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    Cataldo GODANO

    Insegnamento di GEOFISICA

    Corso di laurea in FISICA

    SSD: GEO/10

    CFU: 6,00

    ORE PER UNITÀ DIDATTICA: 52,00

    Periodo di Erogazione: Primo Semestre

    Italiano

    Lingua di insegnamento

    ITALIANO

    Contenuti

    Il corso tratterà della struttura interna della Terra e dei principali metodi di indagine per conoscerla. Tratterà inoltre del funzionamento dei campi magnetico e gravitazionale, del comportamento reologico delle rocce con particolare attenzione al mantello e dei processi fluidodinamici utili a modellizzare il comportamento dei vulcani.

    Testi di riferimento

    Fowler C. M. R., 2004. The Solid Earth: An Introduction to Global Geophysics, Cambridge University Press.
    Turcotte D.L. Schubert G. Geodynamics, Cambridge University Press.

    Obiettivi formativi

    Gli studenti dovranno dimostrare di conoscere e di aver appreso tutti gli argomenti descritti nel programma e di essere in grado di esporli con chiarezza in sede di esame con particolare attenzione alla comprensione dei processi fisici sottostanti al fenomeno. Molta attenzione sarà dedicata alle dimostrazioni matematiche che descrivo i fenomeni.

    Prerequisiti

    Gli studenti dovranno possedere delle conoscenze di Fisica di base (forze, campo, onde) ed essere in grado di comprendere una dimostrazione matematica e seguire un procedimento di soluzione di semplici equazioni differenziali. Le propedeuticità sono Meccanica, Termodinamica, Elettromagnetismo e ottica.

    Metodologie didattiche

    La didattica si baserà essenzialmente su lezione frontali. Non sono previste attività di laboratorio né esercitazioni.

    Metodi di valutazione

    La modalità di verifica consisterà in una prova orale nella quale lo studente dovrà dimostrare, per ottenere la sufficienza, una conoscenza per lo meno superficiale dell’80% del programma ed una approfondita del 50%. Per ottenere il massimo della votazione dovrà invece dimostrare una conoscenza approfondita di tutto il programma. Percentuali intermedie di conoscenza porteranno a votazioni intermedie. Ad esempio, per ottenere una votazione di 24, sarà necessario conoscere superficialmente l’85% del programma ed approfonditamente il 75%.

    Programma del corso

    1. Rotazione della Terra
    2. Struttura interna della Terra
    3. Cenni sulla tettonica a zolle
    4. Il campo magnetico terrestre
    a. Rappresentazione del campo magnetico in armoniche sferiche
    b. Origine del campo magnetico: la dinamo ad autoeccitazione
    c. Inversioni del CMT e loro interpretazione: il modello di Rikitake
    d. Il modello di CMT al confine Mantello – Nucleo e. Il metodo magnetotellurico
    f. La magnetizzazione dei materiali: diamagnetismo, paramagnetismo, ferromagnetismo
    g. La magnetizzazione rimanente delle rocce
    5. Il campo gravitazionale terrestre
    a. Rappresentazione in armoniche sferiche
    b. Misure di gravità e loro correzioni
    c. Il geoide
    d. Le anomalie di gravità e loro interpretazione
    e. La teoria dell’isostasia
    6. Il flusso geotermico
    a. I meccanismi di trasmissione del calore
    b. Flusso oceanico
    c. Flusso continentale
    d. Il mantello e la convezione
    7. Prospezioni sismiche
    a. Le onde sismiche
    b. I metodi di prospezione a riflessione e a rifrazione
    c. Tomografia sismica
    8. La struttura della Terra
    a. Velocità delle onde sismiche
    b. La densità
    c. La temperatura
    d. La pressione
    e. La gravità
    9. Fluido dinamica
    a. Il flusso in una dimensione
    b. Il flusso in due dimensioni
    c. Il recupero postglaciale ed altre applicazioni alla geofisica
    d. Il flusso di Stokes ed i punti caldi
    e. Convezione
    f. Flusso in mezzi porosi e legge di Darcy
    g. Permeabilità ed esempi di flussi in mezzi porosi
    h. Convezione in mezzi porosi
    i. Flusso in un pennacchio e migrazione del magma
    10. Comportamento reologico dei materiali
    a. Elasticità
    b. Diffusion creep
    c. Dislocation creep
    d. Flusso con reologia dipendente dallo sforzo e dalla temperatura
    e. Reologia del mantello
    f. Reologia della crosta
    g. Viscoelasticità
    h. Elastoplasticità

    English

    Teaching language

    Italian

    Contents

    The course will deal with the internal structure of the Earth and the main investigation methods to know it. It will also deal with the functioning of magnetic and gravitational fields, the rheological behavior of rocks with particular attention to the mantle and fluid-dynamic processes useful for modeling the behavior of volcanoes

    Textbook and course materials

    Fowler C. M. R., 2004. The Solid Earth: An Introduction to Global Geophysics, Cambridge University Press.
    Turcotte D.L. Schubert G. Geodynamics, Cambridge University Press.

    Course objectives

    Students must demonstrate that they know and have learned all the topics described in the program and that they are able to present them clearly during the examination with particular attention to understanding the physical processes underlying the phenomenon. Much attention will be paid to the mathematical demonstrations that describe the phenomena.

    Prerequisites

    Students must have basic Physics knowledge (forces, field, waves) and be able to understand a mathematical demonstration and follow a process of solving simple differential equations. The prerequisites are Mechanics, Thermodynamics, Electromagnetism and optics.

    Teaching methods

    The teaching will be based essentially on frontal lessons. There are no laboratory activities or exercises.

    Evaluation methods

    The verification method will consist of an oral test in which the student will have to demonstrate, to obtain sufficiency, a knowledge of at least 80% of the program and a thorough knowledge of 50%. To get the maximum vote, instead, he will have to demonstrate a thorough knowledge of the whole program. Intermediate percentages of knowledge will lead to intermediate votes. For example, to obtain a score of 24, it will be necessary to know 85% of the program superficially and 75% in depth.

    Course Syllabus

    Rotation of the Earth
    2. Internal structure of the Earth
    3. Notes on plate tectonics
    4. The Earth's magnetic field
    to. Representation of the magnetic field in spherical harmonics
    b. Origin of the magnetic field: the self-excitation dynamo
    c. CMT inversions and their interpretation: the Rikitake model
    d. The CMT model on the Mantle - Core boundary e. The magnetotelluric method
    f. The magnetization of materials: diamagnetism, paramagnetism, ferromagnetism
    g. The remaining magnetization of the rocks
    5. The Earth's gravitational field
    to. Representation in spherical harmonics
    b. Gravity measurements and their corrections
    c. The geoid
    d. Gravity anomalies and their interpretation
    is. The theory of isostasia
    6. The geothermal flow
    to. The mechanisms of heat transmission
    b. Oceanic flow
    c. Continental flow
    d. The cloak and convection
    7. Seismic prospecting
    to. Seismic waves
    b. Reflection and refraction prospecting methods
    c. Seismic tomography
    8. The structure of the Earth
    to. Seismic wave velocity
    b. The density
    c. The temperature
    d. The pressure
    is. The gravity
    9. Dynamic fluid
    to. The flow in one dimension
    b. The flow in two dimensions
    c. Post-glacial recovery and other applications to geophysics
    d. Stokes' flow and hot spots
    is. Convection
    f. Flow in porous media and Darcy's law
    g. Permeability and examples of flows in porous media
    h. Convection in porous media
    the. Flow in a plume and migration of magma
    10. Rheological behavior of materials
    to. Elasticity
    b. Diffusion creep
    c. Dislocation creep
    d. Flow with stress and temperature dependent rheology
    is. Coat rheology
    f. Crust rheology
    g. viscoelasticity
    h. plasticit

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