- Area di Scienze
- Corso di Laurea Triennale
- Scienze e Tecnologie Geologiche [E3401Q]
- Insegnamenti
- A.A. 2019-2020
- 3° anno
- Geofisica
- Introduzione
Syllabus del corso
Obiettivi
Fornire allo studente una conoscenza di importanti fenomeni geofisici, relativi soprattutto alla parte meno profonda della terra, coerentemente al taglio principalmente ambientale e applicativo del corso di laurea.
Contenuti sintetici
Rotazione terrestre e sue variazioni. Generalità sulla forma della Terra. Campo gravitazionale della Terra. Il geoide. Maree. Prospezioni gravimetriche. Campo magnetico terrestre e sue variazioni temporali. Il vento solare. Legge dell'induzione elettro-magnetica. Prospezioni geomagnetiche. Resistività e conduttività elettrica. Cenni alle prospezioni geoelettriche. Prospezioni sismiche. Equazioni delle onde elastiche (1D). Proprietà termiche delle rocce. Trasferimento di energia termica nel suolo. Prospezioni geotermiche. Radioattività delle rocce. Equazioni del decadimento radioattivo. Prospezioni radioattive. Sismologia. Meccanismi di genesi dei terremoti. Esercitazioni con risoluzione di problemi pratici relativi alla parte teorica.
Programma esteso
Gravità e moti rotatori. Legge di gravitazione universale. Forza e accelerazione gravitazionale tra corpi puntiformi e corpi estesi. Energia potenziale gravitazionale e lavoro. Potenziale gravitazionale. Superfici equipotenziali. Accelerazione centripeta. Geopotenziale. Geoide. Misure da satellite. Maree. Momento di inerzia. Conservazione del momento angolare e dell'energia di rotazione. Variazioni del periodo di rotazione terrestre. Variazioni della posizione dell'asse di rotazione terrestre. Oscillazione di Chandler. Prospezioni gravimetriche. Misure assolute di gravità: il pendolo, il metodo a caduta libera, il metodo a spinta e caduta libera. Misure relative di gravità: il gravimetro. Correzioni alle misure di gravità: latitudine, maree, correzione di aria libera, correzione per la piastra di Bouguer, correzione topografica. Interpretazione delle anomalie di gravità
Magnetismo. Forza magnetica. Potenziale magnetico. Campo di dipolo magnetico. Metodo di Gauss. Momento magnetico. Magnetizzazione. Suscettività magnetica. Forza di Lorentz. Proprietà magnetiche dei materiali. Diamagnetismo. Paramagnetismo. Ferromagnetismo. Anisotropie magnetiche. Domini singoli e multipli. Magnetizzazione delle rocce: magnetizzazione indotta e permanente (sedimentaria e termopermanente). Geomagnetismo. Inclinazione e declinazione. Campo geomagnetico di riferimento internazionale. Variazioni temporali del campo magnetico: variazioni secolari, inversioni del campo, variazioni diurne. Modelli. Dinamo magnetica. Prospezioni magnetiche. Magnetometri. Correzioni alle misure: temporali, latitudine, altitudine. Interpretazioni delle anomalie magnetiche. Rapporto di Konigsberger. Geotermia Gradiente termico. Gradiente adiabatico, gradiente della temperatura di fusione. Trasporto di calore. Conduzione termica. Equazione del flusso di calore. Penetrazione del calore esterno nel suolo. Convezione. Cenni alla modellistica geodinamica (eq. di continuità, eq. di Navier-Stokes, eq. di convezione-diffusione del calore). Misure geotermiche. Termistori: termocoppie, termoresistenze. Regimi transitori per la stima della conduttività termica.
Elettricità . Forza di Coulomb. Potenziale elettrico. Tensione. Resistività . Proprietà elettriche della materia. Geoelettricità . Prospezione elettrica. Metodo a quattro elettrodi.
Radioattività . Struttura atomica. Isotopi. Decadimenti radioattiviti: alfa e beta. Costante di decadimento. Tempo di dimezzamento. Metodi di datazione: Radiocarbonio. Metodi di datazione: Stronzio-rubidio; potassio-argon; uranio-piombo. Lo spettrometro di massa.
Sismica. Elasticità . Legge di Hooke. Tensore degli sforzi. Matrice di deformazione: deformazione longitudinale e distorsione. Modulo di Young e di rigidità . Onde sismiche. Onde di compressione (onde P). Equazione dell'onda in una dimensione. Velocità di propagazione. Energia dell'onda e sua attenuazione. Onde trasversali (onde S). Onde di superficie (onde di Love e di Rayleigh). Propagazione delle onde: rifrazione e riflessione. Angolo critico. Sismometro e sismogramma. Errori della misura. Cenni alla prospezione sismica passiva e struttura interna della Terra. Terremoti. Intensità e magnitudine. Determinazione dei parametri: metodo diretto e metodo inverso.Prerequisiti
Fisica
Modalità didattica
Lezioni frontali (6CFU)
Laboratorio (2CFU)
Materiale didattico
Dispense fornite dal docente
William Lowrie Fundamental of Geophysics, Cambridge University Press, 2007.
Periodo di erogazione dell'insegnamento
Secondo semestre
Modalità di verifica del profitto e valutazione
Modalità dell’esame:
- prova scritta (risoluzione di problemi) e prova orale (colloquio sugli argomenti svolti a lezione)
Valutazione dell’esame:
- Voto in trentesimi
Orario di ricevimento
Contattare il docente via email: claudia.pasquero@unimib.it
Aims
The student should acquire a knowledge of the geophyisical phenomena that are most relevant for environmental applications, with a specific emphasis on the shallow Earth’s subsurface.
Contents
Earth rotation and its variations. Earth shape.
Gravitational field of the Earth. Geoid. Tides. Gravimetric surveys. Magnetic
field of the Earth and its temporal variations. Solar wind. Elettro-magnetic
induction. Geomagnetic surveys. Electric resistivity and conductivity.
Fundamentals of geoelettric prospects. Seismic surveys. Equations of the
elastic waves (1D). Thermal properties of
rocks. Thermal energy transfer in the soil. Geothermic surveys. Rock
radioactivity. Equation of radioactive decay. Radioactive surveys. Seismology.
Mechanisms for generation of earthquakes. Problem solving with practical
applications in relation to the theoretical part of the course.
Detailed program
Gravity and rotational motion: Universal gravitational law. Gravitational force and acceleration between bodies. Gravitational potential energy and work. Centripetal acceleration. Geopotential. Geoid. Satellite measurements of Earth gravity. Tides. Inertial moment. Angular momentum rotational energy conservation. Changes in the Earth rotation period. Chandler’s oscillation. Gravimetric analysis. Absolute gravity measurements: pendulum, free fall method, push and free fall method. Relative gravity measurements: Gravimeter. Corrections to gravity measurements: latitudinal, tidal, free air correction, Bouguer plate correction, topographic correction. Gravity anomaly interpretation.
Magnetism: Magnetic force. Magnetic potential. Magnetic dipole field. Gauss method. Magnetic moment. Magnetization. Magnetic susceptivity. Lorentz force. Magnetic properties of materials. Diamagnetism. Paramagnetism. Ferromagnetism. Magnetic anisotropies. Single and multiple domains. Rock magnetization: induced and permanent (sedimentary and thermopermanent) magnetization. Geomagnetism. Inclination and declination. International geomagnetic reference field. Temporal variations of the magnetic field: secular variations, field inversions, diurnal variations. Models. Magnetic dynamo. Magnetic analysis. Magnetometer. Measurement corrections: temporal, latitudinal, altitudinal. Magnetic anomaly interpretation. Konigsberger ratio.
Geothermy: Thermal gradient. Adiabatic gradient, melting temperature gradient. Heat transport. Thermal conductivity. Heat flux equation. Heat fluxes into the soil. Convection. Basics of geodynamical modelling (continuity equation, Navier-Stokes equation, convection-diffusion heat equation). Geothermal measurements. Thermistors: thermocouples, thermistors. Transient regimes for the estimation of thermal conductivity.
Electricity: Coulomb force. Electric potential. Electric tension. Electric resistance. Electrical properties of materials. Geoelectricity. Electric analysis. Four electrod method.
Radioactivity: Atomic structure. Isotopes. Radioactive decay: alpha and beta. Decay constant. Half-life time. Radioactive datation: radiocarbon, rubidium-strontium, potassium-argon, lead-uranium. Mass spectrometer.
Seismicity: Elasticity. Hooke law. Stress tensor. Deformation matrix: longitudinal deformation and distortion. Young modulus. Rigidity modulus. Seismic waves. Pressure waves (P waves). One dimensional wave equation. Propagation velocity. Wave energy and damping. Shear waves (S waves). Surface waves (Love and Rayleigh waves). Wave propagation: refraction and reflection. Critical angle. Seismometer and seismogram. Measurement errors. Fundamentals of passive seismic analysis and internal structure of the Earth. Earthquakes. Intensity and magnitude. Parameter determination: direct and inverse method.Prerequisites
Physics
Teaching form
Frontal lectures (6 credits)
Laboratory (2 credits)
- esame orale e scritto (con risoluzione di problemi)
Valutazione dell’esame:
- Voto in trentesimi
Textbook and teaching resource
William Lowrie Fundamental of Geophysics, Cambridge University Press, 2007.
Semester
Second
Assessment method
Examination type:
- Written (problem solving) and oral (discussion on topics covered during class) examination.
Office hours
Contact the instructor via email at claudia.pasquero@unimib.it
Scheda del corso
Staff
-
Claudia Pasquero