Planet Earth: fatti sul nostro pianeta natale

La Terra, la nostra casa, è il terzo pianeta dal sole. Mentre gli scienziati continuano a cercare indizi sulla vita oltre la Terra, il nostro pianeta natale rimane l'unico posto nell'universo in cui abbiamo mai identificato organismi viventi.

La Terra è il quinto pianeta più grande del sistema solare. È più piccolo dei quattro giganti gassosi Giove, Saturno, Urano e Nettuno ma più grande degli altri tre pianeti rocciosi, Mercurio, Marte e Venere.

La Terra ha un diametro di circa 8.000 miglia (13.000 chilometri) ed è per lo più rotonda perché la gravità generalmente attira la materia in una palla. Ma la rotazione del nostro pianeta natale fa sì che venga schiacciato ai suoi poli e gonfio all'equatore, rendendo la vera forma della Terra uno "sferoide oblato".

Il nostro pianeta è unico per molte ragioni, ma la sua disponibilità di acqua e ossigeno sono due caratteristiche distintive. L'acqua copre circa il 71% della superficie terrestre, con la maggior parte di quell'acqua situata negli oceani del nostro pianeta. Circa un quinto dell'atmosfera terrestre è costituito da ossigeno, prodotto dalle piante.

L'orbita del pianeta Terra attorno al sole

Mentre la Terra orbita attorno al sole, il pianeta ruota simultaneamente attorno a una linea immaginaria chiamata asse che corre attraverso il nucleo, dal Polo Nord al Polo Sud. La Terra impiega 23.934 ore per completare una rotazione sul proprio asse e 365.26 giorni per completare un'orbita attorno al sole, i nostri giorni e anni sulla Terra sono definiti da queste rotazioni.

L'asse di rotazione terrestre è inclinato rispetto al piano dell'eclittica, una superficie immaginaria attraverso l'orbita del pianeta attorno al sole. Ciò significa che gli emisferi settentrionale e meridionale a volte punteranno verso o lontano dal sole a seconda del periodo dell'anno, e questo cambia la quantità di luce ricevuta dagli emisferi, con conseguente cambiamento delle stagioni.

La Terra orbita attorno al sole all'interno della cosiddetta " zona Riccioli d'oro", dove le temperature sono giuste per mantenere l'acqua liquida sulla superficie del nostro pianeta. L'orbita terrestre non è un cerchio perfetto, ma piuttosto un'ellisse leggermente ovale, simile alle orbite di tutti gli altri pianeti del nostro sistema solare. Il nostro pianeta è un po' più vicino al sole all'inizio di gennaio e più lontano a luglio, sebbene questa vicinanza abbia un effetto molto minore sulle temperature che sperimentiamo sulla superficie del pianeta rispetto all'inclinazione dell'asse terrestre.

Statistiche sull'orbita terrestre, secondo la NASA:

  • Distanza media dal sole: 92.956.050 miglia (149.598.262 km)
  • Perielio (approccio più vicino al sole): 91.402.640 miglia (147.098.291 km)
  • Afelio (la distanza più lontana dal sole): 94.509.460 miglia (152.098.233 km)
  • Durata del giorno solare (singola rotazione sul proprio asse): 23.934 ore
  • Durata dell'anno (singola rivoluzione intorno al sole): 365,26 giorni
  • Inclinazione equatoriale all'orbita: 23,4393 gradi

I pianeti del sistema solare seguono diverse linee di orbita attorno al sole. (Credito immagine: Getty)

Formazione e sviluppo della Terra

Gli scienziati ritengono che la Terra si sia formata all'incirca nello stesso periodo del sole e di altri pianeti circa 4,6 miliardi di anni fa, quando il sistema solare si è fuso da una gigantesca nuvola rotante di gas e polvere nota come nebulosa solare. Quando la nebulosa è collassata sotto la forza della propria gravità, ha ruotato più velocemente e si è appiattita in un disco. La maggior parte del materiale in quel disco è stato poi tirato verso il centro per formare il sole.

Altre particelle all'interno del disco si sono scontrate e si sono attaccate insieme per formare corpi sempre più grandi, inclusa la Terra. Gli scienziati pensano che la Terra sia nata come una massa rocciosa senz'acqua.

"Si pensava che a causa di questi asteroidi e comete che volano in giro in collisione con la Terra, le condizioni sulla Terra primordiale potrebbero essere state infernali", ha detto in precedenza a This Web.com Simone Marchi, uno scienziato planetario del Southwest Research Institute di Boulder, in Colorado.

Tuttavia, le analisi di minerali intrappolati all'interno di antichi cristalli microscopici suggeriscono che c'era acqua liquida già presente sulla Terra durante i suoi primi 500 milioni di anni, ha detto Marchi.

I materiali radioattivi nella roccia e l'aumento della pressione in profondità all'interno della Terra hanno generato abbastanza calore da sciogliere l'interno del pianeta, provocando la risalita di alcune sostanze chimiche in superficie e la formazione di acqua, mentre altre sono diventate i gas dell'atmosfera. Prove recenti suggeriscono che la crosta terrestre e gli oceani potrebbero essersi formati entro circa 200 milioni di anni dopo che il pianeta ha preso forma.

Concezione artistica della polvere e del gas che circondano un sistema planetario appena formato. La maggior parte della massa di questa ex nebulosa diventa la stella al centro del sistema. Altri grumi e collisioni formano i pianeti. (Credito immagine: NASA)

La struttura interna della Terra

Il nucleo terrestre è largo circa 4.400 miglia (7.100 km), leggermente più grande della metà del diametro della Terra e circa delle stesse dimensioni di Marte. Le 1.400 miglia (2.250 km) più esterne del nucleo sono liquide, mentre il nucleo interno è solido. Quel nucleo solido è grande circa quattro quinti come la luna terrestre, con un diametro di circa 1.600 miglia (2.600 km). Il nucleo è responsabile del campo magnetico del pianeta, che aiuta a deviare le particelle cariche nocive sparate dal sole.

Sopra il nucleo c'è il mantello terrestre, che è spesso circa 1.800 miglia (2.900 km). Il mantello non è completamente rigido ma può scorrere lentamente. La crosta terrestre galleggia sul mantello proprio come un pezzo di legno galleggia sull'acqua. Il lento movimento della roccia nel mantello rimescola i continenti e provoca terremoti, vulcani e la formazione di catene montuose.

Sopra il mantello, la Terra ha due tipi di crosta. La terraferma dei continenti è costituita principalmente da granito e altri minerali silicati leggeri, mentre i fondali oceanici sono costituiti principalmente da una roccia vulcanica scura e densa chiamata basalto. La crosta continentale ha uno spessore medio di circa 40 km, sebbene in alcune aree possa essere più sottile o più spessa. La crosta oceanica è solitamente spessa solo circa 5 miglia (8 km). L'acqua riempie le aree basse della crosta basaltica per formare gli oceani del mondo.

La Terra diventa più calda verso il suo nucleo. Nella parte inferiore della crosta continentale, le temperature raggiungono circa 1.800 gradi Fahrenheit (1.000 gradi Celsius), aumentando di circa 3 gradi F per miglio (1 grado C per km) sotto la crosta. I geologi pensano che la temperatura del nucleo esterno della Terra sia di circa 6.700-7.800 gradi F (3.700-4.300 gradi C) e che il nucleo interno possa raggiungere 12.600 gradi F (7.000 gradi C) più caldo della superficie del sole.

In un'immagine modificata dalla NASA, un artista rivela la struttura interna della Terra composta da nucleo, mantello e crosta. (Credito immagine: Shutterstock)

Il campo magnetico terrestre

Il campo magnetico terrestre è generato dalle correnti che scorrono nel nucleo esterno della Terra. I poli magnetici sono sempre in movimento, con il Polo Nord magnetico che accelera il suo movimento verso nord a 24 miglia (40 km) all'anno dall'inizio del rilevamento negli anni '30 dell'Ottocento. Probabilmente uscirà dal Nord America e raggiungerà la Siberia nel giro di decenni.

Il campo magnetico terrestre sta cambiando anche in altri modi. A livello globale, il campo magnetico si è indebolito del 10% dal 19° secolo, secondo la NASA.

Ma questi cambiamenti sono lievi rispetto a ciò che il campo magnetico terrestre ha fatto in passato. Alcune volte in ogni milione di anni circa, il campo si ribalta completamente, con il polo nord e il polo sud che si scambiano di posto. Il campo magnetico può richiedere da 100 a 3.000 anni per completare il capovolgimento, come riportato in precedenza da This Web.com.

La forza del campo magnetico terrestre è diminuita di circa il 90 percento quando si è verificata un'inversione di campo nell'antico passato, secondo Andrew Roberts, professore all'Australian National University. La caduta rende il pianeta più vulnerabile alle tempeste solari e alle radiazioni, che potrebbero danneggiare in modo significativo i satelliti, le comunicazioni e le infrastrutture elettriche.

"Speriamo che un evento del genere sia una lunga strada nel futuro e possiamo sviluppare tecnologie future per evitare enormi danni", ha affermato Roberts in una nota.

Quando le particelle cariche del sole rimangono intrappolate nel campo magnetico terrestre, si schiantano contro le molecole d'aria sopra i poli magnetici, facendole brillare. Questo fenomeno è noto come le aurore, l'aurora boreale e l'aurora boreale.

L'atmosfera terrestre

L'atmosfera terrestre circonda il pianeta ma diventa sempre più sottile allontanandosi dalla superficie. (Credito immagine: NASA)

L'atmosfera terrestre contiene circa il 78% di azoto e il 21% di ossigeno, con tracce di acqua, argon, anidride carbonica e altri gas. Nessun altro pianeta del sistema solare ha un'atmosfera carica di ossigeno libero, che è vitale per una delle altre caratteristiche uniche della Terra: la vita.

L'aria circonda la Terra e diventa più sottile più lontano dalla superficie. A circa 100 miglia (160 km) sopra la Terra, l'aria è così sottile che i satelliti possono sfrecciare attraverso l'atmosfera con poca resistenza. Tuttavia, tracce di atmosfera possono essere trovate fino a 370 miglia (600 km) sopra la superficie del pianeta.

Lo strato più basso dell'atmosfera è noto come troposfera, che è costantemente in movimento e perché abbiamo il tempo. La luce solare riscalda la superficie del pianeta, facendo salire l'aria calda nella troposfera. Quest'aria si espande e si raffredda al diminuire della pressione atmosferica, e poiché quest'aria fredda è più densa dell'ambiente circostante, quindi affonda e viene nuovamente riscaldata dalla Terra.

Sopra la troposfera, a circa 30 miglia (48 km) sopra la superficie terrestre, c'è la stratosfera. L'aria immobile della stratosfera contiene lo strato di ozono, che è stato creato quando la luce ultravioletta ha causato il legame di tre atomi di ossigeno in molecole di ozono. L'ozono impedisce alla maggior parte della dannosa radiazione ultravioletta del sole di raggiungere la superficie terrestre, dove può danneggiare e mutare la vita.

Il vapore acqueo, l'anidride carbonica e altri gas nell'atmosfera intrappolano il calore del sole, riscaldando la Terra. Senza questo cosiddetto "effetto serra", la Terra sarebbe probabilmente troppo fredda per l'esistenza della vita, sebbene un effetto serra incontrollato abbia portato alle condizioni infernali della superficie attuale di Venere.

I satelliti in orbita attorno alla Terra hanno dimostrato che l'atmosfera superiore si espande effettivamente durante il giorno e si contrae di notte a causa del riscaldamento e del raffreddamento.

La composizione chimica della Terra

L'ossigeno è l'elemento più abbondante nelle rocce della crosta terrestre, costituendo circa il 47 per cento del peso di tutta la roccia. Il secondo elemento più abbondante è il silicio, al 27 per cento, seguito dall'alluminio, all'8 per cento; ferro, al 5%; calcio, al 4%; e sodio, potassio e magnesio, a circa il 2% ciascuno.

Il nucleo terrestre è costituito principalmente da ferro e nichel e quantità potenzialmente minori di elementi più leggeri, come zolfo e ossigeno. Il mantello è costituito da rocce di silicato ricche di ferro e magnesio (la combinazione di silicio e ossigeno è nota come silice e i minerali che contengono silice sono noti come minerali di silicato).

La luna terrestre

Questa foto mostra la luna sopra l'orizzonte terrestre. (Credito immagine: NASA)

La luna terrestre è larga 2.159 miglia (3.474 km), circa un quarto del diametro terrestre. Il nostro pianeta ha una luna, mentre Mercurio e Venere non ne hanno e tutti gli altri pianeti del nostro sistema solare ne hanno due o più.

La principale spiegazione di come si è formata la luna terrestre è che un gigantesco impatto ha fatto cadere gli ingredienti grezzi per la luna fuori dalla Terra primitiva e fusa e in orbita. Gli scienziati hanno suggerito che l'oggetto che ha colpito il pianeta avesse circa il 10% della massa della Terra delle dimensioni di Marte.

Terra da questo Web

Astronauti e scienziati hanno imparato molto sul nostro pianeta lasciandolo. Da 240 miglia (408 chilometri) di distanza, a bordo della International This Web Station (ISS), gli astronauti sono in grado di osservare la sottile e fragile atmosfera della Terra.

Nel frattempo, i satelliti in orbita attorno alla Terra possono tracciare le risposte del pianeta ai cambiamenti causati naturalmente e dall'uomo su scala più ampia. Sono stati lanciati satelliti per rilevare i cambiamenti nel buco nello strato di ozono, monitorare la copertura nuvolosa e i modelli meteorologici e gestire l'uso delle risorse della Terra da parte dell'uomo.

La Terra, nella foto dall'International This Web Station (Credito immagine: NASA)

Vita sulla Terra

La Terra è l'unico pianeta nell'universo noto per possedere la vita. Il pianeta vanta diversi milioni di specie descritte, che vivono in habitat che vanno dal fondo dell'oceano più profondo fino a poche miglia nell'atmosfera. I ricercatori pensano che rimangano molte più specie che devono ancora essere descritte alla scienza.

I ricercatori sospettano che altri candidati per ospitare la vita nel nostro sistema solare, come la luna di Saturno Titano o la luna di Giove Europa , potrebbero ospitare creature viventi primitive. Gli scienziati devono ancora definire esattamente come i nostri antenati primitivi si sono presentati per la prima volta sulla Terra, anche se la maggior parte crede che una zuppa chimica sul pianeta abbia dato origine ai mattoni degli organismi viventi. (Il preciso insieme di circostanze necessarie per creare la vita da un pianeta senza vita è piuttosto improbabile, secondo il precedente rapporto di This Web.com, quindi sembra che siamo stati molto fortunati.)

Leggi di più da Live Science: come è nata la vita sulla Terra? (si apre in una nuova scheda)

Un'altra teoria suggerisce che la vita si sia prima evoluta sul vicino pianeta Marte, che un tempo avrebbe potuto essere abitabile, poi abbia viaggiato sulla Terra su meteoriti scagliati dal Pianeta Rosso dagli impatti di altre rocce di This Web.

"È una fortuna che siamo finiti qui, tuttavia, poiché sicuramente la Terra è stata il migliore dei due pianeti per il sostentamento della vita", ha detto a This Web.com il biochimico Steven Benner, del Westheimer Institute for Science and Technology in Florida. "Se i nostri ipotetici antenati marziani fossero rimasti su Marte, non ci sarebbe stata una storia da raccontare".

Risorse addizionali

  • Leggi di più sul nostro pianeta in "A Brief History of Earth: Four Billion Years in Eight Chapters (opens in new tab)" (Custom House, 2021) di Andrew H. Knoll.
  • Dai un'occhiata alla pagina della NASA tutto sul pianeta Terra.
  • Considera una prospettiva diversa da Discover Magazine su ciò che rende unica la Terra: i suoi minerali.
Ir arriba