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:

Il voto finale sarà basato su due componenti:
Prova scritta: un test composto da domande teoriche finalizzate a valutare la comprensione complessiva dei contenuti del corso.Prova orale: un colloquio individuale volto ad approfondire la comprensione e la capacità critica dello studente sugli argomenti trattati durante il corso.Il voto finale sarà la media tra il punteggio della prova scritta e quello della prova orale.
Sostenibilità:
Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile:

Questo insegnamento concorre alla realizzazione degli obiettivi ONU dell'Agenda 2030 per lo Sviluppo Sostenibile
Altre Informazioni:

Instructor Contact: Professor Giuseppe Mitri
Email: giuseppe.mitri@unich.it
Office Hours: By appointment

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