Il calore terrestre

L'origine del calore interno della Terra

L'esistenza di un'energia termica all'interno della Terra è un fatto certo e ben conosciuto. Vulcani, sorgenti termali, soffioni, geyser e le elevate temperature presenti nelle miniere e nei pozzi documentano in modo inequivocabile la presenza di un calore interno. Le cause che hanno prodotto alla formazione del calore attualmente presente all'interno della terra sono molteplici.

Gran parte di esso deriva dal decadimento degli isotopi radioattivi presenti nelle rocce, in particolare quelle acide della crosta terrestre, che contengono uranio, torio e potassio, con tempo di dimezzamento molto lungo, e sarebbero responsabili del 40% delle emissioni termiche della superficie.

Gli elementi radioattivi avrebbero determinato inoltre la fusione dei metalli, in particolare del ferro. Quest'ultimo spostandosi verso il centro della Terra a causa della gravità, avrebbe liberato grandi quantità di energia gravitazionale sotto forma di calore, alzando ulteriormente la temperatura.

Infine, va aggiunto il calore primordiale della Terra, che si aggirerebbe attorno ai 1000°C, dovuto alla pressione prodotta dalla compattazione delle particelle e dal loro attrito.

 

Il gradiente e il grado geotermico

Il gradiente geotermico è l'aumento della temperatura, espressa in gradi centigradi, ogni 100 metri di profondità. Ha un valore medio di 2 - 3°C/100 metri, ma può variare anche notevolmente da località a località, con punte di 0,6°C/100 m e 14°C/100 m, a causa di particolari fenomeni geologici.

Il grado geotermico è il numero di metri che bisogna scendere sotto la superficie terrestre per avere l'aumento di 1°C. Il grado geotermico è in media circa 39 m.
Applicando questo valore all'intero raggio terrestre, otterremmo una temperatura al centro della Terra di oltre 190000°C, ma una tale situazione provocherebbe la fusione del nostro pianeta, per cui questo valore deve avere validità solo per la superficie. Sappiamo, infatti, dalla sismologia che le onde trasversali, che non si trasmettono sui fluidi, attraversano tutto il mantello, vengono bloccate nel nucleo esterno per ricomparire nel nucleo interno; perciò si può dedurre, in base alla composizione mineralogica, che la temperatura del centro della Terra non può superare i 5000°C.

Geoterma

Geoterma.
E. LUPIA PALMIERI, M. PAROTTO, Il globo terrestre e la sua evoluzione, Zanichelli, Bologna 2012, p.153
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Il flusso di calore

flusso di calore

Distribuzione del flusso di calore.
M. FILIPPINI, L. BIGNAMI, Corso di geografia generale, Minerva Italica, Bergamo 1995, p. 318.

Il flusso di calore è la quantità di energia termica che si allontana dalla Terra per unità di area nell'unità di tempo. L'unità di misura è l'HFU (Heat Flow Unit), equivalente a 42 milliwatt per metro quadro (42 mW/m2).

Nei continenti, costituiti in prevalenza da rocce magmatiche acide, ricche di isotopi radioattivi, il flusso medio di calore è di 1,5 HFU. Il valore è inferiore nelle zone interne, geologicamente stabili, che presentano una crosta spessa, e maggiore nelle aree attive, dove la crosta è più sottile. L'Italia, geologicamente giovane, ha un flusso di calore superiore alla media, in particolare nelle aree vulcaniche della Toscana e del Lazio.

Negli oceani il flusso di calore è diverso a seconda delle aree e, a parte nelle dorsali, è appena inferiore a quello dei continenti. Nei bacini oceanici è circa 1,3 HFU, mentre è inferiore a 1 HFU nelle fosse; lungo le dorsali il flusso è maggiore di 2 HFU. Poiché le rocce basiche contengono pochi minerali radioattivi, i valori dovrebbero essere nettamente inferiori a quelli dei contenenti, invece la differenza è molto lieve. Il motivo non è chiaro; si suppone che il flusso di calore degli oceani sia aumentato a causa delle correnti convettive del mantello che fanno risalire materiale caldo lungo le dorsali, e perché la crosta oceanica è molto più sottile di quella continentale.