa. La dorsale del Mediterraneo si estende dall’area antistante la Faglia trasforme di Cefalonia alle coste orientali della Turchia.
Le fosse oceaniche, allungate e strette lungo i Continenti, sono le regioni dove avviene il riassorbimento della crosta oceanica. Il fondale oceanico, spinto dal magma di uscita dal rift, si immerge nel mantello, sotto un’altra crosta oceanica o sotto una crosta continentale, al limite dei Continenti. Lungo questa fascia vi sono numerosi vulcani e isole di origine vulcanica, nello stesso tempo si originano continue scosse sismiche di notevole intensità che possono provocare spaventose onde di maremoto (tsunami).

I cratoni, o scudi, sono le parti più antiche dei Continenti, formano i nuclei rigidi e stabili, costituiti da rocce precambriane eruttive e metamorfiche. Gli agenti esogeni di demolizione, i ghiacciai e le vicende geologiche successive hanno livellato queste antiche strutture che si presentano piatte o lievemente ondulate, a volte fessurate da faglie. I tavolati sono ricoperti da coltri di sedimenti, generalmente di origine marina, che nascondono le rocce più antiche sottostanti. Gli antichi fondali marini, generalmente ai margini degli scudi, colmati da sedimenti, formano i bacini sedimentari.

Le fasce orogenetiche paleozoiche costituiscono le catene montuose a pieghe dell’êra primaria, corrugate in due fasi successive, la Caledoniana e l’Ercinica; sono formate da rocce sedimentarie, metamorfiche e magmatiche, erose nelle êre successive, con forme arrotondate e di bassa altitudine. Sono di questo periodo gran parte delle catene e dei massicci dell’Europa centro-settentrionale (Monti della Scozia e della Scandinavia, Massiccio Centrale francese, Selva Nera , Massiccio Renano, Ardenne), gli Urali e gli Appalachi, alcune catene dell’Asia centrale, i Monti dei Draghi in Africa meridionale. Le fasce orogenetiche terziarie, le più giovani, le più imponenti, comprendono le vette più elevate inserite nel sistema Alpino-Himalayano, nelle Rocky Mountain nordamericane, nella Cordillera de los Andes sudamericana. Le rocce innalzate in queste poderose catene appartengono a tutti i tipi.
I materiali di erosione, provenienti dalla lenta demolizione degli scudi, delle catene paleozoiche e di quelle terziarie, depositati sul fondo delle geosinclinali e dei mari poco profondi, assieme ai materiali organici e agli scheletri calcarei di organismi marini, hanno colmato vaste depressioni e sono stati interessati dai sollevamenti, originando bacini sedimentari e tavolati inglobati nelle fasce orogenetiche.

Questi fenomeni che hanno interessato la superficie della Terra sono dovuti, probabilmente, ad un'unica causa: i movimenti dei materiali nell'interno del mantello. A causa delle differenze termiche e di densità tra i vari strati del mantello, le rocce, allo stato vischioso e plastico, salgono, generando dei movimenti convettivi dal basso verso l'alto. In prossimità della crosta terrestre, questi materiali solidificano formando uno strato chiamato mantello rigido. Per compensare la nuova crosta così formata, un'altra farà ritorno, fondendo, nel mantello. Le forti tensioni provocate dalla risalita del materiale verso la superficie sono all'origine di quelle fratture attraverso le quali esce il magma, lungo i rift delle dorsali medio-oceaniche.

ERE GEOLOGICHE E TETTONICA A PLACCHE

La Terra non ha una struttura omogenea: la densità della crosta terrestre è di circa 2,7-2,8 g/cm3 e quella media del pianeta è di 5,52 g/cm3: dunque l'interno della Terra deve avere una densità ben maggiore dell'involucro esterno. La struttura interna della Terra ha una disposizione a strati, ha una crosta esterna solida di silicati, un mantello estremamente viscoso, un nucleo esterno liquido che è molto meno viscoso del mantello, e un nucleo solido. Con l'aumentare della profondità aumenta la temperatura, mediamente di 3°C ogni 100 metri; questo aumento rimane costante più o meno fino all'isoterma 1300°C, a profondità maggiori, nel mantello convettivo, la temperatura rimane quasi costante. Dal limite nucleo - mantello in giù la temperatura ricomincia ad aumentare fino a raggiungere i circa 6000°C nel centro del pianeta, ma gli elementi sono allo stato solido a causa della pressione.

Partendo dal nucleo centrale interno, che ha un raggio di circa 1200 km, si trova il nucleo esterno fino a circa 2300 km, una zona convettiva (mantello inferiore) dove lo spostamento di materia avviene per convezione, ovvero per movimenti del materiale fluido e caldo; poi vi è la zona di subduzione, il mantello superiore, l'astenosfera, la litosfera, la crosta oceanica e infine la crosta continentale.
L'astenosfera è una fascia superficiale del mantello terrestre, compresa tra i 100 e 300 km di profondità, in cui le rocce sono parzialmente fuse. È stata individuata con certezza sotto la crosta oceanica, mentre sotto la crosta continentale non è stata ancora individuata, ma si presume che si possa trovare a profondità maggiori. Molto spesso, soprattutto dopo lo sviluppo della teoria della tettonica globale, anziché distinguere tra crosta e mantello terrestre, si preferisce parlare di "litosfera", strato superficiale solido, rigido comprendente tutta la crosta e parte del sottostante mantello sino alla "astenosfera", allo stato plastico, viscoso, sulla quale la litosfera "galleggerebbe" mentre il mantello vero e proprio viene suddiviso in superiore e inferiore.

Il mantello terrestre nel suo complesso si estende da 35 km fino a una profondità di 2890 km, facendo di esso lo strato più spesso della Terra. È composto di rocce di silicati che sono più ricche in ferro e magnesio rispetto alla sovrastante crosta. Sebbene solido, le alte temperature del mantello fanno sì che i silicati siano sufficientemente deformabili, quindi esso può scorrere in tempi molto lunghi. La convezione del mantello si manifesta alla superficie attraverso i movimenti delle placche tettoniche. Il punto di fusione e la viscosità di una sostanza dipende dalla pressione a cui viene sottoposta. Poiché la pressione nel mantello aumenta al crescere della profondità, la parte inferiore del mantello scorre meno facilmente di quanto faccia la superiore.

La crosta si estende da 5 a 70 km in profondità ed è lo strato più esterno. Le parti più sottili sono formate dalla crosta oceanica composta di densa roccia formata da ferro e magnesio a base di silicati di alluminio. La crosta continentale è più spessa, meno densa ed è composta di rocce con feldspato e silice contenenti elementi leggeri come silicati di sodio, potassio e alluminio, come il granito.

La crosta terrestre non è unitaria, ma appare costituita da sette grandi zolle e alcune di minore dimensione, formate da crosta oceanica o continentale, tutte adagiate sul mantello plastico (astenosfera). La tettonica delle placche è il modello di dinamica della Terra su cui concorda la maggior parte degli scienziati che si occupano di scienze della Terra, secondo cui la Terra è divisa in una ventina di placche principali.
Le placche maggiori sono: Placca antartica, Placca sudamericana, Placca africana, Placca indo-australiana (Placca indiana + Placca australiana), Placca pacifica, Placca nordamericana e Placca euroasiatica.
Le placche minori principali sono: Placca di Nazca, Placca di Cocos, Placca caraibica, Placca Scotia, Placca Araba o Arabica, Placca delle Filippine, Placca Juan de Fuca e Placca anatoliana o anatolica.

Questa teoria spiega fenomeni che interessano la crosta terrestre quali l'attività sismica, l'orogenesi, la disposizione dei vulcani, la formazione delle fosse oceaniche e gli archi vulcanici, la distribuzione geografica delle faune e flore fossili durante le ere geologiche e i motivi per cui le attività vulcaniche e sismiche sono concentrate su determinate zone. La base da cui partire per la comprensione della tettonica è accettare che, in origine, il mantello fosse coperto da magma il quale incominciò a solidificarsi quando la roccia fluida raggiunse il livello di temperatura inferiore a quella di fusione a causa dell'assenza di sorgenti di calore capaci di mantenere le condizioni precedenti. Così gradualmente si formarono due super continenti che col progressivo raffreddamento e solidificazione del magma si sarebbero espansi ciascuno in direzione dell'Equatore, fino a unirsi scontrandosi formando un super continente, fratturatosi poi a sua volta a causa della riduzione del volume del magma sottostante, sia per la solidificazione, sia per la sua fuoriuscita attraverso i punti più sottili della crosta, i vulcani.

Sulla base di studi geofisici e petrologici si è riconosciuto che la crosta terrestre, insieme con la parte più esterna del mantello superiore, forma la cosiddetta litosfera, con uno spessore che va da 0 a 100 km per quella oceanica, raggiungendo un massimo di 200 km per quella continentale (in corrispondenza delle orogenesi). La litosfera è suddivisa in una decina di placche tettoniche (dette anche "zolle tettoniche") principali e più numerose altre micro placche; queste placche si possono paragonare a zattere che "galleggiano" sullo strato sottostante del mantello superiore, l'astenosfera.

Per effetto delle elevate temperature, pressioni e dei lunghi tempi di applicazione degli sforzi, l'astenosfera, pur essendo allo stato solido, ha un comportamento plastico, cioè si comporta come un fluido a elevata viscosità, i cui movimenti sono significativi su scala geologica, dell'ordine dei milioni di anni. Le zolle tettoniche si possono muovere sopra l'astenosfera e collidere, scorrere l'una accanto all'altra o allontanarsi fra loro. Per tale motivo, nel corso della storia della terra, l'estensione e la forma di continenti ed oceani hanno subito importanti trasformazioni.


Quando da una grande fenditura della crosta inizia ad uscire il magma, si forma una parte nuova di crosta: il materiale che defluisce, raffreddandosi sui due lati del rift, spinge nei due sensi la crosta precedentemente solidificata e il nuovo complesso si espande, dando origine ad un nuovo Oceano. È il caso dell'Atlantico, il cui inizio è da porsi a circa 175 milioni di anni fa e che si allarga di 5-10 cm ogni anno, allontanando i Continenti una volta uniti. Le dorsali sono un esempio di limite di zolle costruttivo e divergente.

Quando si scontrano due croste continentali, più leggere del mantello, non potendo rientrare nell'astenosfera, i materiali vengono compressi originando una fascia orogenetica a pieghe. Ne sono esempi i monti Urali e la catena dell’Himalaya. Parte del mantello rigido, compresso, può invece rientrare e fondere parzialmente.
Quando due zolle si scontrano, perché convergenti, parte della crosta viene distrutta, o meglio viene riassorbita dal mantello plastico. Nel primo caso vi può essere lo scontro di due croste oceaniche, simili alla composizione del mantello: una delle due croste si immerge sotto l'altra, lungo una linea detta di subduzione, rientrando nel mantello plastico fonde dando origine a magma, detto di tipo andesitico, che risale attraverso spaccature originando coni vulcanici in prossimità della fossa oceanica. Nel secondo caso si scontrano una crosta oceanica e una continentale più leggera: la crosta oceanica rientra nel mantello, fondendo parzialmente, lungo la linea di subduzione; quella continentale viene compressa dando origine ad una fascia orogenetica, cioè ad una catena a pieghe (ad esempio le catene occidentali americane).

Alcuni limiti di zolle si conservano e non subiscono distruzioni ma neppure ampliamenti: ciò avviene quando due zolle sono separate da una faglia, cioè una grande spaccatura della crosta lungo la quale scivolano i due blocchi. In queste regioni però si originano numerosi sismi che testimoniano il movimento in senso contrario delle zolle (esempio la faglia di San Andreas in California).

Accanto ai fenomeni che interessano i margini delle zolle, vi sono altri fenomeni che avvengono nell'interno delle placche, sia continentali sia oceaniche. La regione delle fosse dell’Africa orientale, conosciuta come Rift Valley, è un esempio di costruzione di nuova crosta: lungo la spaccatura doppia emerge in superficie il magma che, solidificando, si dispone sui due lati, allontanando i bordi della valle tettonica. È l'inizio della formazione di un nuovo oceano, ora ai suoi primi stadi, mentre il Mar Rosso, sempre posto nella Rift Valley, è in una fase più avanzata.

Un fenomeno che interessa aree centrali di zolla oceanica è quello di vulcani attivi, generalmente confinati lungo i bordi. L’esempio più grandioso è dato da un allineamento nel Pacifico, tra le Hawaii, le Midway, fino all’isola Meiji, presso la penisola del Kamcatka. Nell’area delle Hawaii vi sono i coni vulcanici più giovani (1-5 milioni di anni), alle Midway i cono più vecchi (20 milioni di anni), fino al più lontano e più antico di Meiji (70 milioni di anni). Questo fenomeno è originato da un “punto caldo” o "hot spot", cioè una fenditura dalla quale sale dal mantello del magma basaltico che origina il cono vulcanico. Mentre il punto caldo rimane fisso, si sposta, espandendosi, la crosta oceanica e così si forma poco alla volta un allineamento di vulcani, tutti originati nello stesso punto.

IL CASO ITALIA

La penisola italica che conosciamo oggi è il prodotto soprattutto dello scontro tra la placca o zolla Africana e quella Euro-Asiatica, scontro iniziato circa una settantina di milioni di anni fa e proseguito per tutto il Cenozoico, scontro che avviene anche ai nostri tempi. Il punto di contatto è segnato nelle valli che sono indicate, dal punto di vista geologico, con la linea Insubrica, la linea delle Giudicarie e la linea della Pusteria. I geologi precisano che tra le due placche, esiste una propaggine della placca africana denominata "Placca Adriatica" (o Microzolla Apula) che costituisce l'avampaese delle catene montuose che si sono strutturate ai suoi margini e che sono il Sudalpino a Nord, l'Appennino ad Ovest, le Alpi Dinariche ad Est e l'Arco Ellenico a Sud.

Il moto della microzolla verso nord è ben rappresentato nella fig.428. I terremoti superficiali delle zone appenniniche indicano che attualmente gli sforzi e gli spostamenti sono di compressione sia lungo il margine settentrionale della placca, sia ad est nel settore delle Dinaridi. Dal lato ovest si rileva compressione al fronte settentrionale Appenninico mentre si hanno fenomeni distensivi lungo tutta la catena montuosa Appenninica con moti ricollegabili ai fenomeni di assestamento. Il moto verso nord della zolla Adriatica è condizionato non solo dall'interazione con la placca Africana (che com'è noto spinge da sud) ma anche con quella della microzolla Egea che si muove, con elevate velocità, verso sud ovest. La microzolla Egea, costituisce parte del margine meridionale della microplacca Adriatica.

Gli ambienti morfologici qui descritti possono favorire od ostacolare l’insediamento. Quando la morfologia è aspra, le catene montuose presentano forti pendii. Quando le parti alte sono coperte da ghiacciai permanenti, l’uomo è assente oppure presenta densità basse e insediamenti concentrati: in questo caso le vallate, i terrazzi fluvio-glaciali, i versanti rivolti a Sud sono preferiti perché offrono le migliori condizioni.

In primo luogo le valli, anche in alta quota, permettono lo sviluppo dell’agricoltura e dell’allevamento di sussistenza. Le valli sono anche sfruttate per le vie di comunicazione: passo, valico, porta, sella sono i termini che indicano il punto di attraversamento delle catene. Alcuni di questi passaggi sono divenuti famosi nella storia, anche come porte attraverso le quali sono avvenuti importanti spostamenti di popolazioni: il passo Khyber, la porta di Zungaria, il Gran San Bernardo, Roncisvalle, ecc.

Accanto alle storiche strade vi sono ora linee ferroviarie, trafori autostradali che favoriscono i collegamenti internazionali, i commerci e il turismo, proprio delle regioni montane. Nelle alte vallate, accanto al turismo sciistico invernale, vi sono altre attività economiche che possono trattenere piccoli nuclei di popolazione: dighe e laghi artificiali atti alla produzione energetica, miniere per l’estrazione mineraria.

Nelle regioni di aspra morfologia, lungo i pendii scoscesi, nelle vallate dove più accentuato è stato il diboscamento, si possono verificare intensi fenomeni erosivi che mettono in moto movimenti franosi, assai temuti dall’uomo per le distruzioni arrecate alle abitazioni ed alle vie di comunicazione come pure alle varie forme di economia. Le regioni instabili della Terra, dove si verificano sismi distruttivi, a volte sono aree intensamente abitate: in questo caso si ricorre all’artificio delle costruzioni antisismiche, si ricostruisce dopo le distruzioni, raramente si abbandonano i siti più disastrati. Il rischio ambientale ha minor peso rispetto alle opportunità economiche offerte dal sito. Le stesse considerazioni possono essere fatte per le regioni vulcaniche.

In geofisica, i terremoti, detti anche sismi, sono vibrazioni o assestamenti della crosta terrestre, provocati dallo spostamento improvviso di una massa rocciosa nel sottosuolo. Tale spostamento è generato dalle forze di natura tettonica che agiscono costantemente all'interno della crosta terrestre provocando una lenta deformazione fino al raggiungimento del carico di rottura con conseguente liberazione di energia elastica in una zona interna della Terra detta ipocentro, localizzato al di sotto di fratture della crosta dette faglie; a partire dalla frattura creatasi, una serie di onde sismiche si propagano in tutte le direzioni dall'ipocentro, dando vita in superficie con il luogo posto sulla verticale dell'ipocentro, detto epicentro. La branca della geofisica che studia questi fenomeni è la sismologia.

Quasi tutti i terremoti che avvengono sulla superficie terrestre sono concentrati in zone ben precise, in prossimità dei confini tra due placche tettoniche dove il contatto è costituito da faglie: queste sono infatti le aree tettonicamente attive, dove le placche si muovono più o meno "sfregando" o "cozzando" le une rispetto alle altre, generando così i terremoti d'interplacca. Terremoti localizzati e di minor intensità sono registrabili in aree vulcaniche per effetto del movimento di masse magmatiche in profondità. Secondo il modello della tettonica delle placche il movimento delle placche è lento, costante e impercettibile, e modella e distorce le rocce sia in superficie sia nel sottosuolo. Tuttavia in alcuni momenti e in alcune aree, a causa delle forze interne tra le masse rocciose, tali modellamenti si arrestano e la superficie coinvolta accumula tensione ed energia per decine o centinaia di anni fino a che, al raggiungimento del carico di rottura, l'energia accumulata è sufficiente a superare le forze resistenti causando l'improvviso spostamento della massa rocciosa coinvolta, che in pochi secondi rilascia energia accumulata per decine o centinaia di anni, generando onde sismiche e il terremoto associato.

Un terremoto (o sismo) ha origine quando lo scontro tra due zolle crostali causa una vibrazione della crosta terrestre capace di sprigionare quantità elevatissime di energia. Sperimentalmente si osserva che la maggioranza dei terremoti, così come delle eruzioni vulcaniche, avviene lungo la cosiddetta cintura di fuoco del Pacifico, lungo le dorsali oceaniche e le zone di subduzione o di confine tra le placche tettoniche.
La sorgente del sismo è generalmente distribuita in una zona interna della crosta terrestre. Le onde elastiche che si propagano durante un terremoto sono di diverso tipo e in alcuni casi possono risultare in un movimento prevalentemente orizzontale (scossa ondulatoria) o verticale del terreno (scossa sussultoria). Le onde sono rilevabili e misurabili attraverso i sismografi, e visualizzabili su sismogrammi; l'elaborazione incrociata dei dati di più sismografi sparsi su un territorio a una certa distanza dal sismo consente di stimare l'epicentro, l'ipocentro e l'intensità del sismo; quest'ultima può essere valutata attraverso la Scala Richter, che misura la magnitudo, ovvero una stima dell'energia sprigionata da un terremoto nel punto della frattura della crosta terrestre, secondo i criteri indicati dal geofisico statunitense Charles Richter nel 1935.

I MEGA DISASTRI DEI SUPER-VULCANI E DELL'UNIVERSO

Nella storia più recente del nostro Pianeta, parliamo di periodi che vanno dalla comparsa dell'uomo, qualche milione di anni fa, si hanno le tracce di eruzioni grandiose, tanto che si parla di mega-vulcani o supervulcani, la cui attività ha influenzato fortemente la nostra storia.

Il lago Toba è un lago vulcanico di 100 km di lunghezza e 30 km di larghezza situato nella parte settentrionale dell'isola di Sumatra in Indonesia e vestigia di una teorizzata catastrofe naturale. Nel 1949 il geologo Rein van Bemmelen dimostrò che il lago Toba è il risultato di una caldera vulcanica, completamente ricoperta di ignimbrite. Ulteriori ricerche dimostrano che le ceneri di riolite che l'eruzione emise si trovano sparse in un raggio di 3.000 km. Esse interessano oltre all'isola di Sumatra anche la Malaysia e l'India inoltre se ne trovano anche sul fondo dell'oceano Indiano e nel Golfo del Bengala. L'eruzione del supervulcano viene fatta risalire a 70-78.000 anni fa. Essa è ritenuta una delle più catastrofiche degli ultimi 500.000 anni. Nella scala Volcanic Explosivity Index viene classificata con una magnitudo di 8. Secondo i ricercatori della Michigan Technological University, il volume del materiale eruttato era all'incirca di 2.800 km³ di cui circa 2.000 di ignimbrite e 800 di ceneri che seppellirono l'intera regione sotto numerosi metri di depositi. Si calcola che nella regione attorno al vulcano esse raggiunsero un'altezza superiore ai 400 metri e sedimenti di oltre 4 m sono presenti in molte regioni indiane.


L'eruzione ebbe luogo per alcune settimane e alla fine l'intera regione collassò lasciando un grande cratere che si riempì d'acqua e al centro si formò una nuova montagna che oggi raggiunge i 1.600 metri di altitudine e che forma l'isola di Samosir. Sicuramente un simile evento lasciò delle ferite tremende in tutto l'ecosistema mondiale del tempo. Molti organismi vennero spinti sull'orlo dell'estinzione e da studi sul mitocondrio umano alcune ricerche suggeriscono che circa 75.000 anni or sono la specie umana, presente allora in Africa e Vicino Oriente, fu ridotta a poche migliaia di individui.

Questa teoria per ora non appare in contraddizione con le datazioni matrilineari dell'Eva mitocondriale e, si ritiene, che sul gruppo possibile di 30 mila uomini rimasti, cacciatori e raccoglitori, si possa calcolare che vi fossero circa 5.000 donne in età fertile dalle quali discendiamo tutti noi oggi viventi, con geni molto simili in tutti i gruppi "razziali" presenti sulla Terra. Questo collo di bottiglia nella numerosità della popolazione umana spiega in parte la scarsa variabilità genetica nella nostra specie. La teoria della catastrofe di Toba sostiene che tra 75 000 e 70 000 anni fa l'esplosione di un supervulcano al di sotto del Lago Toba, rese ancora più rigido il clima del pianeta che già stava attraversando una glaciazione e che si protrasse per altri mille anni.

Il Mar Mediterraneo è sede di una delle più complesse attività tettoniche dell'intero Pianeta. Motore di tale forza è lo scontro tra due placche tettoniche: la Placca Euroasiatica a nord e la Placca Africana a sud. La complessità è data dal fatto che tra loro esistono altre placche minori. L'Arco Ellenico è una struttura tettonica di forma arcuata lunga circa 1.000 km che va dalle Isole Ionie all’Isola di Rodi. È formato da 3 distinti elementi: uno più esterno a sud composto da tre fosse oceaniche, uno intermedio formato da un arco insulare non-vulcanico (Creta), e uno a nord formato da un arco di isole vulcaniche, come Nisyros, Milos, Sousaki, Methana, tra le quali Tera o Santorini, con una caldera di 300m di altezza e una diametro di 11 km. A generare tale complessa struttura è stata la subduzione della Placca Africana, con movimento S-N, al ritmo di circa 10 mm/anno, sotto la microplacca Egea, che a sua volta si muove in direzione NE-SW, di circa 45 mm/anno. Queste tre fosse non sono il vero e proprio limite di placca, questo limite lo si ha più a sud sotto il crinale mediterraneo.Procedendo verso nord incontriamo l’ultimo elemento dell’Arco Ellenico, composto da alcuni apparati vulcanici, il più “famoso” è l'apparato di Santorini.

L'attuale forma di Santorini è da far risalire alla violentissima eruzione, una della più potenti degli ultimi 10.000 anni, avvenuta all'incirca intorno al 1600 a.C. che con la sua enorme forza svuotò interamente la camera magmatica situata sotto al vulcano e ne causò così il crollo quasi totale. Quel che oggi vediamo non è nient'altro che una enorme caldera a testimonianza di un’eruzione dall'indice di esplosività (VEI) pari a 6 o addirittura 7 (su una scala che va da 0 a 8). Tale apocalittico evento generò, oltre ad una ricaduta di ceneri e altro materiale piroclastico ad ampio raggio, anche uno o più tsunami con onde alte da 35 a 150 m che colpirono pesantemente la costa settentrionale di Creta. Al centro della caldera oggi sorgono alcuni isolotti (tra questi Palea Kameni e Nea Kameni) formati dai flussi lavici di eruzioni minori avvenute dal 1600 a.C. fino all'ultima del 1950.



Il nome antico dell’isola era Thíra, e così ancora si chiama il centro maggiore, posto sulla costa nord-occidentale. Le rocce vulcaniche più antiche sono datate a 2-1,5 milioni di anni fa (Pleistocene Inferiore). Nell'isola sono stati riconosciuti 3 cicli eruttivi, caratterizzati da colate laviche basaltiche che si alternano a prodotti piroclastici. Il secondo di questi cicli, risalente all’età del Bronzo, è quello durante il quale si formò l'enorme caldera (3500 anni anni fa) che portò allo sventramento dell'originario vulcano. Durante questo ciclo si verificarono uno o forse due terremoti e si ebbe il collasso della caldera responsabile della formazione di uno tsunami. Nei pressi del moderno villaggio di Akrotìri gli scavi hanno riportato alla luce i resti di un antico abitato distrutto intorno al 1650 a.C. da fenomeni vulcanici e sismici che decretarono la fine della civiltà minoica. Una prima distruzione sembra essere avvenuta nella media età del bronzo, e poi un terremoto distrusse la ricostruita Akrotiri proprio poco prima dell'eruzione del 1628 a.C. L'intervallo tra il terremoto e la seguente eruzione vulcanica deve essere stato di pochi mesi, visto che non è stato trovato nessun corpo all'interno delle case. Akrotiri venne inizialmente coperta da un primo strato di ceneri di pochi centimetri, che vennero poi fissati da una successiva pioggia, e a cui seguirono altri strati che coprirono definitivamente tutto il sito con metri di materiale lavico.

Molti studiosi hanno identificato proprio nell'eruzione minoica di Thera l'evento che ispirò Platone per la creazione del mito di Atlantide che sarebbe sprofondata "in un singolo giorno e notte di disgrazia" per opera di Poseidone. Comunque, nonostante Atlantide sia inventata di sana pianta, Platone deve pur essersi ispirato a qualche luogo e fatto storico per creare il suo mito, e l'eruzione del vulcano di Thera con la distruzione dell'isola è quella che meglio combacia con lo sprofondamento in mare in un solo giorno e notte di Atlantide. Anche la forma ad anelli concentrici descritta da Platone combacia con la morfologia di Santorini. Paleocastro, un piccolo villaggio situato all'estremo orientale dell'isola di Creta, fu distrutto nella stessa circostanza. A causa dell'eruzione di Santorini, l'intera regione fu ricoperta da uno strato di cenere e l'abitato fu inondato da uno o più tsunami, di almeno 9 m. che ridusse gli edifici alle fondamenta, mentre Cnosso, più all'interno, non subì l'effetto devastante dello tsunami, pur rimanendo danneggiato dal terremoto e coperto dalle ceneri di Tera.

Nell'area del disastro di Tera, vi è la presenza di un altro grande vulcano sottomarino, il Kolumbo, situato a circa 8 km a nord-est di Santorini. È il più grande di un insieme di 20 vulcani sottomarini che si estendono a nord-est dall'isola di Tera: ha un diametro di circa 3 km con un cratere di circa 1,5 km. Fu scoperto nel 1649 quando iniziò una serie di eruzioni di tipo esplosivo. L'eruzione si verificò quando il cono del Kolumbo raggiunse la superficie marina; flussi piroclastici raggiunsero le spiagge e i pendii di Santorini, causando la morte di settanta persone e di molti animali. Il collasso degli strati sovrastanti la camera magmatica, oltre a formare la caldera, provocò uno tsunami che arrecò danni a località distanti anche 150 km. Le parti più alte dell'orlo del cratere ora sono circa a 10 m. sotto il livello del mare.

Il Monte Pinatubo è un vulcano attivo presso l'isola di Luzón, nelle Filippine. Fino al 1991 la montagna appariva fortemente erosa e coperta da una densa foresta in grado di sostenere una popolazione indigena di Aeta costituita da migliaia di individui che avevano abbandonato la pianura sottostante già all'epoca della conquista spagnola delle Filippine nel 1565. L'eruzione del 1991, la prima dopo 5 secoli di inattività, fu la seconda più grande eruzione del XX secolo. Le previsioni dell'inizio dell'attività eruttiva si rivelarono esatte e decine di migliaia di persone furono evacuate dall'area circostante il vulcano salvando molte vite, ma l'area subì numerosi danni a seguito delle colate piroclastiche, il deposito delle ceneri, e in seguito dei Lahar, frane di cenere causate dalle piogge che rimuovevano le ceneri depositatesi. Gli effetti dell'eruzione furono avvertiti a livello planetario: nella stratosfera venne immessa un'enorme quantità di gas inferiore per volume solo all'eruzione del Krakatoa del 1883; l'aerosol atmosferico prodotto formò uno strato oscurante di acido solforico, la temperatura globale diminuì di mezzo grado Celsius e il buco dell'ozono crebbe sostanzialmente. L'enorme cratere formatosi con l'eruzione ha dato poi origine, tramite le precipitazioni atmosferiche, al lago omonimo, che con una profondità di 600 m è il più profondo delle Filippine.

Il Pinatubo fa parte dell'arco vulcanico di Luzon, una catena vulcanica posta lungo il margine Ovest dell'isola di Luzón, che prosegue geologicamente fino a Taiwan. Sono vulcani sottomarini formati dalla placca Euroasiatica che scivola lungo quella Filippina lungo la faglia di Manila verso ovest. Molto del terreno accidentato che circonda il vulcano attuale è il resto del Pinatubo "ancestrale". Questo vulcano potrebbe essere localizzato pressappoco nello stesso luogo dell'attuale monte e la cui attività sembra sia iniziata 1,1 milioni di anni fa. Numerose montagne vicine al moderno Pinatubo sono vecchie bocche vulcaniche del Pinatubo ancestrale formate da attività eruttive.

L'attività eruttiva del Pinatubo ancestrale era molto meno esplosiva del moderno Pinatubo e terminò probabilmente 45.000 anni fa. Dopo un lungo periodo di inattività il moderno Pinatubo nacque con eruzioni iniziate circa 35.000 anni fa, nascita che coincise con la maggiore eruzione esplosiva della storia che depositò materiale piroclastico spesso fino a 100 metri lungo i versanti della montagna. Il volume del materiale espulso potrebbe essere superiore a 25 chilometri cubici e il materiale rimosso dalla camera magmatica portò alla formazione di una grande caldera vulcanica. Numerose grandi eruzioni avvennero tra 17.000 e 2.300 anni fa. Ognuna di queste sembra essere stata molto grande eruttando più di 10 km cubici di materiali e coprendo larga parte dei dintorni con depositi piroclastici. Gli scienziati stimano che l'eruzione più recente, prima di quella del 1991, avvenne 500 anni fa e da questa il vulcano sia stato inattivo.

Il 16 luglio 1990 un terremoto di magnitudo 7,8 Richter colpì il centro di Luzón. L'epicentro era a 100 km nord-est del Pinatubo. Due settimane dopo, gli abitanti scoprirono che del vapore fuoriusciva dal vulcano. Il 2 aprile il vulcano si svegliò con un'eruzione lungo una fessura di 1,5 chilometri. La prima eruzione magmatica avvenne il 3 giugno e la prima grande esplosione del 7 giugno creò una colonna di ceneri alta 7 km. Il 12 giugno iniziò una nuova e più violenta fase dell'eruzione. Alcune ore dopo una grande esplosione di mezz'ora creò una colonna eruttiva che raggiunse i 19 chilometri; 14 ore dopo un'ulteriore eruzione scagliò ceneri a 24 km di altezza. Nella notte fra il 14 e il 15 giugno violenti terremoti di magnitudo compresa fra 4,8 e 5,6 preannunciarono la grande esplosione del 15 giugno che creò una caldera larga 4 chilometri e una colonna di cenere alta più di 30 chilometri. All'eruzione si aggiunsero altri fenomeni sismici e contemporaneamente si scatenò un violento tifone. Le vittime furono centinaia e centinaia di migliaia i profughi. Un'altra conseguenza di questa prima tremenda eruzione del Pinatubo fu un temporaneo assottigliamento della fascia di ozono registrato nell'emisfero settentrionale, provocato, sembra, dalle reazioni chimiche causate dalla nube di materiale emesso proprio dal vulcano.

Il Tambora è uno stratovulcano dell'isola di Sumbawa, situata nell'arcipelago indonesiano della Sonda. Il vulcano è conosciuto per la devastante eruzione del 1815, una delle poche così violente a memoria storica. Deve la sua origine alla subduzione della Placca australiana al di sotto della Placca della Sonda. Prima dell'eruzione l'edificio vulcanico era di dimensioni poderose, innalzandosi tra i 4 000 e i 4 300 m s.l.m. e rendendosi all'epoca uno dei rilievi più alti dell'arcipelago indonesiano. Il Tambora era la 15ª montagna più alta al mondo per prominenza, nonché il punto più alto di un'isola in assoluto. Oggi la montagna non supera i 2 850 m s.l.m.. Un terzo dell'altezza originaria è andato perduto a causa dell'evento eruttivo del 1815, e al suo posto esiste un'enorme caldera di 6-7 km di diametro. In quell'occasione la cenere vulcanica ricoprì Borneo, Molucche e Giava e provocò devastanti tsunami. Nell'intera Indonesia le vittime ammontarono a 117.000. Il totale dei morti in tutto il pianeta a causa degli sconvolgimenti climatici che seguirono, compreso l'anno senza estate, supera le 200.000 unità.


L'eruzione del vulcano indonesiano Krakatoa del 1883 ebbe due fasi eruttive: la prima il 20 maggio e l'ultima fase eruttiva 21 ottobre. L'eruzione fu violentissima e la sua fase terminale parossistica ebbe luogo nell'agosto del 1883. Fu una delle maggiori eruzioni vulcaniche avvenute in tempi storici: sviluppò una potenza di 200 megatoni, espellendo circa 21 chilometri cubi di roccia, cenere e pietra pomice, generando un boato tra i più forti mai registrati dall'essere umano. L'esplosione del cataclisma fu distintamente udita fino in Australia, nell'isola Mauritius lontana 4800 km, e il riverbero delle onde atmosferiche fu avvertito in tutto il mondo. Circa 36.000 persone morirono e molte migliaia furono ferite dall'eruzione e a causa dello tsunami che seguì la tremenda esplosione, spazzando via numerosi villaggi nelle isole di Giava e Sumatra: 165 villaggi vennero distrutti e 132 gravemente danneggiati. Altre 1.000 persone morirono per gli effetti dei fumi vulcanici e della cenere. L'eruzione del 1883 distrusse i due terzi del territorio che allora era l'isola di Krakatoa.


L'eruzione iniziò con emissioni di vapore e ceneri dal cono del Perboewatan, che raggiunsero un'altezza di quasi 11 chilometri. Nel corso dei mesi successivi il vulcano continuò ad eruttare, e nelle acque dello stretto della Sonda furono visti galleggiare blocchi di pomice. L'11 agosto ebbe inizio un'eruzione di più ampia portata, con una colonna eruttiva carica di cenere proveniente da 11 aperture. Il 24 agosto l'eruzione si intensificò; il culmine del cataclisma iniziò il 26 agosto: le nuvole di cenere generate dall'eruzione raggiunsero un'altezza di 36 km e si verificò il primo tsunami. Il 27 agosto altre eruzioni e l'ultima di queste aprì delle fessure nella roccia del cono e in questo modo l'acqua del mare si riversò nella camera magmatica, vaporizzandosi e provocando l'esplosione che distrusse gran parte dell'isola. Le onde d'aria generate dall'esplosione "viaggiarono" sette volte intorno al mondo e il cielo si oscurò per i giorni successivi. L'eruzione generò tramonti spettacolari di colore rosso in tutto il mondo per diversi mesi successivi, a causa del fatto che la luce solare si rifletteva sulle particelle di polvere sospese nell'aria, eruttate dal vulcano nell'atmosfera, e la temperatura media terrestre si abbassò.

La grande caldera di Yellowstone (Yellowstone National Park) si trova nell'estremo settore nord-occidentale dello Stato del Wyoming e sconfina, per un piccolo tratto, negli Stati del Montana e dell'Idaho, occupando un'ampia zona delle Montagne Rocciose. Il nome Yellowstone (pietra gialla) deriva dai fenomeni vulcanici attivi e la pietra gialla probabilmente deriva dallo zolfo presente in zona; è il nucleo centrale del Greater Yellowstone Ecosystem, uno dei più grandi ecosistemi intatti della zona temperata rimasto sulla Terra, oltre ad essere il più antico Parco nazionale del mondo (fondato nel 1872 durante la presidenza di Grant) e la più grande area protetta statunitense.

Il parco si estende per 8.983,17 km² su una serie di altopiani che hanno un'altitudine media di 2 400 m s.l.m. La zona, coperta da piane erbose e ampie foreste, è attraversata da diversi corsi d'acqua, il più lungo dei quali è il fiume Yellowstone, da cui il parco prende il nome, che lo attraversa totalmente da sud a nord per poi gettarsi nel lago omonimo immettendosi successivamente in un profondo canyon. Il parco è diviso in cinque regioni: la Mammoth Country, un'area termale; il Roosevelt Country, un paesaggio di cervi wapiti e bisonti; il Geyser Country, con l'Old Faithful, il geyser più famoso del mondo, piscine naturali di acqua calda solforosa; il Canyon Country con il Grand Canyon di Yellowstone; e il Lake Country, la zona attorno al lago Yellowstone e la regione con la maggior concentrazione di animali selvatici.

Il parco è celebre per i numerosi geyser (oltre 300), le 10 000 sorgenti calde (200 °C) e altre zone geotermiche. Tutte queste attività sono residuo dell'intensa attività vulcanica e dei relativi sommovimenti che portarono alla formazione della barriera delle Montagne Rocciose centrali. Secondo uno studio del Dipartimento di Geologia e Geofisica dell'Università dello Utah sotto il parco di Yellowstone, ad una profondità di 14.000 m, si nasconde un "supervulcano" di 75 km per 55 km circa. Pur non essendoci dati sufficienti per prevedere una eruzione, si ritiene che questa avverrà in un futuro più o meno prossimo, con possibili effetti catastrofici anche a livello globale". Molti ritengono la sua capacità distruttiva simile a quella del Toba. Yellowstone ha già eruttato due volte, con cicli di circa 600.000 anni e l'ultima è stata 650.00 anni fa con emissione di gas sulfurei tossici che hanno distrutto ampie regioni del Nord-America, provocando cambiamenti climatici per centinaia di anni a livello globale.



L'origine di queste manifestazioni geotermiche si deve all'incontro fra l'acqua proveniente dalle precipitazioni che filtrano dal terreno e le roventi rocce sottostanti che raggiungono temperature dell'ordine di 260°C: compressa e sottoposta a pressione elevata, l'acqua non riesce a raggiungere il punto di ebollizione e neppure a evaporare, e cerca canali di risalita. Se la pressione è bassa, esce in rivoli termali arricchita di sostanza minerali, ma se trova sbocchi improvvisi può eruttare con violenti getti dal terreno. I geyser raggiungono nel parco la più alta densità al mondo, i più grandi emettono getti di vapore a intervalli regolari che arrivano fino a 50 m. Il geyser più noto è senz'altro l'Old Faithful (il "Vecchio Fedele") che i turisti possono osservare quando emette getti di vapore ogni 96,5 minuti (si ritiene sia attivo ininterrottamente da tre secoli). Le sorgenti calde sono ancora più numerose, dell'ordine delle decine di migliaia, e l'acqua fuoriuscita da molte di queste è ricca di minerali a base di calcio, magnesio e silicati, che creano nei terreni attorno coni e terrazzi. Nel 1988, dopo un'estate molto secca e arida, un grandissimo incendio, innescato in modo naturale da un fulmine, distrusse quasi il 36 % del parco. Incendi simili sono tipici dell'ecosistema di Yellowstone e si ripetono ogni 200 - 300 anni circa.

Il nostro Pianeta non è isolato nell'Universo ma, oltre al Sole e alla Luna, ha avuto in passato incontri più o meno disastrosi con comete, asteroidi di grandi dimensioni e meteore, in gran parte così piccole da bruciare a contatto con la nostra atmosfera. Noi esaminiamo un caso ampiamente studiato dai geologi che hanno trovato le prove di questo mega disastro.

Con l'espressione limite K-T si indica il passaggio, nelle successioni stratigrafiche, tra Cretaceo e Cenozoico, datato a 65,95 milioni di anni. La lettera K è l'abbreviazione normalmente usata per il Cretaceo, mentre la T fa riferimento all' Êra Terziaria. In alcuni affioramenti tale passaggio è marcato dalla presenza di un livello, avente spessore massimo di un centimetro, che contiene una notevole quantità di iridio e di altri metalli solitamente rari in natura, ma assai comuni nelle meteoriti. In Italia è possibile osservare il limite K-T in varie località, tra cui Gubbio e il Monte Conero.

Nel 1980 un gruppo di ricerca guidato dal fisico Luis Álvarez, rilevò nei sedimenti di molte parti del mondo relativi alla transizione tra l'ultimo periodo del Mesozoico e l'inizio del Terziario, una concentrazione di iridio tra 30 e 130 volte maggiore del normale. L'iridio è normalmente piuttosto raro nella crosta terrestre in quanto è precipitato con il ferro nel nucleo terrestre nelle prime fasi di formazione della Terra. È invece abbondante negli asteroidi e nelle comete e ciò condusse il gruppo di Álvarez ad ipotizzare che la traccia recasse testimonianza dell'impatto tra un asteroide di almeno 10-12 km di grandezza (e una energia pari a 190.000 miliardi di tonnellate di TNT) e la Terra, che avrebbe determinato la transizione, anche conosciuta come "estinzione dei dinosauri". L'idea di un impatto astronomico era già stata proposta, ma senza averne rilevato le tracce ed anche Álvarez non aveva indicato alcun possibile sito per l'impatto. Era stato tuttavia calcolato che l'impatto avrebbe dovuto condurre alla formazione di un enorme cratere.



Ricerche successive identificarono nel 1990 il cratere di Chicxulub sulla costa dello Yucatán, in Messico, come quello corrispondente alle indicazioni di Álvarez; questo cratere ha infatti un diametro di circa 180 chilometri, in linea con i calcoli precedenti. La forma e la localizzazione del cratere indicano altre cause di devastazione oltre alla nube di polveri. L'impatto dell'asteroide sulla costa deve aver provocato giganteschi tsunami, testimoniati da numerose tracce nella costa Caraibica e nell'est degli Stati Uniti. L'asteroide impattò in uno strato di gesso (solfato di calcio) che provocò un aerosol di anidride solforosa che oscurò la luce del Sole, provocò ingenti piogge acide che risultarono letali per la vegetazione, il plancton e gli organismi che costruiscono un guscio calcareo come i molluschi. L'emissione di polvere e particelle provocò cambiamenti climatici simili all'inverno nucleare che vide la superficie della Terra totalmente coperta da una nube di polvere per molti anni, variando il clima terrestre con un raffreddamento globale del Pianeta e un lungo inverno. Si calcola che ci vollero più di dieci anni perché la mortale miscela di gas si dissolvesse. Il sottile strato di argilla presente negli affioramenti corrispondenti al limite K-T, confermerebbe la teoria per la quale non solo i dinosauri, ma il 70% di ogni forma di vita, si estinsero in quel periodo in seguito ad una catastrofe globale causata da una collisione di un meteorite con la Terra, di cui l'iridio e gli altri elementi rari sarebbero una testimonianza.
Oltre al grande cratere di Chicxulub, ci sono numerosi altri crateri che si sono formati all'epoca della transizione K-T. Questo suggerisce la possibilità di una serie di impatti multipli contemporanei, derivanti forse dalla frammentazione di un asteroide. Esempi di crateri di questo periodo sono il cratere Boltysh, in Ucraina, con un diametro di 24 km e un'età stimata a circa 65 milioni di anni, il cratere Silverpit, nel Mare del Nord, con un diametro di 20 km e un'età di 60-65 milioni di anni e il cratere di Shiva, in India, ovale, con gli assi di 600 e 400 km e un'età di 60-65 milioni di anni. Il complesso di Shiva avvalora la teoria che l'estinzione K-T sia stata causata da un asteroide massiccio che si è frammentato ed ha colpito la Terra in diverse località. Questa teoria è conosciuta come la Teoria dell'impatto multiplo.

ALTRI FENOMENI NATURALI DI GRANDE PERICOLOSITÁ

Accanto alle eruzioni vulcaniche e ai forti terremoti, vi sono altri fenomeni naturali che molte volte provocano situazioni disastrose per intere popolazioni, come i tornado, i mega incendi di vaste superfici, le inondazioni provocate da copiose e violente precipitazioni, le sempre più frequenti tempeste di sabbia, i mega tzunami, e le grandi valanghe.

Un tornado è un violento vortice d'aria che si origina alla base di un cumulonembo e giunge a toccare il terreno. È un fenomeno meteorologico molte volte altamente distruttivo. I tornado sono associati quasi sempre a temporali estremamente violenti (supercelle), e possono percorrere centinaia di chilometri e generare venti fino a 500 km/h. Il diametro della base di un tornado varia dai 100 ai 500 metri, ma in casi eccezionali sono stati registrati tornado con diametro di base superiore a 1 km ad esempio l'EF5 di Oklahoma City. L'altezza di una tromba d'aria può variare tra i 100 e i 1000 metri, in relazione alla distanza tra suolo e base del cumulonembo. La distruttività di un tornado è calcolata in base alla sua durata, velocità e intensità dei venti. Quelli più distruttivi vengono generati dalle supercelle, cumulonembi di enorme intensità che si sviluppano in particolare in alcune zone degli Stati Uniti , dove le condizioni atmosferiche sono così intense (vento, forti correnti a getto in quota, contrasto termico elevato tra masse d'aria coinvolte) da generare tempeste di estrema potenza. Durano mediamente dai 5 ai 15 minuti, ma in alcuni casi, possono durare anche più di un'ora.

La velocità di spostamento è variabile durante il percorso ed è compresa tra 30 e 100 km/h. La classificazione dei tornado avviene in base alla rilevazione visiva dei danni causati secondo la Scala Fujita avanzata, dal nome del professore dell'Università di Chicago che l'ha ideata nel 1971. Come per i terremoti con la Scala Mercalli la suddivisione avviene per gradi di distruttività del fenomeno. A ogni grado Fujita corrisponde un livello di distruttività. Si parte dall'EF0 (raffiche da 105–137 km/h) che può danneggiare i rami degli alberi, sollevare le tegole dei tetti, fino ad arrivare all'EF5 (>322 km/h) che rade al suolo ogni cosa che trova sul suo cammino fino a sradicare le fondamenta di case e edifici. In particolare, per la caduta di pressione atmosferica che viene a verificarsi durante il passaggio di un tornado violento, le strutture chiuse, per la differenza barica con l'esterno, esplodono letteralmente. Le trombe d'aria più frequenti sono quelle comprese tra le classi EF0 e EF1, solo il 5% delle trombe d'aria è classificato come forte. Le trombe d'aria devastanti (EF4-EF5) coprono una percentuale compresa tra 1% e lo 0,1%, sono cioè sono molto rare.

Tsumani: si tratta di una serie di onde che si generano in seguito a movimenti improvvisi del fondale marino dovuti a terremoti, eruzioni vulcaniche sottomarine o frane. Quelli più devastanti sono provocati da forti terremoti generati da spostamenti verticali della crosta terrestre lungo faglie e bordi della piattaforma oceanica. Questi maremoti distruggono i centri abitati e i loro effetti si risentono soprattuttosu tutto il bacino dell'Oceano Pacifico. Uno di questi si verificò il 22 Maggio 1960 e portò morte e distruzione sulle coste del Pacifico dal Cile alle Hawaii e dal Giappone alle Filippine. Lo Tsunami si propaga dall'Epicentro in tutte le direzioni, ma con energia maggiore perpendicolarmente alla linea di frattura che ha generato il terremoto. In oceano aperto con alte profondità, la velocità varia tra i 500 e i 1000 km/ora. La distanza massima tra due creste d'onda può variare tra i 500 e i 650 km. Tra il passaggio di una cresta e la successiva intercorrono tra 10 e 45 minuti. Il movimento può continuare per ore e non è detto che la prima ondata sia la più intensa. L'altezza delle onde in oceano aperto è di soli 30- 60 cm e possono passare inosservate anche da barche e navi. Risultano ben visibili solo quando la velocità di propagazione è particolarmente forte in una direzione rispetto alle altre.

La forza e la potenza dello Tsunami deriva dal fatto che si tratta di onde che interessano l'intera colonna d'acqua, dalla superficie al fondale. Quando lo Tsumani raggiunge la costa, la velocità delle onde diminuisce e l'altezza aumenta. Può formarsi un vero e proprio muro d'acqua con altezze che facilmente superano i 10 metri. L'onda più alta di cui si ha notizia era di 60 metri e si abbattè sulla Baia di Lituya in Alaska nel 1958. Il primo segnale dell'arrivo di uno Tsunami è il risucchio dell'acqua verso il largo o il lento innalzamento del livello dell'acqua che continua per alcuni minuti. Dal 1900 al 2000 se ne sono verificati 796 nel Pacifico. Solo 9 hanno causato devastazioni estese a tutto il Pacifico. Il 17 % degli Tsunami si genera vicino al Giappone, altri lungo le coste del Sud America, dell'Indonesia, della Kamchatka, delle Filippine, dell'Alaska e delle Hawaii.

Il 26 dicembre 2004 si è verificato un terremoto di magnitudo 9.0 circa della scala Richter con epicentro in mare a NW di Sumatra. A seguire si è formato uno Tsunami devastante che ha interessato tutte le coste del Pacifico e dell'Oceano Indiano, provocando 250 mila vittime.
Negli ultimi 100 anni, i terremoti di intensità simile sono stati solo 2: Alaska 1964 9.2, e Cile 1960 9.5 Richter.

FIUMI, LAGHI, GHIACCIAI

Le acque superficiali non esistono da sempre: le ipotesi più accreditate dicono che fiumi e laghi si sono formati gradualmente tra 500 e 450 milioni di anni fa. In questo lasso di tempo anche la vita vegetale ed animale usciva dai mari e si trasferiva in parte sulla terra ferma, in parte in ambienti di acqua dolce, cioè con una concentrazione di sali minore rispetto ai mari (di solito inferiori al 3,4% di salinità).
Che cosa sono i laghi, i fiumi e i ghiacciai? Sono, in linea generale, una parte del ciclo dell’acqua. L’acqua presente sul pianeta, dopo un lungo processo di costituzione, è in linea di massima costante, ma viene riciclata continuamente, passando dagli Oceani e dalla terra ferma nell’atmosfera dalla quale ritorna, con le precipitazioni, o direttamente ai mari (7/10 della superficie terrestre), o attraverso un complesso percorso sulla terra ferma. Una parte viene per un certo tempo trattenuta (ghiacciai e depositi sotterranei, fenomeni carsici, falde), ma ritornerà in circolo in un dato periodo. È questo un grande sistema chiuso.

Motore del ciclo dell’acqua è la radiazione solare che provoca l’evaporazione, innescando il sistema che movimenta annualmente 360 mila miliardi di tonnellate di acqua che ritorneranno al mare. L’acqua non assorbita dai terreni scorre in superficie per andare, seguendo le pendenze e lungo un percorso che minimizza gli ostacoli, fino al mare, costituendo i ruscelli, i torrenti, i fiumi, le paludi e gli stagni. Se un qualche ostacolo è presente lungo il piano che porta al mare, allora si possono fermare le acque, originando i laghi. L’insieme dei vari corsi d’acqua costituisce la rete idrografica; il bacino idrografico è l’area che scarica le acque in un singolo sistema idrografico.

La linea che separa i diversi bacini idrografici è chiamata spartiacque. Il profilo lungo di un fiume, cioè una sezione rettilinea dalla sorgente alla foce, mette in evidenza le varie pendenze (cioè il gradiente): più accentuato è il gradiente, più forte è la capacità di erosione delle acque. Quando si riduce la pendenza, inizia la fase di deposito dei materiali solidi trasportati, cioè la sedimentazione: prima gli elementi di maggiore dimensione e peso, poi quelli fini e leggeri. Il colore delle acque evidenzia il fenomeno del trasporto del materiale e ci informa del tipo di materiale trasportato.


Se lungo il percorso del fiume si incontrano rocce di maggior resistenza, si può originare una cascata. Quando l'erosione avrà eliminato buona parte del gradino, all’origine della cascata, allora si potrà formare una rapida; più rapide danno origine alla cateratta.
Una sezione trasversale di un fiume, in qualsiasi punto, è chiamata profilo di traverso. La quantità di acqua che passa da una sezione di traverso in un dato tempo viene chiamata portata del fiume ed è indicata in m³/sec. I fattori della portata sono soprattutto la distribuzione stagionale delle piogge e l'andamento delle temperature: se quelle alte accentuano l'evaporazione o determinano lo scioglimento della neve e del ghiaccio, le basse temperature fanno gelare i rifornimenti (e le scorte) di acqua. Un fattore che partecipa alla portata è il carico, cioè il materiale, precedentemente eroso, che viene trasportato dalle acque per mezzo della saltazione (movimento a salti del materiale solido lungo il letto del fiume), in soluzione (materiali sciolti in acqua), in sospensione (i moti turbolenti del fiume impediscono alle parti minuscole di depositarsi). La quantità del carico dipende dalla portata, dalla velocità dell'acqua (cioè dalla pendenza), dalla sezione trasversale del fiume: una sezione larga e poco profonda è tipica di fiumi con debole corrente, cioè con acque che scorre lentamente; una sezione stretta e profonda indica una corrente più forte. Le correnti più veloci trasportano di più.

Il materiale trasportato è quello che scivola dalle pareti delle montagne nei torrenti e quello che il corso d’acqua scava per proprio conto. Gli agenti atmosferici contribuiscono all'azione demolitoria attraverso un'azione meccanica (il gelo frantuma la roccia, come le forti escursioni termiche) mentre le piogge leggermente acide svolgono un'azione di erosione chimica (corrosione). A questa degradazione meteorica delle rocce, si aggiunge quella di origine biologica. I detriti di roccia e il terreno scivolano nel fiume, specie a causa dell'acqua piovana o per gravità, e con le acque svolgono un’azione di erosione meccanica (roccia contro roccia): questo processo fisico è detto corrasione, mentre l'effetto di usura delle pareti rocciose è l'abrasione. In fine il fiume trasporta il materiale prodotto dalla degradazione e dall'erosione: questi tre momenti sono alla base del modellamento della morfologia della superficie terrestre.

L'ultima fase dell'azione dei corsi d'acqua è il deposito del materiale. Ciò avviene quando cala la velocità (la corrente) o la portata del fiume (magra), cioè il volume d'acqua, quando diminuisce la pendenza, quando entra in un lago, quando si allarga il letto del fiume e si abbassa verso la foce. Il deposito origina le pianure alluvionali, gli argini naturali, le ramificazioni terminali, a volte il cambiamento di percorso, i delta (le maree non sono in grado di asportare tutto il materiale depositato alla foce). Se il flusso e il riflusso di marea asportano tutto il materiale depositato, la foce del fiume ha una forma a V e si chiama estuario.

Le pianure, soprattutto quelle costituite dai sedimenti alluvionali dei fiumi, sono gli ambienti morfologici più favorevoli all’insediamento perché sono facilitate le attività umane: agricoltura, vie di comunicazione e commerci, attività industriali, costruzione di villaggi e città. Quando le pianure giungono al mare vengono favoriti i collegamenti marittimi, i commerci, lo sfruttamento delle risorse dei mari (pesca), il turismo. Pianure, regioni fluviali e coste, pur con il 10% della superficie terrestre, sono le aree più intensamente abitate dove si concentra la maggioranza assoluta dell’umanità.

Mentre i fiumi vengono distinti per la portata, la lunghezza o il regime, i laghi, generalmente, sono classificati in base all’origine. Le conche colmate dalle acque di un lago possono essere state scavate dai ghiacciai, soprattutto quelli delle glaciazioni quaternarie: si hanno così i laghi glaciali di circo, terminali, allo sbocco delle valli glaciali, quelli morenici, i laghi a nastro lungo strette valli scavate dai ghiacciai.


Nelle fosse tettoniche, come la Rift Valley africana, sul fondo della valle sprofondata si raccolgono le acque di precipitazione in laghi generalmente allungati e profondi come il Turkana, il Tanganika, il Malati o il russo Bajkal, tutti laghi tettonici.
Tipici delle regioni vulcaniche sono i laghi vulcanici che occupano un antico cratere o una caldera, come il lago di Bolsena, di Vico o di Bracciano.
A volte sono smottamenti del terreno o frane di materiale roccioso a ostacolare il deflusso delle acque di un fiume: si formano i laghi di sbarramento naturale (da non confondere con i numerosi laghi artificiali originati da dighe costruite dall’uomo).
Numerosi sono i laghi costieri: l’accumulo di materiale sabbioso, argilloso o ghiaioso in lunghi cordoni, a causa del moto ondoso, delle correnti marine, può isolare parte del terreno dal regolare deflusso delle acque piovane verso il mare.
L’ultima tra le principali categorie è quella rappresentata dai laghi relitti o di conche interne: sono esempi il Balaton, il lago d’Aral, il Trasimeno.
Sono invece residuo di un antico mare il Caspio, il Mar Nero e il Mediterraneo.

L'êra glaciale ha avuto luogo in periodi di clima più freddo dell'attuale. La neve cominciò ad accumularsi perché le estati erano piuttosto fresche e non smaltivano la neve caduta nell'inverno precedente. Col passare del tempo, il peso delle successive nevicate trasformò la neve in ghiaccio e, a causa della gravità, il ghiaccio cominciò a scorrere verso il basso, lungo le valli, originando i ghiacciai vallivi. Con il ghiaccio scende a valle anche il materiale roccioso delle pareti, frantumato dal gelo. Nel loro movimento i ghiacciai svolgono un'azione di abrasione sul fondo e sulle pareti della valle chiamata esarazione. Se invece il ghiaccio di fondo si scioglie per la pressione nuovamente gela, allora può strappare letteralmente frammenti di roccia. L'area dove si accumula la neve che si trasforma in ghiaccio e dove nasce un ghiacciaio vallivo si chiama circo.

Le asperità del terreno e la variazione della sezione della valle, come il cambiamento di pendenza del piano di scorrimento, provocano la formazione di spaccature nella parte superficiale del ghiacciaio: sono i crepacci. L'escavazione glaciale forma delle valli a U, con il fondo piatto e le pareti levigate, speroni troncati e valli laterali sospese. Ai lati e alla fine del ghiacciaio si accumulano i materiali rocciosi trasportati: sono le morene laterali e frontali. Il materiale morenico può essere trasportato anche sulla superficie del ghiacciaio; questo a volte entra nei crepacci e aumenta la capacità di abrasione. Al termine, dalla bocca del ghiacciaio esce il torrente con le acque di fusione, ricche di materiale di piccole dimensioni che dà il colore grigiastro alle acque.

Tre casi in cui si hanno in Italia forti legami tra ecosistemi che si sono formati grazie alle vicende orogenetiche del passato e che hanno e hanno avuto importanza per l'uomo. Il primo caso è la formazione della Pianura Padano e il fenomeno della subsidenza. La subsidenza è un lento sprofondamento del fondo di un bacino marino o di un'area continentale. Il fenomeno è particolarmente evidente nelle aree di geosinclinale dove l'attiva sedimentazione ha prodotto imponenti serie detritiche che hanno poi subito un lento abbassamento per costipazione dei sedimenti o per abbondanti e ripetuti prelievi di acque sotterranee delle varie falde per consumi crescenti a fini domestici, industriali e agricoli ma anche perchè l'uomo ha estratto petrolio e gas dal terreno diminuendo la pressione dei fluidi interstiziali residui.
Gli altri due casi sono dovuti a insediamenti umani: per Novara, la presenza della collinetta formatasi per effetto del dilavamento dei depositi pliocenici ad opera di correnti torrentizie durante le fasi interglaciali più recenti, mentre attorno dominavano zone paludose; per Roma, l'erosione del Tevere e delle sue esondazioni che hanno isolato materiali di origine vulcanica più duri formando numerose collinette, i famosi colli storici su cui sorse la città.

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