PSLM74

Lingua Insegnamento:

INGLESE
Testi di riferimento:

de Pater, I., & Lissauer, J. J. (2015). Planetary Sciences (Seconda edizione). Cambridge University Press.Questo libro di testo offre una panoramica completa e ben strutturata della scienza planetaria, trattando i principi fisici, i processi e i dati osservativi relativi sia al Sistema Solare sia ai sistemi esoplanetari. È fortemente consigliato come riferimento durante tutto il corso.
Obiettivi formativi:

Il corso si propone di fornire agli studenti una solida comprensione dei processi fisici e geofisici che regolano la struttura interna e l’evoluzione dei corpi planetari. Al termine del corso, gli studenti saranno in grado di:

Comprendere i principi fondamentali della gravità, della rotazione e dell’isostasia nei sistemi planetari

Applicare modelli teorici per interpretare dati gravitazionali e topografici

Analizzare la propagazione delle onde sismiche e le sue implicazioni per la struttura interna

Comprendere i meccanismi di produzione e trasporto del calore nei pianeti solidi e nei satelliti ghiacciati

Descrivere il comportamento reologico dei materiali planetari e il suo impatto sulla dinamica interna

Valutare il ruolo della convezione del mantello, della formazione del nucleo e della generazione del campo magnetico

Applicare concetti di evoluzione termica e orbitale ai corpi planetari

Integrare dati osservativi e approcci modellistici per dedurre le proprietà dell’interno dei pianeti
Prerequisiti:

Non sono previsti prerequisiti formali per questo corso. È consigliata una conoscenza di base della fisica e della matematica.
Metodi didattici:

Il corso prevede lezioni teoriche ed esercitazioni pratiche.Le lezioni forniscono le basi fisiche e il contesto scientifico necessari per comprendere la struttura interna e l’evoluzione dei corpi planetari. Le esercitazioni si concentrano sull’applicazione di questi concetti attraverso la risoluzione di problemi quantitativi e l’analisi di casi studio basati su dati reali di corpi planetari.
Modalità di verifica dell'apprendimento:

l voto finale sarà basato su due componenti:
Prova scritta: un test composto da domande teoriche e quantitative, finalizzato a valutare la comprensione complessiva dei contenuti del corso da parte dello studente.
Prova orale: un colloquio individuale volto ad approfondire la comprensione dello studente e la sua capacità di applicare i concetti relativi ai processi interni dei corpi planetari.
Il voto finale sarà la media tra il punteggio della prova scritta e quello della prova orale.
Sostenibilità:
Altre Informazioni:

Instructor Contact
Professor Giuseppe MitriEmail: giuseppe.mitri@unich.it
Office hours: By appointment only

Questo corso offre un’introduzione completa alla struttura interna e all’evoluzione termica dei pianeti e dei satelliti ghiacciati. Gli studenti esploreranno i principi fisici e i metodi geofisici utilizzati per studiare gli interni planetari, con particolare attenzione a gravità, dinamica rotazionale, isostasia, elasticità, sismologia, trasporto di calore, convezione del mantello e formazione del nucleo.
Il corso affronta anche il ruolo della reologia planetaria e della generazione del campo magnetico, nonché il legame tra evoluzione termica ed evoluzione orbitale.
Gli argomenti principali includono:

Analisi del campo gravitazionale e momento d’inerzia

Dinamica rotazionale

Maree

Compensazione isostatica e anomalie gravitazionali

Propagazione delle onde sismiche e modelli di struttura interna

Composizione del nucleo e dinamo planetarie

Comportamento reologico dei materiali planetari

Produzione e trasporto del calore

Convezione del mantello e regimi tettonici

Evoluzione termica-orbitale dei corpi planetari

Nel corso delle lezioni, i concetti teorici vengono applicati attraverso esercitazioni e risoluzione di problemi basati su dati reali di corpi planetari.

1. Campo Gravitazionale e Dinamica Rotazionale

Proprietà planetarie

Leggi di Keplero e di Newton

Potenziali gravitazionale e rotazionale

Espansione in armoniche sferiche del campo di gravità

Momenti quadrupolari: J2 e C22

Momento d’inerzia planetario

Numero di Love fluido

Approssimazione di Radau-Darwin

Dinamica rotazionale: precessione e nutazione

Struttura interna da dati gravitazionali e dinamica rotazionale
2. Isostasia e Anomalie Gravitazionali

Modelli di compensazione isostatica di Airy e Pratt

Anomalie gravitazionali Free-air e Bouguer

Caso di studio: campo gravitazionale e struttura interna di Cerere
3. Elasticità e Sismologia

Sforzo, deformazione ed elasticità

Propagazione delle onde sismiche (onde P e S)

Struttura interna della Terra (modello PREM)

Composizione e dinamica del nucleo
4. Dinamo Planetarie e Campi Magnetici

Struttura e composizione del nucleo (metalli e elementi leggeri)

Generazione del campo magnetico

Teoria e modelli della dinamo

Campi magnetici di Terra e altri pianeti

Dinamo estinte in corpi rocciosi e ghiacciati
5. Reologia dei Materiali Planetari

Viscosità e tasso di deformazione

Meccanismi di scorrimento per diffusione e dislocazione

Modelli reologici compositi per rocce e ghiaccio

Comportamento viscoso-plastico e viscosità efficace
6. Convezione del Mantello e Tettonica

Trasferimento di calore negli interni planetari

Riscaldamento conduttivo, mareale, radioattivo e da accrescimento

Regimi di convezione del mantello (es. stagnant lid, tettonica a placche)

Convezione di Rayleigh-Bénard

Numeri di Rayleigh e Nusselt

Flessura visco-elastico-plastica delle litosfere

Stili tettonici ed evoluzione planetaria

Casi di studio: Terra, Venere, Marte, Mercurio
7. Evoluzione Planetaria

Accrescimento

Differenziazione interna e formazione del nucleo

Evoluzione termica a lungo termine

Raffreddamento planetario

Accoppiamento tra evoluzione termica e orbitale
8. Casi di Studio su Satelliti Ghiacciati

Struttura interna ed evoluzione di Titano, Europa, Ganimede

Evoluzione termica dei satelliti di Urano