Quanti gradi ci sono sotto Terra?

Quanti gradi ci sono sotto terra: dai primi metri al nucleo

Conoscere quanti gradi ci sono sotto terra permette di comprendere i fenomeni geologici straordinari che modellano il nostro pianeta ogni giorno. Esplorare queste dinamiche profonde svela segreti affascinanti sulla struttura interna della Terra e sulla sua evoluzione termica nel corso dei millenni. Leggi larticolo completo per scoprire tutti i dettagli.

Quanti gradi ci sono sotto terra e come cambia la temperatura con la profondita

La risposta a questa domanda dipende strettamente dal punto in cui si misura il terreno, perche il sottosuolo non presenta un valore unico e uniforme. Nei primi metri di profondita la temperatura oscilla solitamente tra 10 e 15 gradi Celsius, per poi salire in modo costante lungo la crosta fino a superare 5.000 o 6.000 gradi Celsius nel nucleo al centro esatto del pianeta.

Raramente capita di riflettere su quanta energia termica sia racchiusa sotto i nostri piedi. La Terra funziona come un gigantesco accumulatore termico che rilascia calore accumulato fin dalla sua formazione, integrato dal decadimento radioattivo naturale degli elementi presenti nelle rocce. Il calore aumenta costantemente.

Non si arresta mai. La prima volta che ho visitato un impianto geotermico in Toscana, pensavo ingenuamente che bastassero una trentina di metri per trovare temperature bollenti. Ho dovuto ricredermi in fretta. Ce pero un fenomeno davvero curioso che riguarda la fascia superficiale e smentisce molte credenze popolari - lo svelero nel dettaglio nella sezione dedicata agli strati superiori qui sotto.

La fascia superficiale: perche il terreno resta stabile nei primi metri

I primi metri di suolo rispondono a dinamiche completamente diverse rispetto alle profondita abissali. Fino a circa 15 o 20 metri di profondita, la temperatura si stabilizza intorno ai 10-14 gradi Celsius sul territorio italiano, rimanendo del tutto protetta sia dallafa estiva che dalle gelate invernali.

Ed ecco quel fenomeno curioso a cui accennavo poco fa: il terreno agisce come un isolante naturale di straordinaria efficacia. A quindici metri sotto la superficie non esiste estate ne inverno. Il terreno mantiene una memoria termica costante. Sembra incredibile. Questa stabilita rende la fascia superficiale perfetta per installare sonde a bassa entalpia, capaci di riscaldare gli edifici in inverno e rinfrescarli durante lestate.

Il gradiente geotermico: quanto aumenta la temperatura sotto terra ogni cento metri

Superata la fascia superficiale influenzata dal clima esterno, la temperatura sale secondo un principio noto come gradiente geotermico. Nella crosta continentale standard, laumento medio e di circa 3 gradi Celsius ogni 100 metri di profondita, portando il sottosuolo a raggiungere allincirca 30-45 gradi Celsius alla profondita di 1 chilometro.

Il calore aumenta. Aumenta con ritmo costante e prevedibile per i primi chilometri di discesa. Il gradiente geotermico - un indicatore fondamentale sia per chi estrae idrocarburi che per gli esperti di geotermia - puo tuttavia raddoppiare o triplicare nelle aree vulcaniche attive. A 3 chilometri di profondita si possono gia superare i 90 gradi Celsius senza troppa fatica. Lambiente diventa rovente. Lavorare a simili livelli richiede macchinari speciali per resistere allattrito e al calore continuo.

Il limite delle perforazioni umane e la sfida del calore estremo

Gli esseri umani non sono mai riusciti ad avvicinarsi al mantello o al centro della Terra. La perforazione piu profonda mai realizzata, il pozzo di Kola nella penisola scandinava, ha raggiunto oltre 12 chilometri di profondita prima di fermarsi a causa di una temperatura imprevista di circa 180 gradi Celsius.

I ricercatori si aspettavano valori molto piu bassi. A quelle profondita le rocce non si comportavano piu come solidi rigidi ma diventavano malleabili e viscose sotto leffetto congiunto di calore e pressione. Le teste di perforazione si logoravano in poche ore. Un vero vicolo cieco. Questo dimostra chiaramente perche esplorare il calore profondo sia una delle sfide ingegneristiche piu ardue dellumanita.

Dal mantello al nucleo terrestre: temperature estreme al centro della Terra

Scendendo oltre la crosta si entra nel mantello, dove a circa 100 chilometri di profondita la temperatura supera ampiamente i 100 gradi Celsius e comincia la fusione parziale delle rocce, mentre nel nucleo piu interno, situato fino a circa 6.300 chilometri, il termometro raggiunge punte vertiginose tra 5.000 e 6.000 gradi Celsius.

Quando si immagina linterno del pianeta si tende a pensare a una sfera infuocata omogenea, ma in realta la Terra e strutturata a strati concentrici dove la trasmissione del calore varia enormemente tra la conduzione lenta delle rocce e i moti convettivi del mantello. Il nucleo terrestre e caldo quasi quanto la superficie visibile del Sole. Eppure, il nucleo interno resta solido. Il motivo e fisico: limmensa pressione esercitata da migliaia di chilometri di roccia impedisce agli atomi di ferro e nichel di passare allo stato liquido, vincendo sul calore estremo.

Come possiamo sfruttare il calore del sottosuolo con l'energia geotermica

Capire quanti gradi ci sono sotto terra non e soltanto un esercizio di curiosita scientifica, ma la base di una delle fonti rinnovabili piu stabili: lenergia geotermica. A differenza di sole e vento, il calore sotterraneo non dipende dalle stagioni ne dallalternanza tra giorno e notte.

Esistono due modi principali per utilizzare questa risorsa. Con la geotermia a bassa entalpia si sfruttano i 12-16 gradi Celsius del suolo superficiale mediante pompe di calore per climatizzare abitazioni e uffici con consumi elettrici ridotti. Con la geotermia a media e alta entalpia, invece, si intercettano fluidi a oltre 150 gradi Celsius a chilometri di profondita per muovere turbine a vapore e produrre energia elettrica pulita per intere comunita.

Confronto delle temperature nei diversi strati della Terra

Fascia superficiale (suolo isolato)

• Da 0 fino a circa 15-20 metri sotto la superficie
• Isolamento termico naturale da variazioni atmosferiche stagionali
• Stabile tra 10 e 14 gradi Celsius (valori tipici in Italia)
• Sistemi di climatizzazione geotermica a bassa entalpia

Crosta continentale intermedia

• Da 1 a 12 chilometri di profondita
• Gradiente geotermico standard di 3 gradi Celsius ogni 100 metri
• Da circa 30-45 gradi Celsius a 1 km fino a circa 180 gradi Celsius a 12 km
• Centrali geotermoelettriche e teleriscaldamento urbano

Mantello e Nucleo terrestre

• Da 100 chilometri fino a oltre 6.300 chilometri al centro esatto
• Calore primordiale da accrescimento planetario e decadimento radioattivo
• Da oltre 100 gradi Celsius nel mantello superiore fino a 5.000-6.000 gradi Celsius nel nucleo
• Generazione del campo magnetico terrestre protettivo e tettonica delle placche

L'installazione della sonda geotermica di Marco a Viterbo

Marco, un ingegnere edile di 38 anni a Viterbo, voleva riscaldare la propria casa colonica con una pompa di calore geotermica ma temeva che il suolo non garantisse temperature stabili durante le rigide notti invernali, sprecando cosi migliaia di euro nell'impianto.

Ha avviato la prima trivellazione superficiale senza un carotaggio preliminare, scontrandosi con uno strato di tufo vulcanico compatto che ha bloccato la sonda a soli venti metri e fatto raddoppiare i tempi di lavoro previsti.

Invece di arrendersi, Marco ha chiesto supporto a un geologo esperto della zona e ha esteso lo scavo fino a ottanta metri, intercettando una temperatura costante di circa 16 gradi Celsius ideale per il circuito chiuso.

A tre mesi dal collaudo, l'impianto ha dimezzato le bollette invernali mantenendo ventuno gradi stabili in casa e dimostrando la solidita della temperatura del sottosuolo laziale.