SCIENZE INTEGRATE
LEZIONE N.1
slide N. 31
Introduzione allo studio delle
SCIENZE INTEGRATE
classe I ITI
Prof. Fabrizio CARMIGNANI
IISS “Mattei” – Rosignano S. (LI)
[email protected]
WWW.fabriziocarmignani.com
Le SCIENZE INTEGRATE,cioè Scienze della Terra nella classe
prima ITI e Biologia nella classe seconda ITI fanno parte
delle SCIENZE NATURALI
Infatti le SCIENZE NATURALI comprendono lo studio degli
aspetti fisici della Terra (SCIENZE della TERRA),
dell'Universo (ASTRONOMIA) e delle forme di vita che si
sono prodotte sul pianeta Terra, uomo incluso (BIOLOGIA)
Insieme alla Chimica e alla Fisica costituiscono le
SCIENZE della NATURA
Generalmente, le SCIENZE NATURALI si danno lo scopo di
interpretare i fenomeni osservati nell'universo attraverso il
metodo scientifico, ovvero la formulazione di ipotesi sulla
base dei dati raccolti in campo da cui discendono la
elaborazione e la verifica di modelli sperimentali
SCIENZE della TERRA
SCIENZE NATURALI
ASTRONOMIA
BIOLOGIA
SCIENZE NATURALI
SCIENZE
della NATURA
CHIMICA
FISICA
Le SCIENZE NATURALI formano la base di alcune delle
cosiddette SCIENZE APPLICATE (es. ingegneria) ed
entrambe si distinguono a loro volta dalle SCIENZE SOCIALI
e, più in generale, dalle "scienze umane“
La matematica (scienza umana), la fisica e la chimica sono
oggi alla base delle scienze naturali che indagano sui
fenomeni più complessi.
METODO SCIENTIFICO
Gli scienziati utilizzano 2 tipi di processi investigativi per
studiare la natura:
1. il metodo SPERIMENTALE (INDUTTIVO)
2. il metodo IPOTETICO (DEDUTTIVO)
La SCIENZA:
 è un mezzo per giungere a delle «conoscenze»
 ricerca le cause dei fenomeni naturali
Come abbiamo detto, queste conoscenze possono essere
acquisite principalmente in 2 modi:
METODO SPERIMENTALE INDUTTIVO
e METODO IPOTETICO DEDUTTIVO
1.
METODO SPERIMENTALE induttivo
Metodo DESCRITTIVO
Nel metodo sperimentale (definito anche metodo
descrittivo) gli scienziati descrivono alcuni aspetti del
mondo e usano il ragionamento induttivo (un
processo logico basato su un gran numero di
osservazioni specifiche) per trarre conclusioni
generali
Le osservazioni sperimentali e le conclusioni induttive
sono fondamentali per comprendere la natura
Con questo metodo si va dal
particolare al generale
2. METODO IPOTETICO - DEDUTTIVO
Nel metodo ipotetico deduttivo i ricercatori tentano di
spiegare le osservazioni verificando delle ipotesi
Le osservazioni sperimentali stimolano i ricercatori a porsi
domande e a cercare spiegazioni circa le strutture e i
fenomeni; tali indagini devono essere condotte seguendo
un processo investigativo chiamato
METODO SCIENTIFICO vero e proprio
Il modo di procedere che si basa sul metodo scientifico è
chiamato ragionamento ipotetico deduttivo,
o scienza delle ipotesi guidate.
La logica deduttiva è usata per verificare le ipotesi
(cioè i tentativi di spiegazione)
Con questo metodo si va dal generale
al particolare
Utilizzando il METODO SCIENTIFICO si propongono e si
verificano ipotesi di ricerca
TAPPE del
METODO SCIENTIFICO
detto anche GALILEIANO perché
introdotto dallo scienziato
Galileo GALILEI
nei primi del 1600
Iniziamo lo studio delle SCIENZE NATURALI
considerando le prime 2 branche :
1.SCIENZE della TERRA
2.ASTRONOMIA
Cominciamo con il considerare che le SCIENZE della TERRA,
da un certo punto di vista, si possono ritenere comprendenti
anche l’ASTRONOMIA
Infatti…… che cosa sono le
SCIENZE della TERRA ???
…. sono tante cose….
Le SCIENZE della TERRA studiano il nostro pianeta da tanti punti di vista
ed in base a questo si hanno tanti SETTORI di STUDIO
ASTRONOMIA
Etimologicamente significa
legge delle stelle ed è la
scienza il cui oggetto di
studio è l'osservazione e la
spiegazione degli eventi
celesti. Studia le origini ,
l'evoluzione, le proprietà
fisiche, chimiche e temporali
dei corpi celesti che formano
l'universo e che possono
essere osservati sulla sfera
celeste
GEOFISICA
Studio della STRUTTURA
INTERNA della TERRA da un
punto di vista fisico
(Calore interno,
magnetismo, propagazione
onde sismiche…)
PETROLOGIA
Studio della composizione, tessitura,
struttura,condizioni di formazione delle ROCCE
GEOCHIMICA
Studio della
distribuzione qualiquantitativa degli
ELEMENTI CHIMICI
nei materiali
terrestri
TETTONICA
Studio delle
trasformazioni della
LITOSFERA: formazione
di catene montuose,
fenomeni vulcanici e
sismici
GEOLOGIA AMBIENTALE
Studio dell’interazione tra LITOSFERA e SISTEMI
BIOLOGICI (organismi viventi) e dei problemi
legati all’uso del territorio
GIACIMENTOLOGIA
Studio della ricerca di
DEPOSITI MINERARI
e del relativo
sfruttamento
MINERALOGIA
Studio delle proprietà
chimiche, fisiche e
strutturali dei
MINERALI
Vista dallo spazio la TERRA appare come una sfera di colore
prevalentemente azzurro (PIANETA BLU’) velata dalle
ampie ed irregolari macchie bianche dei sistemi nuvolosi,
incastonata in un cielo nero
Il bianco soffuso delle nubi,
l’azzurro delle acque, le chiazze
brune dei continenti, fanno
parte delle “TRE SFERE”
(AMBIENTI) che nel loro
insieme compongono la TERRA
TERRA: PIANETA BLÙ
2/3 della sua superficie
sono ricoperti da acqua
PIANETA BLU’
PIANETA TERRA: le 3 SFERE
Sistema integrato
ARIA
ATMOSFERA
ACQUA
IDROSFERA
Queste 3 sfere
costituiscono una
specie di struttura a
gusci concentrici
(come una cipolla)
ROCCE
LITOSFERA
Una serie di involucri
con una densità che
aumenta dall’esterno
verso l’interno
SFERA delle ROCCE (LITOSFERA o GEOSFERA)
Corrisponde a quasi tutta la massa ed il volume del
pianeta con i suoi 6.360 Km (circa) di raggio
Essa è densa e massiccia perché costituita
da materiali pesanti
All’esterno della sfera delle rocce si concentrano i
materiali più leggeri del pianeta disposti in quegli
strati sottili di ACQUA e di ARIA che vengono
appunto chiamati:
 SFERA delle ACQUE o IDROSFERA
 SFERA dell’ARIA o ATMOSFERA
ROCCE
ACQUA
ARIA
FORMA della TERRA: ELLISSOIDE
RAGGIO POLARE
6.357 Km
O
Centro
TERRA
La forma della TERRA si può
immaginare come una sfera
leggermente schiacciata ai poli:
ELLISSOIDE
(schiacciamento polare circa 21 Km)
RAGGIO
EQUATORIALE
6.378 Km
Struttura interna della TERRA: Modello GEOFISICO
SFERA delle ROCCE
Struttura interna della TERRA
SFERA delle ACQUE (IDROSFERA)
E’ formata dalle acque salate dei mari e degli
oceani e da quelle dolci dei continenti
(laghi, fiumi, sorgenti ecc.)
Nessun altro pianeta possiede acqua allo stato
liquido in così grande quantità
Inoltre la TERRA è l’unico pianeta ad avere l’acqua
presente in tutti e 3 gli stati:
 LIQUIDO
 SOLIDO
GASSOSO
L’IDROSFERA ha spessori sottilissimi (rispetto al raggio della
Terra), massimi negli oceani dove si raggiungono le
profondità medie di 4-5 km sino agli estremi delle FOSSE
OCEANICHE (Marianne e Filippine) con circa 10-11 Km
L’acqua è presente anche nell’aria allo stato gassoso come
vapore acqueo ed in minime quantità anche nelle rocce
entro i primissimi metri del sottosuolo
Presenza di ACQUA nel SISTEMA SOLARE
E’ del tutto assente su MERCURIO
Presente in piccolissima quantità (vapore) su VENERE
Probabilmente si trova come ghiaccio
nel sottosuolo di MARTE (tipo il PERMAFROST della tundra)
IL CICLO dell’ACQUA
I raggi del Sole fanno evaporare l’acqua che si trasforma in vapor acqueo
per formare le nuvole
Quando le nubi, trasportate dal vento, incontrano masse d’aria fredda, il
vapor acqueo si condensa e si trasforma in piccolissime goccioline di
acqua liquida
Le goccioline di acqua ,poi, si uniscono, diventano più pesanti e
precipitano verso terra.
A seconda della temperatura dell’aria che incontrano nel loro percorso,
diventeranno neve, pioggia o potranno evaporare nell’aria prima di
toccare terra
L’acqua che arriva sulla TERRA va incontro
a diversi destini:
 scivola sul terreno e si dirige verso i fiumi ed il
mare
 viene assorbita dal terreno, filtra attraverso gli
strati di roccia e si raccoglie in falde idriche
(FREATICHE ed ARTESIANE) , che contengono le
maggiori riserve di acqua dolce del pianeta
 l’acqua contenuta nel terreno è ,poi, assorbita
dalla radici delle piante che la restituiscono
all’aria attraverso le foglie (traspirazione delle
piante) come umidità
DISPONIBILITA’ di ACQUA POTABILE (anno 2000)
SFERA dell’ARIA (ATMOSFERA)
E’ l’involucro di gas che circonda
interamente la Terra
• Si tratta di un miscuglio di gas, che nei primi
strati, è formato prevalentemente da:
 AZOTO (circa 78%)
 OSSIGENO (circa 21%)
 ANIDRIDE CARBONICA (circa 0,03%)
più altri GAS (presenti in piccola quantità)
L’atmosfera terrestre è unica per l’alta
concentrazione di ossigeno, legato
alla presenza della vita
ATMOSFERA
TERRESTRE
STRUTTURA
struttura
COMPOSIZIONE
ATMOSFERA : altri PIANETI sistema solare
 MERCURIO:
quasi privo di atmosfera (molto rarefatta)
 VENERE e MARTE:
atmosfere con oltre il 95% di CO2 e con O2 presente in minime
quantità
 GIOVE e SATURNO:
atmosfere ricche di IDROGENO ed ELIO
In tutti questi pianeti l’atmosfera è assente oppure
è davvero irrespirabile per qualsiasi essere vivente
Dunque il cocktail di gas che respiriamo è davvero
speciale e non si trova in nessun altra parte del
SISTEMA SOLARE
Le 3 sfere (LITOSFERA, ATMOSFERA e IDROSFERA)
non vanno considerate come involucri
isolati ed indipendenti tra di loro
Infatti, tra esse si hanno costanti interazioni e
scambi di materia ed energia
Per esempio:
le rocce vengono alterate in superficie dall’acqua e
dall’aria; le acque degli oceani e dei continenti
evaporano e si mescolano con l’aria e viceversa i
gas dell’aria sono in piccola parte
presenti disciolti nell’acqua
BIOSFERA o SFERA della VITA
La superficie terrestre è il luogo in cui le 3 sfere si
intersecano ed è il luogo in cui si sviluppa la vita
Gli esseri viventi che oggi
popolano il suolo, l’aria e
l’acqua definiscono con la
loro presenza una quarta
“sfera”, la cosiddetta:
BIOSFERA
(SFERA della VITA)
che rende il nostro pianeta
davvero unico e
straordinario
La BIOSFERA si sovrappone in parte alle 3 sfere del
pianeta in quanto si estende:
a tutta l’idrosfera (sino agli abissi)
 ad un piccolo strato superficiale della sfera delle
rocce (circa 2-3 Km di profondità)
 ai primi 8-10 Km dell’atmosfera
A causa di tutte le interazioni che esistono
tra tutte e 4 le sfere il nostro pianeta
costituisce un unico grande
SISTEMA
Le 4 “SFERE” della TERRA
Una persona non dovrebbe mai lasciare tracce così profonde che il vento
non possa cancellare
(insegnamento dei nativi americani – etnia dei PIEDINERI)
E’ molto singolare che tutta la natura, tutti i pianeti, debbano obbedire a
leggi eterne e che possa esserci un piccolo animale, alto un metro e
mezzo che, a dispetto di queste leggi, possa agire a suo piacimento,
seguendo solo il suo capriccio
François- Marie Arouet (VOLTAIRE)
FINE della LEZIONE N.1
Introduzione allo studio delle SCIENZE INTEGRATE
Grazie per l’attenzione!
E ricordatevi…!
…Considerate la vostra semenza
fatti non foste a viver come bruti
ma per seguir virtute e canoscenza
DANTE ALIGHIERI
(Divina Commedia, INFERNO, canto XXVI , 118-120)
Prof. CARMIGNANI FABRIZIO
[email protected]
www.fabriziocarmignani.com