La geofisica è una branca delle scienze naturali che applica i principi della fisica per studiare la Terra . Comprende una serie di sotto-discipline, ciascuna focalizzata su diversi aspetti delle proprietà fisiche della Terra, tra cui il campo gravitazionale, il campo magnetico, l'energia geotermica, l'attività sismica e altro ancora. Questo campo è fondamentale per comprendere la composizione, la struttura e i processi della Terra, che ha applicazioni ad ampio raggio nella previsione dei disastri naturali, nell’esplorazione delle risorse naturali e nella protezione ambientale.
La Terra è composta da diversi strati, a partire dalla superficie: la crosta, il mantello, il nucleo esterno e il nucleo interno. Ogni strato ha proprietà fisiche e chimiche distinte. La crosta è lo strato più esterno, sottile e solido. Sotto di esso si trova il mantello, che è semifluido e trasmette il calore dalla Terra interna alla superficie. Il nucleo è diviso in due parti: un nucleo esterno liquido e un nucleo interno solido, composto principalmente da ferro e nichel. Questi strati possono essere studiati attraverso le onde sismiche, prodotte dai terremoti, che viaggiano a velocità diverse a seconda della densità e dello stato del materiale che attraversano.
La gravità, una forza fondamentale della natura, varia leggermente sulla superficie terrestre a causa delle differenze nella topografia, nella distribuzione della massa e nelle variazioni di densità sotto la superficie. La geodesia è la scienza che misura e comprende la forma geometrica della Terra, l'orientamento nello spazio e il campo gravitazionale. Studiando le variazioni nel campo gravitazionale terrestre, i geofisici possono dedurre informazioni sulla distribuzione della massa all'interno della Terra, che è fondamentale per comprendere i movimenti tettonici, l'isostasia e i cambiamenti del livello del mare.
La Terra genera un campo magnetico che protegge il pianeta dalle radiazioni solari e cosmiche. Questo campo magnetico è generato dal movimento del ferro fuso nel nucleo esterno della Terra. Il paleomagnetismo studia la storia del campo magnetico terrestre esaminando l'orientamento dei minerali magnetici nelle rocce. Questi studi sono stati fondamentali per supportare la teoria della tettonica a placche e della deriva dei continenti, dimostrando che i continenti si sono spostati su scale temporali geologiche e che il campo magnetico terrestre si è invertito molte volte nel corso della storia.
La sismologia è lo studio dei terremoti e delle onde sismiche che si muovono attraverso e attorno alla Terra. Le onde sismiche si generano quando si verifica un improvviso rilascio di energia nella crosta terrestre, creando terremoti. Esistono due tipi principali di onde sismiche: le onde di corpo (onde P e onde S) e le onde di superficie. Le onde P (onde primarie) sono onde di compressione che si muovono più velocemente e arrivano per prime, mentre le onde S (onde secondarie) sono onde di taglio che arrivano dopo le onde P. Analizzando il tempo impiegato da queste onde per viaggiare attraverso la Terra, gli scienziati possono dedurre la struttura e la composizione dell'interno della Terra.
L’energia geotermica si riferisce al calore contenuto all’interno della Terra, a cui è possibile accedere e utilizzare per il riscaldamento e la generazione di elettricità. Questa energia ha origine dalla formazione della Terra e dal decadimento dei materiali radioattivi nella crosta terrestre. I gradienti geotermici, che misurano l'aumento della temperatura con la profondità, variano a seconda della posizione geografica e delle condizioni geologiche. Le aree con elevata attività geotermica, come sorgenti termali, geyser e regioni vulcaniche, sono luoghi privilegiati per l’estrazione di energia geotermica. Questa fonte di energia rinnovabile è un’area chiave di ricerca e sviluppo in geofisica.
La geofisica è un campo multidisciplinare che colma il divario tra la fisica e le scienze della Terra . Applicando principi e tecniche fisiche, i geofisici sono in grado di sondare il sottosuolo della Terra, rivelando informazioni preziose sulla struttura, la storia e i processi dinamici del pianeta. Questa conoscenza non solo fa avanzare la nostra comprensione della Terra, ma ha anche applicazioni pratiche nell’esplorazione delle risorse, nella protezione ambientale e nella preparazione alle catastrofi, rendendo la geofisica un contributore chiave per affrontare alcune delle sfide più urgenti di oggi.
