SCIENZE DA SCOPRIRE VOLUME 1

5 Fiumi, laghi, ghiacciai, acque sotterranee L’acqua dolce del pianeta Terra si trova sulle terre emerse, cioè sui continenti, e costituisce, come sai già, solo il 3% dell’idrosfera. Anche se è chiamata “dolce”, contiene ugualmente una certa quantità di sali minerali disciolti, che però è molto bassa: meno di 5 g per 1 kg di acqua. Le acque dolci possono essere classificate in: - acque correnti, se scorrono in superficie sotto forma di fiumi, torrenti, ruscelli; - acque stagnanti, se si raccolgono in laghi, stagni, paludi; - ghiacciai, se sono allo stato solido; - acque sotterranee, se scorrono in profondità. Quali sono le caratteristiche di un fiume?L’acqua di un fiume può provenire dalle sorgenti di acqua sotterranea, dalla fusione di ghiacciai o dalle piogge che cadono al suolo. Queste, se non vengono assorbite, cominciano a scorrere lungo una pendenza, si incanalano formando un solco che diventa un ruscello, poi un torrente che confluisce in un fiume. Osserva il disegno. Il fiume scava da monte a valle un solco, chiamato alveo o letto; riceve acqua, oltre che dalla sorgente, da tutta la valle in cui scorre il suo bacino idrografico ; termina in mare con una foce. Ogni fiume è caratterizzato dalla sua portata e dalla velocità dell’acqua, La portata di un fiume è il volume di acqua, espresso in metri cubi (m3), che passa attraverso una sua sezione in un secondo. La portata dipende dalla profondità e dalla larghezza del fiume, dalla velocità dell’acqua e dal suo livello; può variare nel corso del tempo e con le stagioni. Le acque continentali Caratteristiche del fiume I corsi d’acqua Analizza Da che cosa è delimitato il bacino idrografico di un fiume? Bacino idrografico Territorio le cui acque (piovane, di fusione delle nevi) affluiscono in un unico corso d’acqua. River basin Area whose water flows into a single river. Quando la portata è massima si dice che il fiume è in piena ( 9 ); quando è minima si dice che il fiume è in magra (10). Analizza Che cosa significano “piena” e “magra” per il fiume? La velocità dell’acqua del fiume dipende dalla pendenza: in montagna il fiume scorre velocemente, mentre rallenta scorrendo in pianura. La velocità del fiume è inoltre minore vicino alle sponde e sul fondo, a causa dell’azione rallentante dell’attrito, e massima al centro, poco sotto la superficie. Analizza In quale zona del fiume l’acqua scorre più velocemente? Come si forma un lago? In che cosa può trasformarsi? Quando l’acqua si raccoglie in avvallamenti della Terra può formarsi un lago ( 11 ). Tali avvallamenti possono anche essere stati scavati nel passato dai ghiacciai, come succede nel caso della maggior parte dei laghi alpini; possono essere crateri di vulcani spenti, fratture della crosta terrestre o semplicemente valli sbarrate nella parte più bassa da una frana. I laghi alpini sono tutti alimentati dall’acqua di un fiume, detto immissario, o da una sorgente sotterranea; il loro livello è mantenuto all’incirca costante da un altro fiume che “esce“ dal lago, detto emissario. I laghi vulcanici si formano con l’acqua piovana e non posseggono perciò immissari o emissari. I laghi non sono elementi stabili ma hanno una loro evoluzione, dovuta al continuo apporto di materiali che si depositano sul fondo: dopo una fase giovanile di formazione, diventano prima stagni, poi paludi e infine possono interrarsi completamente. Analizza Quali tipi di lago possono esistere? Che cosa sono l’immissario e l’emissario? Quale forma ha un lago vulcanico? Che cos’è un ghiacciaio? Come si forma? Un ghiacciaio è un enorme ammasso di ghiaccio che si accumula per la deposizione e la compressione della neve al di sopra del limite delle nevi perenni: la neve in tali zone non fonde mai, viene “schiacciata” anno dopo anno dagli strati sovrastanti, perde l’aria che vi era intrappolata, si compatta e si trasforma in ghiaccio. Alle latitudini dell’Italia il limite delle nevi perenni è intorno ai 3000 metri, in alta montagna, ma ai Poli è a 0 metri, il livello del mare. Osserva l’illustrazione di un ghiacciaio di montagna; è costituito da tre parti essenziali: - un bacino di accumulo della neve; - una lingua, lungo la quale, per effetto della forza di gravità e a causa della pendenza, il ghiaccio si muove lentamente verso valle; - un fronte, cioè la parte terminale della lingua, che può scendere al di sotto del limite delle nevi perenni, dove il ghiaccio fonde e dà origine a ruscelli e cascatelle. Il processo di formazione di un ghiacciaio è molto lento: alle nostre latitudini impiega 20 anni, ai Poli richiede un tempo maggiore a causa delle scarsissime precipitazioni. Nelle calotte polari dell’Artide e dell’Antartide i ghiacci si espandono in tutte le direzioni e non si muovono, se non in minima parte. I ghiacciai dell’Antartide e della Groenlandia ( 12 ), negli strati profondi, conservano ancora intatte tracce dell’atmosfera del passato intrappolate tra i cristalli di ghiaccio. Grazie a questo gli studiosi hanno potuto ricostruire la storia dell’atmosfera terrestre e dei cambiamenti climatici che si sono ripetuti nel tempo. Il ghiaccio viene analizzato dopo essere stato estratto con delle trivellazioni che portano in superficie delle sezioni a forma di grossa carota: le parti superiori della “carota” contengono il ghiaccio più recente, le parti più profonde contengono il ghiaccio più vecchio (13 ). 12 La banchisa di ghiaccio galleggiante sul mar Glaciale Artico, nella regione che si estende attorno al Polo Nord: l’Artico (comprendente anche i territori più settentrionali della Groenlandia). per saperne di più I ghiacciai si ritiranoNegli ultimi secoli si nota sul pianeta Terra una “ritirata” dei ghiacciai: dal 1850 a oggi i ghiacciai delle Alpi hanno perso il 40% della superficie e oltre il 50% del volume. Questo fenomeno è causato in gran parte dai cambiamenti climatici che stanno avvenendo, dovuti all’aumento dell’anidride carbonica nell’aria: la temperatura è aumentata (anche se di poco) e le precipitazioni nevose sono più scarse non solo in pianura, ma anche in alta montagna. La riduzione dei ghiacciai alpini causerà in un futuro non lontano una minore quantità di acqua nei ruscelli e nei fiumi, difficoltà di approvvigionamento idrico nei bacini delle centrali idroelettriche e pericoli di frane e smottamenti dei suoli abbandonati dai ghiacciai. Inoltre sono in pericolo flora e fauna delle alte montagne. 1873: una veduta verso valle del ghiacciaio Whitechuck nel Glacier Peak Wilderness. La stessa veduta nel 2016: questo ramo del ghiacciaio si è ritirato di 1,9 chilometri. Analizza Di quali parti è fatto un ghiacciaio di montagna? HAI CAPITO CHE... Sono continentali le acque correnti di fiumi, torrenti e ruscelli, le acque stagnanti di laghi, stagni e paludi, quelle solide dei ghiacciai e le acque sotterranee che scorrono sotto la superficie terrestre. 13 Glaciologi e climatologi di dieci Paesi europei cercano in Antartide il ghiaccio più antico sulla Terra. L’obiettivo è trovare il punto della calotta antartica dal quale estrarre la carota di ghiaccio che permetta di andare più indietro nella storia del pianeta. Tale archivio temporale permetterà di decifrare i processi del clima del passato, per migliorare le proiezioni su quelli futuri. Che cosa sono le acque sotterranee? Come si formano? Osserva il disegno: l’acqua piovana che cade sulla superficie terrestre non confluisce tutta nei fiumi o nei laghi. In parte evapora, in parte penetra nel suolo dove può essere prelevata dalle radici delle piante, in parte può infiltrarsi tra i granuli del suolo e delle rocce e scendere lentamente in profondità. Se l’acqua incontra uno strato di roccia impermeabile viene bloccata e si accumula, imbevendo gli strati sovrastanti e formando una falda freatica, cioè una zona in cui la roccia è imbevuta di acqua. Nelle falde l’acqua si muove lentamente e può arrivare in posti anche molto distanti dove può essere fatta risalire in superficie ed estratta scavando pozzi profondi. Le acque delle falde possono affiorare in superficie anche naturalmente, formando una sorgente. Le acque delle sorgenti sono spesso ricche di sali asportati alle rocce attraversate e sono perciò dette acque minerali: sono le acque che, imbottigliate alla sorgente, si possono comunemente acquistare. Le acque che sgorgano da sorgenti presenti in zone vulcaniche sono dette acque termali perché hanno temperature elevate, da 30 °C a 75 °C. Le acque termali sono utilizzate dall’uomo a scopo curativo perché contengono sali minerali benefici per la salute; possono servire per bagni, inalazioni o per preparare fanghi medicinali. Analizza Perché l’acqua piovana riesce a scendere in profondità nel terreno? Che cos’è uno strato impermeabile? Dove si forma una sorgente? >> VERSO LE COMPETENZE Analizza le acque minerali Puoi svolgere la seguente attività da solo o in gruppo. Le acque minerali hanno un contenuto di sali piuttosto alto, mentre le acque oligominerali hanno un contenuto minimo di sali e, proprio per questo, sono adatte nella prima infanzia o per chi ha problemi di assorbimento dei minerali. Procurati alcune etichette di acque minerali e oligominerali in commercio e leggi i tipi e le quantità di sali presenti e la temperatura dell’acqua alla sorgente. Riporta i dati in tabella e confronta i vari tipi di acqua minerale. Fai poi una ricerca in Rete sui possibili effetti sull’organismo dei sali presenti in maggioranza nelle varie acque. Puoi usare, ad esempio, la chiave di ricerca “effetti del calcio nelle acque sull’uomo” e poi ripetere la ricerca per le altre sostanze. Analizza i grafici La portata di un fiume è il volume d’acqua, espresso in metri cubi, che passa attraverso una sua sezione in un secondo. Quando la portata è massima si dice che il fiume è in piena mentre quando è minima il fiume è in magra. Analizza i grafici e rispondi. a. Che cosa è indicato sull’asse delle ascisse? ☐ Tempo ☐ Mesi ☐ Periodo E sull’asse delle ordinate? b. Per ciascun corso d’acqua individua il periodo di piena e quello di magra. c. Da quali fenomeni dipende l’aumento di portata di un corso d’acqua? ☐ Temperatura ☐ Stagione ☐ Piovosità ☐ Luogo E la sua diminuzione? ☐ Temperatura ☐ Stagione ☐ Piovosità ☐ Luogo d. Noti una differenza tra la portata dei corsi d’acqua che scendono dalle Alpi rispetto a quelli della zona mediterranea? Individua comportamenti per risparmiare acqua L’acqua è un bene prezioso, soprattutto quella dolce, pulita e potabile. La quantità totale di acqua potabile sulla Terra è grande ma molta acqua si trova in zone poco abitate come la Siberia e l’Amazzonia, mentre in altre zone densamente popolate l’acqua scarseggia; inoltre, spesso l’acqua disponibile è “sporca” perché inquinata. Evitiamo gli sprechi Anche tu puoi fare qualcosa per l’acqua, cominciando ad esempio a evitare gli sprechi. Per renderti conto di quanta acqua consumi settimanalmente a scuola analizza le seguenti azioni quotidiane e compila la tabella. Confronta i tuoi risultati con quelli dei tuoi compagni e cerca di individuare i comportamenti da mettere in atto per risparmiare acqua.
5 Fiumi, laghi, ghiacciai, acque sotterranee L’acqua dolce del pianeta Terra si trova sulle terre emerse, cioè sui continenti, e costituisce, come sai già, solo il 3% dell’idrosfera. Anche se è chiamata “dolce”, contiene ugualmente una certa quantità di sali minerali disciolti, che però è molto bassa: meno di 5 g per 1 kg di acqua. Le acque dolci possono essere classificate in: - acque correnti, se scorrono in superficie sotto forma di fiumi, torrenti, ruscelli; - acque stagnanti, se si raccolgono in laghi, stagni, paludi; - ghiacciai, se sono allo stato solido; - acque sotterranee, se scorrono in profondità. Quali sono le caratteristiche di un fiume?L’acqua di un fiume può provenire dalle sorgenti di acqua sotterranea, dalla fusione di ghiacciai o dalle piogge che cadono al suolo. Queste, se non vengono assorbite, cominciano a scorrere lungo una pendenza, si incanalano formando un solco che diventa un ruscello, poi un torrente che confluisce in un fiume. Osserva il disegno. Il fiume scava da monte a valle un solco, chiamato alveo o letto; riceve acqua, oltre che dalla sorgente, da tutta la valle in cui scorre il suo bacino idrografico ; termina in mare con una foce. Ogni fiume è caratterizzato dalla sua portata e dalla velocità dell’acqua, La portata di un fiume è il volume di acqua, espresso in metri cubi (m3), che passa attraverso una sua sezione in un secondo. La portata dipende dalla profondità e dalla larghezza del fiume, dalla velocità dell’acqua e dal suo livello; può variare nel corso del tempo e con le stagioni. Le acque continentali Caratteristiche del fiume I corsi d’acqua Analizza Da che cosa è delimitato il bacino idrografico di un fiume? Bacino idrografico Territorio le cui acque (piovane, di fusione delle nevi) affluiscono in un unico corso d’acqua. River basin Area whose water flows into a single river. Quando la portata è massima si dice che il fiume è in piena ( 9 ); quando è minima si dice che il fiume è in magra (10). Analizza Che cosa significano “piena” e “magra” per il fiume? La velocità dell’acqua del fiume dipende dalla pendenza: in montagna il fiume scorre velocemente, mentre rallenta scorrendo in pianura. La velocità del fiume è inoltre minore vicino alle sponde e sul fondo, a causa dell’azione rallentante dell’attrito, e massima al centro, poco sotto la superficie. Analizza In quale zona del fiume l’acqua scorre più velocemente? Come si forma un lago? In che cosa può trasformarsi? Quando l’acqua si raccoglie in avvallamenti della Terra può formarsi un lago ( 11 ). Tali avvallamenti possono anche essere stati scavati nel passato dai ghiacciai, come succede nel caso della maggior parte dei laghi alpini; possono essere crateri di vulcani spenti, fratture della crosta terrestre o semplicemente valli sbarrate nella parte più bassa da una frana. I laghi alpini sono tutti alimentati dall’acqua di un fiume, detto immissario, o da una sorgente sotterranea; il loro livello è mantenuto all’incirca costante da un altro fiume che “esce“ dal lago, detto emissario. I laghi vulcanici si formano con l’acqua piovana e non posseggono perciò immissari o emissari. I laghi non sono elementi stabili ma hanno una loro evoluzione, dovuta al continuo apporto di materiali che si depositano sul fondo: dopo una fase giovanile di formazione, diventano prima stagni, poi paludi e infine possono interrarsi completamente. Analizza Quali tipi di lago possono esistere? Che cosa sono l’immissario e l’emissario? Quale forma ha un lago vulcanico? Che cos’è un ghiacciaio? Come si forma? Un ghiacciaio è un enorme ammasso di ghiaccio che si accumula per la deposizione e la compressione della neve al di sopra del limite delle nevi perenni: la neve in tali zone non fonde mai, viene “schiacciata” anno dopo anno dagli strati sovrastanti, perde l’aria che vi era intrappolata, si compatta e si trasforma in ghiaccio. Alle latitudini dell’Italia il limite delle nevi perenni è intorno ai 3000 metri, in alta montagna, ma ai Poli è a 0 metri, il livello del mare. Osserva l’illustrazione di un ghiacciaio di montagna; è costituito da tre parti essenziali: - un bacino di accumulo della neve; - una lingua, lungo la quale, per effetto della forza di gravità e a causa della pendenza, il ghiaccio si muove lentamente verso valle; - un fronte, cioè la parte terminale della lingua, che può scendere al di sotto del limite delle nevi perenni, dove il ghiaccio fonde e dà origine a ruscelli e cascatelle. Il processo di formazione di un ghiacciaio è molto lento: alle nostre latitudini impiega 20 anni, ai Poli richiede un tempo maggiore a causa delle scarsissime precipitazioni. Nelle calotte polari dell’Artide e dell’Antartide i ghiacci si espandono in tutte le direzioni e non si muovono, se non in minima parte. I ghiacciai dell’Antartide e della Groenlandia ( 12 ), negli strati profondi, conservano ancora intatte tracce dell’atmosfera del passato intrappolate tra i cristalli di ghiaccio. Grazie a questo gli studiosi hanno potuto ricostruire la storia dell’atmosfera terrestre e dei cambiamenti climatici che si sono ripetuti nel tempo. Il ghiaccio viene analizzato dopo essere stato estratto con delle trivellazioni che portano in superficie delle sezioni a forma di grossa carota: le parti superiori della “carota” contengono il ghiaccio più recente, le parti più profonde contengono il ghiaccio più vecchio (13 ). 12 La banchisa di ghiaccio galleggiante sul mar Glaciale Artico, nella regione che si estende attorno al Polo Nord: l’Artico (comprendente anche i territori più settentrionali della Groenlandia). per saperne di più I ghiacciai si ritiranoNegli ultimi secoli si nota sul pianeta Terra una “ritirata” dei ghiacciai: dal 1850 a oggi i ghiacciai delle Alpi hanno perso il 40% della superficie e oltre il 50% del volume. Questo fenomeno è causato in gran parte dai cambiamenti climatici che stanno avvenendo, dovuti all’aumento dell’anidride carbonica nell’aria: la temperatura è aumentata (anche se di poco) e le precipitazioni nevose sono più scarse non solo in pianura, ma anche in alta montagna. La riduzione dei ghiacciai alpini causerà in un futuro non lontano una minore quantità di acqua nei ruscelli e nei fiumi, difficoltà di approvvigionamento idrico nei bacini delle centrali idroelettriche e pericoli di frane e smottamenti dei suoli abbandonati dai ghiacciai. Inoltre sono in pericolo flora e fauna delle alte montagne. 1873: una veduta verso valle del ghiacciaio Whitechuck nel Glacier Peak Wilderness. La stessa veduta nel 2016: questo ramo del ghiacciaio si è ritirato di 1,9 chilometri. Analizza Di quali parti è fatto un ghiacciaio di montagna? HAI CAPITO CHE... Sono continentali le acque correnti di fiumi, torrenti e ruscelli, le acque stagnanti di laghi, stagni e paludi, quelle solide dei ghiacciai e le acque sotterranee che scorrono sotto la superficie terrestre. 13 Glaciologi e climatologi di dieci Paesi europei cercano in Antartide il ghiaccio più antico sulla Terra. L’obiettivo è trovare il punto della calotta antartica dal quale estrarre la carota di ghiaccio che permetta di andare più indietro nella storia del pianeta. Tale archivio temporale permetterà di decifrare i processi del clima del passato, per migliorare le proiezioni su quelli futuri. Che cosa sono le acque sotterranee? Come si formano? Osserva il disegno: l’acqua piovana che cade sulla superficie terrestre non confluisce tutta nei fiumi o nei laghi. In parte evapora, in parte penetra nel suolo dove può essere prelevata dalle radici delle piante, in parte può infiltrarsi tra i granuli del suolo e delle rocce e scendere lentamente in profondità. Se l’acqua incontra uno strato di roccia impermeabile viene bloccata e si accumula, imbevendo gli strati sovrastanti e formando una falda freatica, cioè una zona in cui la roccia è imbevuta di acqua. Nelle falde l’acqua si muove lentamente e può arrivare in posti anche molto distanti dove può essere fatta risalire in superficie ed estratta scavando pozzi profondi. Le acque delle falde possono affiorare in superficie anche naturalmente, formando una sorgente. Le acque delle sorgenti sono spesso ricche di sali asportati alle rocce attraversate e sono perciò dette acque minerali: sono le acque che, imbottigliate alla sorgente, si possono comunemente acquistare. Le acque che sgorgano da sorgenti presenti in zone vulcaniche sono dette acque termali perché hanno temperature elevate, da 30 °C a 75 °C. Le acque termali sono utilizzate dall’uomo a scopo curativo perché contengono sali minerali benefici per la salute; possono servire per bagni, inalazioni o per preparare fanghi medicinali. Analizza Perché l’acqua piovana riesce a scendere in profondità nel terreno? Che cos’è uno strato impermeabile? Dove si forma una sorgente? >> VERSO LE COMPETENZE Analizza le acque minerali Puoi svolgere la seguente attività da solo o in gruppo. Le acque minerali hanno un contenuto di sali piuttosto alto, mentre le acque oligominerali hanno un contenuto minimo di sali e, proprio per questo, sono adatte nella prima infanzia o per chi ha problemi di assorbimento dei minerali. Procurati alcune etichette di acque minerali e oligominerali in commercio e leggi i tipi e le quantità di sali presenti e la temperatura dell’acqua alla sorgente. Riporta i dati in tabella e confronta i vari tipi di acqua minerale. Fai poi una ricerca in Rete sui possibili effetti sull’organismo dei sali presenti in maggioranza nelle varie acque. Puoi usare, ad esempio, la chiave di ricerca “effetti del calcio nelle acque sull’uomo” e poi ripetere la ricerca per le altre sostanze. Analizza i grafici La portata di un fiume è il volume d’acqua, espresso in metri cubi, che passa attraverso una sua sezione in un secondo. Quando la portata è massima si dice che il fiume è in piena mentre quando è minima il fiume è in magra. Analizza i grafici e rispondi. a. Che cosa è indicato sull’asse delle ascisse?  ☐ Tempo  ☐ Mesi  ☐ Periodo E sull’asse delle ordinate? b. Per ciascun corso d’acqua individua il periodo di piena e quello di magra. c. Da quali fenomeni dipende l’aumento di portata di un corso d’acqua? ☐ Temperatura  ☐ Stagione  ☐ Piovosità  ☐ Luogo E la sua diminuzione? ☐ Temperatura  ☐ Stagione  ☐ Piovosità  ☐ Luogo d. Noti una differenza tra la portata dei corsi d’acqua che scendono dalle Alpi rispetto a quelli della zona mediterranea? Individua comportamenti per risparmiare acqua L’acqua è un bene prezioso, soprattutto quella dolce, pulita e potabile. La quantità totale di acqua potabile sulla Terra è grande ma molta acqua si trova in zone poco abitate come la Siberia e l’Amazzonia, mentre in altre zone densamente popolate l’acqua scarseggia; inoltre, spesso l’acqua disponibile è “sporca” perché inquinata. Evitiamo gli sprechi Anche tu puoi fare qualcosa per l’acqua, cominciando ad esempio a evitare gli sprechi. Per renderti conto di quanta acqua consumi settimanalmente a scuola analizza le seguenti azioni quotidiane e compila la tabella. Confronta i tuoi risultati con quelli dei tuoi compagni e cerca di individuare i comportamenti da mettere in atto per risparmiare acqua.