Programma del Corso di fisica della ionosfera e della magnetosfera
Docente: Carlo Scotto
La maggior parte degli argomenti è trattato sul libro di G.W. Prölss ("Physics of the Earth's Space Environment", ed. Springer).Viene fatto riferimento ai paragrafi di detto libro. I restanti argomenti sono riportati nelle note di lezione distribuite. In esse è riportata la relativa bibliografia dettagliata.
Introduzione: scopo del corso e presentazione degli argomenti trattati

1. Nozioni di fisica del plasma magneto-ionosferico
Frequenza di plasma, distanza di Debye e potenziale di Debye-Hückel, condizioni di plasma, libero cammino medio, indice di rifrazione di fase per le onde radio in un plasma senza collisioni e in assenza di campo magnetico, plasma non caldo (Note di lezione). (pag. 232, § 7.3.1, § 7.3.2, § 7.3.3) . Energia del campo elettromagnetico (Note di lezione ). Moto delle cariche elettriche in un campo magnetico: moto di girazione, il momento magnetico come invariante adiabatico, moto ove grad(B) è parallelo a B, bounce motion (§ 5.3.1, § 5.3.2, pp. 220-228), gradient drift motion (§ 5.3.2, pp. 228-229), neutral shift drift, drift E x B e conduttività del plasma in assenza di collisioni, drift sotto l'azione di forze esterne (§ 5.3.1, § 5.3.2, § 5.3.3 pp. 219-233).

2. Il mezzo interplanetario.
La corona solare e il vento solare (§ 6.1 e 6.1.1, pp. 278-282, compresi tutti i richiami). Struttura del vento solare a grande scala e sul piano dell'eclittica (§ 6.1.6). Il campo magnetico interplanetario: osservazioni e caratteristiche fisiche (§ 6.2.1, pp. 300-304). Il current sheet eliosferico (§ 6.2.4). Struttura a settori della componente polare di B (§ 6.2.5). Teorema di Alfvén (Appendice A.14, pp.484-487).

3. Magnetosfera
Il campo geomagnetico in prossimità della Terra (§ 5.2). Drift di curvatura (p. 233). Drift totale (p. 234-235). Moto composto dei portatori di cariche (§ 5.3.4). Popolazioni di particelle nella magnetosfera interna: fasce di radiazione, ring current, plasmasfera (§ 5.4).
Il campo geomagnetico distante: configurazione e classificazione, correnti sul lato diurno della magnetopausa, riflessione delle particelle e formazione della corrente, sistema di correnti nella coda geomagnetica (§ 5.5). Popolazione di particelle nella magnetosfera esterna: magnetotail plasma sheet, magnetotail lobe plasma, magnetospheric boundary layer (§ 5.6). Formazione del bow shock e cenno al magnetosheat (§ 6.4 introduzione e § 6.4.1, pp. 325-328).

4. Ionosfera
Processi di assorbimento, attenuazione della radiazione nei gas, deposizione di energia nell'alta atmosfera: funzione di Chapman. Ionosfera terrestre: cenni storici, profilo verticale di densità elettronica, temperatura ionosferica, produzione e scomparsa di ionizzazione, regioni ionosferiche, equilibrio elettronico, profilo verticale di densità elettronica nella regione E e nella regione F2. (§ 3.2; introduzione del cap 4, § 4.1, § 4.2, § 4.3). Morfologia della ionosfera: le cuspidi sulla traccia degli ionogrammi e le regioni ionosferiche (Note di lezione). Variazioni regolari della ionosfera: strati E ed F1(Note di lezione). Variazioni irregolari della ionosfera: strato F2 (Note di lezione ). Strato E sporadico (Note di lezione ). Modello fotochimico semplificato per le regioni E ed F: strato F1 (Note di lezione). Modello fotochimico semplificato per la regione D (Note di lezione). Indice di rifrazione per le onde radio con collisioni ed in assenza di campo magnetico; interpretazione della parte immaginaria dell'indice di rifrazione: l'assorbimento (Note di lezione). Solar flares e short waves fadeout (Note di lezione). Ulteriori note sullo strato F1 (Note di lezione). Ulteriori note sullo strato E (Note di lezione).

5. Teoria Magnetoionica
Introduzione. Equazioni costitutive per un plasma freddo con collisioni ed in presenza di un campo magnetico (Note di lezione). Indice di rifrazione per le onde radio nella ionosfera, trascurando le collisioni e considerando il campo magnetico terrestre: equazione di Appleton-Hartree (Note di lezione). Continuità di nf in X=1. Gli zeri dell'equazione di Appleton-Hartree senza collisioni: caso di propagazione longitudinale, trasversale e generale (Note di lezione). Polarizzazione: continuità in X=1 nel caso generale e nel caso di propagazione longitudinale. Polarizzazione in propagazione longitudinale: dipendenza dal segno di YL. Polarizzazione in condizioni generali, per X=1 (Note di lezione). Indice di rifrazione per le onde radio nella ionosfera, considerando le collisioni e il campo magnetico terrestre. Cenno alla polarizzazione nel caso collisionale. Curve di (X) con collisioni: importanza della regola di Booker (Note di lezione). Condizioni di riflessione e ionogrammi, traccia ordinaria, straordinaria. Raggio Z (Note di lezione). Esempi di ionogrammi (Note di lezione)
Così come indicato nelle note di lezione, il materiale di questa unità didattica si trova su: Ratcliffe, J. A. (1959), The magneto-Ionic Theory and its Applications to the Ionosphere, Cambridge University Press.

6. Assorbimento e dissipazione dell'energia del vento solare
Topologia dell'alta atmosfera polare (§ 7.1). Campi elettrici, e convezione del plasema (§ 7.2). Conduttività e correnti nella ionosfera polare (§ 7.3). Aurore polari: dissipazione dell'energia delle particelle aurorali, origine delle particelle aurorali, aurora diffusa e discreta(§ 7. 4). Solar Wind Dynamo (§ 7.6.1), magnetosfera aperta(§ 7.6.2), convezione del plasma nella magnetosfera aperta (§ 7.6.3), magnetosfera aperta con coda (§ 7.6.4), cenno alla riconnessione (parte del § 7.6.5), correnti di Birkeland nelle regioni 1 e 2 (§ 7.6.6).

7. Tempeste geosferiche
Tempeste magnetiche: variazione regolari, elettrogetto equatoriale, attività magnetica alle basse, alte e medie latitudini, indici geomagnetici (§ 8.1). Sottotempeste magnetiche: fase di crescita e espansione, onde di Alvfèn e loro ruolo (§ 8.3). Tempeste ionosferiche: tempeste negative e positive (§ 8.5).

1) G.W. Prölss "Physics of the Earth's Space Environment"
2) Appunti di lezione.

Prima parte

Definizione di clima (climatologia e meteorologia). Il sistema climatico (atmosfera, biosfera, criosfera, geosfera, idrosfera, Sole).
La radiazione solare e il bilancio energetico della Terra (richiami di fisica solare, leggi della radiazione, assorbimento della radiazione solare nell’atmosfera).
Atmosfera e clima (richiami di composizione, struttura e circolazione dell’atmosfera).
Nubi e aerosol (richiami di processi di condensazione e formazione delle nubi).
Oceano e clima (richiami di composizione, struttura e circolazione dell’oceano).
Trasferimento radiativo (richiami di assorbimento, emissione e trasferimento radiativo dell’atmosfera).
L’effetto serra (l’atmosfera come serra, i gas serra, calcolo del bilancio energetico, modelli di effetto serra).
Lo strato di ozono (radiazione ultravioletta in atmosfera, fotochimica della produzione di ozono, misure di ozono, “buco” dell’ozono).
Osservazioni climatiche con telerilevamento (misure da terra, misure satellitari, strumenti infrarossi, strumenti “limb viewing”, applicazioni del telerilevamento agli studi climatici).
Sensitività climatica e cambiamento climatico (cambiamenti astronomici, solari, atmosferici, oceanici e fluttuazioni di temperatura).
Clima di altri pianeti.
Clima e società.
Variabilità multidecadale della temperatura superficiale del mare (seminario del Dr. Salvatore Marullo).
Misura lidar di gas serra (visita al Centro Ricerche ENEA di Frascati).



Seconda parte

Introduzione ai modelli climatici. Il percorso concettuale dalle osservazioni alle simulazioni. Approcci dinamico e statistico. Gerarchia dei modelli climatici e loro componenti, tipologie di modelli, il concetto di parametrizzazione.
Modelli a Bilancio di Energia (EBM). Struttura generale di un EBM, EBM 0-dimensionali, EBM 1-dimensionali, parametrizzazioni negli EBM, applicazioni.
Modelli Radiativo-Convettivi (RC) e Modelli a Complessità Intermedia (EMIC). Equilibrio radiativo e radiativo-convettivo e implementazione nei modelli climatici a complessità intermedia.
Modelli Climatici Globali (GCM). Struttura di un GCM, componenti e interazioni, equazioni fondamentali e loro modellazione. Attività di attribution e risultati. Validazione dei modelli di clima.
Cenni di modellistica climatica regionale e tecniche di downscaling.
Scenari e proiezioni climatiche per il XXI secolo.
Analizzare il clima e i suoi cambiamenti da un altro punto di vista: modelli a rete neurale e analisi di causalità di Granger. Dettagli sulle tecniche e risultati di attribution. Downscaling con modelli a rete neurale.

F. W. Taylor (2005), Elementary Climate Physics, Oxford.
K. McGuffie & A. Henderson-Sellers (2014), The Climate Modelling Primer, 4th Edition, Wiley.

L’ambiente celeste; il Sistema solare; forma e dimensioni della Terra; i moti principali della Terra (rotazione e rivoluzione); i moti millenari della Terra; la Terra e la Luna.
L’orientamento; il tempo e la sua misura; la rappresentazione della superficie terrestre; le coordinate geografiche (latitudine e longitudine); la lettura delle carte topografiche.
Le forme del rilievo e il modellamento del rilievo terrestre; l’idrosfera marina, l’idrosfera continentale, la criosfera; l’atmosfera; il clima.
I materiali della Terra: i minerali, i processi litogenetici, il ciclo litogenetico.

Capire la Terra
J.P. Grotzinger, T-H Jordan
(Terza edizione italiana condotta sulla settima edizione americana)

Il Globo Terrestre e la sua evoluzione
E. L. Palmieri e M. Parotto
Sesta Edizione (2008)

Materiale didattico distribuito durante lo svolgimento del corso

Conoscenza e capacità di comprensione: Conoscenza dei principi della biologia cellulare e della organizzazione in tessuti. Acquisizione di consapevole autonomia di giudizio con riferimento a: valutazione, interpretazione e contestualizzazione di fotografie acquisite con tecniche microscopiche. Capacità di comunicare in maniera efficace e con la corretta terminologia;
Competenze applicate: Le conoscenze di base acquisite attraverso lo studio della citologia permetteranno agli studenti di applicarle allo studio dei tessuti. Inoltre, gli studenti saranno in grado di riconoscere e commentare un preparato o una fotografia acquisiti con uno strumento microscopico. Infine, tali conoscenze permetteranno agli studenti di comprendere gli approfondimenti disciplinari che verranno svolti negli anni successivi.

Argomenti di Citologia.
Teoria cellulare. Metodi di studio della cellula: il microscopio.
Le macromolecole: I principali glucidi di interesse biologico e loro polimeri. Cenni sulla glicolisi. I principali lipidi di interesse biologico. Aminoacidi e proteine. Cenni sulla struttura e funzione delle proteine. Gli enzimi.
Gli acidi nucleici. Struttura di DNA e RNA. La replicazione del DNA, Trascrizione ed RNA messagero, Codice genetico, i ribosomi e la sintesi proteica.
Le membrane cellulari: composizione chimica, Il modello a mosaico fluido. Proteine intrinseche ed estrinseche. Permeabilità e trasporto attivo. Canali ionici. Giunzioni intercellulari: zonula occludens, zonula adherens e desmosomi.
Via citoplasmatica e via secretoria, Il reticolo endoplasmico, Origine e smistamento delle proteine secretorie e di membrana. Apparato di Golgi. Lisosomi, Perossisomi, Endocitosi, fagocitosi, esocitosi.
Struttura dei mitocondri, Probabile origine di mitocondri e plastidi, Il DNA nei mitocondri, Cenni sul metabolismo energetico: la respirazione.
Il citoscheletro: Microtubuli, microfilamenti e filamenti intermedi.
Il nucleo degli eucarioti, Involucro nucleare e pori nucleari, Gli istoni e i nucleosomi. Eucromatina ed eterocromatina. Il nucleolo. Struttura dei cromosomi.
Il ciclo cellulare: l'interfase (fasi G1, S e G2), La divisione cellulare. Cellule aploidi, diploidi e poliploidi. La mitosi nelle cellule animali. La meiosi. Fasi e sottofasi della meiosi. Il significato della meiosi e del crossing over. La ricombinazione.

Argomenti di Istologia
Tessuto epiteliale. Caratteristiche generali. Epiteli di rivestimento. Classificazione e funzioni. La lamina basale.
Tessuto connettivo. I diversi tessuti connettivi: caratteristiche generali e caratteristiche specifiche dei diversi tessuti connettivi. Il connettivo propriamente detto. Classificazione dei connettivi. Matrice extracellulare. Le cellule del connettivo e loro funzione.
Il sangue e cenni di immunologia cellulare. Il plasma: composizione e funzioni. Eritrociti e globuli bianchi: caratteristiche morfologiche e funzionali.
Tessuto osseo. Osso spugnoso e osso compatto. Struttura microscopica dell'osso: l'osteone. Osteoblasti, osteociti, osteoclasti.
Tessuto muscolare. Il tessuto muscolare liscio. Il tessuto muscolare scheletrico. Struttura e ultrastruttura della fibra muscolare. Miofibrille e miofilamenti: il sarcomero. La contrazione muscolare. Il tessuto muscolare cardiaco.
Tessuto nervoso. Il sistema nervoso centrale e periferico. Morfologia del neurone. Cenni sulla conduzione dell'impulso nervoso. La sinapsi. Neuromediatori. Neuroglia.

Citologia ed Istologia
Biologia Cellula e Tessuti, Autori vari, edi-ermes
Citologia
IL MONDO DELLA CELLULA, Wayne M. Becker, Lewis J. Kleinsmith, Jeff Hardin, Gregory Paul Bertoni, Addison Wesley Pearson
L'essenziale di BIOLOGIA MOLECOLARE DELLA CELLULA, ALBERTS B, HOPKIN K, BRAY D, JOHNSON A, LEWIS J, RAFF M, ROBERTS K, WALTER P, Zanichelli
Principi di BIOLOGIA DELLA CELLULA, PLOPPER George, Zanichelli
Molecole, Cellule e Organismi, AA Vari, EdiSES
Istologia
Istologia ed Elementi di Anatomia Microscopica, Dalle Donne et al, EdiSES
Istologia, JUNQUEIRA, Mescher AL, Piccin
ISTOLOGIA DI V. MONESI, ADAMO ET AL., PICCIN
ATLANTE DI ISTOLOGIA E ANATOMIA MICROSCOPICA, ROSS - PAWLINA - BARNASH, CASA EDITRICE AMBROSIANA (ATLANTE)

I testi dovrebbero essere dell'ultima edizione disponibile.

Il corso ‘GIS APPLICATO ALLA GEOLOGIA’ si articola su due moduli integrati. Il Modulo 1 tenuto dal Prof. Borrelli si presenta con un ampio spettro tematico combinando aspetti pratici ad aspetti teorici. Il Modulo 2 tenuto dal Dott. Reitano combina didattica frontale, casi di studio a lo svolgimento di un progetto cartografico GIS.

Contenuti del corso e milestones:

– Definizione, funzionalità e installazione dell’interfaccia GIS Open Source.
– Quantum GIS 3.x: il nostro programma GIS
– Esplorazione dei modelli dei dati GIS (vettoriali e raster)
– Fonte dei dati spaziali e georeferenziazione
– Data Base e gestione dei dati
– Editing di dati vettoriali
– Cartografia GIS
– CARG - Cartografia geologica e geotematica
– Geoprocessing: Vettori
– Geoprocessing: Raster
– Applicazioni GIS con dati telerilevati
– Rilevamento dati in campo, droni, GPS e modellazione 3D
– Cenni di modellazione GIS
– Progetti cartogrfici individuali/gruppo

Materiale, dispense e slides fornite dal docente. Le sezioni dei testi o supporti web da studiare verranno comunicati dal docente durante le lezioni. I testi di riferimento sono tutti Open Source e disponibili online o sulla piattaforma Moodle:

- Manuale utente di QGIS
- Manuale di Formazione di QGIS
- QGIS - Manuale utente in ambiente Windows

Introduzione, sostenibilità ambientale e risorse energetiche, il ruolo delle georisorse nello sviluppo della società umana, principi di giacimentologia, classificazione dei giacimenti e caratteristiche geologiche, cave e miniere, materiali naturali utili all’uomo, mineralogia applicata all’ambiente. Casi di studio: i pigmenti, i metalli, cementi e calcestruzzi, le zeoliti, le ceramiche, i materiali litoidi di interesse per i beni culturali, seminari.

NOTE ED APPUNTI DI LEZIONE DEL DOCENTE, DA INTEGRARSI CON
SE Kesler e AC Simon (2015). Mineral resources, economics and the environment. Cambridge University press. 433 pp.
Ugo Bardi (2011) La terra svuotata. Editori Riuniti, 295 pp.
G. Tanelli (2009) Georisorse e ambiente. Aracne. 280 pp.

Le proprietà fisiche dei minerali, trattamento e separazione dei minerali, principi di spettroscopia, raggi X, emissione ed assorbimento, diffrazione dei raggi X, le spettroscopie vibrazionali (Raman, FTIR), la microscopia elettronica (SEM) e l'analisi in fluorescenza X (XRF), tecniche di microanalisi (EMPA-WDS), casi di studio, lavoro pratico, seminari.

A.F. Gualtieri (2018). Introduzione alle tecniche analitiche strumentali, Ed. Libreria Universitaria.
Dyar, Gunter, Tasa (2008). Mineralogy and optical mineralogy. Mineralogical Society of America. 708 pp. Disponibili versioni PDF e iPad.
Hutchison (1974). Laboratory handbook of petrographic techniques. Wiley, 527.

l corso si propone di introdurre gli studenti all'insegnamento della matematica nella scuola secondaria di primo e secondo grado, attraverso un approccio storico-epistemologico ai concetti di base della matematica elementare (aritmetica, geometria, algebra, probabilità, funzioni). In particolare verranno trattati gli argomenti: l'insegnamento della matematica e la sua evoluzione; sistemi numerici; gli assiomi e i postulati di Euclide; le geometrie non euclidee e localmente euclidee; le costruzioni geometriche con riga e compasso e le macchine matematiche; elementi di storia del calcolo infinitesimale. Cenni alle indicazioni nazionali.

GIORGIO ISRAEL, ANA MILLÁN GASCA, Pensare in matematica, Zanichelli, 2012.
ANA MILLÁN GASCA, All'inizio fu lo scriba, Mimesis, 2004
ENRICO GIUSTI, Analisi matematica 1, Bollati Boringhieri, 2002

Uso di programmi didattici nell'insegnamento della matematica: i software GeoGebra e Mathematica.
Comandi per il calcolo simbolico e numerico, la visualizzazione di grafici, curve e superfici e la loro animazione al variare di parametri.
Esempi di problemi: proprietà dei triangoli nella geometria euclidea ed esempi di geometrie non euclidee, approssimazione di pi greco e di altri numeri irrazionali, soluzioni di equazioni e disequazioni, soluzioni di sistemi, determinazione e visualizzazione di particolari luoghi geometrici, derivata di una funzione, calcolo approssimato di aree.

Dispense del docente su un elenco di problemi da visualizzare e risolvere (simulando un laboratorio scolastico) con l'aiuto del software Mathematica o GeoGebra.

1. Introduzione al corso, Fisica Terrestre e dell'ambiente

2. Introduzione a Python matrici e vettori, funzioni

3. Introduzione ai segnali e richiami su serie e trasformate di Fourier. Funzione di trasferimento, causalità, relazione di dispersione

4. Esercitazione Python, risposta impulsiva

5. Teorema del campionamento, aliasing, segnale analitico, energia del segnale

6. Esercitazione Python, trasformata di Fourier, FFT

7. Serie storiche

8. Esercitazione Python, Minimi quadrati e filtraggio dei dati

9. Introduzione al Climate change

10. Esercitazione su una serie temporale (Concentrazione della CO2 in atmosfera)

11. Terremoti e propagazione delle onde

12. Esercitazione su una serie temporale (Concentrazione della CO2 in atmosfera)

13. Equazioni di Maxwell, relazioni costitutive

14. Esercitazione su una serie temporale (Concentrazione della CO2 in atmosfera)

15. Misure elettromagnetiche a bassa frequenza e alta frequenza

16. Esercitazione sull'individuazione della sorgente del terremoto

17. Relazione tra parametri elettrici e parametri idraulici: conducibilità elettrica e permeabilità idraulica

18. Esercitazione sull'individuazione della sorgente del terremoto

19. Equazione di dispersione idrodinamica

20. Esercitazione sulla diffusione di un'inquinante

• J. Gaskill, Linear systems, Fourier transforms, and optics, Wiley.

• A. R. Von Hippel, Dielectric and Waves, John Wiley & Sons.

• F. W. Taylor, Elementary Climate Physics, Oxford.

Introduzione: 3h
Adeano: 3h
Archeano: 3h
Proterozoico: 3h
Cambriano: 3h
Ordoviciano: 3h
Siluriano: 3h
Devoniano: 3h
Carbonifero: 3h
Permiano: 3h
Triassico: 3h
Giurassico: 3h
Cretacico: 3h
Paleogene: 3h
Neogene: 3h
Quaternario: 3h

Il testo di base è:
Earth System History, 4a edizione, S.M. STANLEY, J.A. LUCZAJ (2014)

Definizione di microfacies. Tecniche di campionatura, preparazione dei campioni e strumenti per l’analisi delle microfacies (4h).
Componenti di una microfacies: granuli, matrice e cemento (genesi e significato paleoambientale) (4h).
Classificazione dei litoclasti. Granulometria e tessitura. Classificazioni delle rocce carbonatiche (16h).
Esempi di interpretazione di microfacies: metodi qualitativi e quantitativi (applicazioni di analisi multivariata) (6h).
Classificazione dei bioclasti: riconoscimento dei principali gruppi tassonomici in sezione sottile (14h).
Uso delle analisi geochimiche (isotopi stabili, elementi in traccia, isotopi dello stronzio) nell’analisi di microfacies (2h).
Uso delle analisi gamma-ray nell’interpretazione delle microfacies (2h).

Dispense del docente.

Calcolo Matriciale e sistemi lineari; fattorizzazione della matrice (autovalori, autovettori); rototraslazioni rigide e matrice associata; metodo dei minimi quadrati e regressione polinomiale.
Numeri complessi e funzioni trigonometriche; fasori.
Introduzione all'analisi dei segnali; definizione di sistema lineare tempo-invariante; teorema della convoluzione. Calcolo vettoriale; rappresentazione in coordinate polare, sferiche e curvilinee.
Propagazione delle onde; onde stazionarie.
Serie e Trasformata di Fourier; teorema del campionamento di Nyquist–Shannon .
Introduzione alla programmazione in Matlab ed esercitazione sugli argomenti trattati nelle lezioni di teoria.

Lecture notes by the teacher

Programma del Corso di fisica della ionosfera e della magnetosfera
Docente: Carlo Scotto
La maggior parte degli argomenti è trattato sul libro di G.W. Prölss ("Physics of the Earth's Space Environment", ed. Springer).Viene fatto riferimento ai paragrafi di detto libro. I restanti argomenti sono riportati nelle note di lezione distribuite. In esse è riportata la relativa bibliografia dettagliata.
Introduzione: scopo del corso e presentazione degli argomenti trattati

1. Nozioni di fisica del plasma magneto-ionosferico
Frequenza di plasma, distanza di Debye e potenziale di Debye-Hückel, condizioni di plasma, libero cammino medio, indice di rifrazione di fase per le onde radio in un plasma senza collisioni e in assenza di campo magnetico, plasma non caldo (Note di lezione). (pag. 232, § 7.3.1, § 7.3.2, § 7.3.3) . Energia del campo elettromagnetico (Note di lezione ). Moto delle cariche elettriche in un campo magnetico: moto di girazione, il momento magnetico come invariante adiabatico, moto ove grad(B) è parallelo a B, bounce motion (§ 5.3.1, § 5.3.2, pp. 220-228), gradient drift motion (§ 5.3.2, pp. 228-229), neutral shift drift, drift E x B e conduttività del plasma in assenza di collisioni, drift sotto l'azione di forze esterne (§ 5.3.1, § 5.3.2, § 5.3.3 pp. 219-233).

2. Il mezzo interplanetario.
La corona solare e il vento solare (§ 6.1 e 6.1.1, pp. 278-282, compresi tutti i richiami). Struttura del vento solare a grande scala e sul piano dell'eclittica (§ 6.1.6). Il campo magnetico interplanetario: osservazioni e caratteristiche fisiche (§ 6.2.1, pp. 300-304). Il current sheet eliosferico (§ 6.2.4). Struttura a settori della componente polare di B (§ 6.2.5). Teorema di Alfvén (Appendice A.14, pp.484-487).

3. Magnetosfera
Il campo geomagnetico in prossimità della Terra (§ 5.2). Drift di curvatura (p. 233). Drift totale (p. 234-235). Moto composto dei portatori di cariche (§ 5.3.4). Popolazioni di particelle nella magnetosfera interna: fasce di radiazione, ring current, plasmasfera (§ 5.4).
Il campo geomagnetico distante: configurazione e classificazione, correnti sul lato diurno della magnetopausa, riflessione delle particelle e formazione della corrente, sistema di correnti nella coda geomagnetica (§ 5.5). Popolazione di particelle nella magnetosfera esterna: magnetotail plasma sheet, magnetotail lobe plasma, magnetospheric boundary layer (§ 5.6). Formazione del bow shock e cenno al magnetosheat (§ 6.4 introduzione e § 6.4.1, pp. 325-328).

4. Ionosfera
Processi di assorbimento, attenuazione della radiazione nei gas, deposizione di energia nell'alta atmosfera: funzione di Chapman. Ionosfera terrestre: cenni storici, profilo verticale di densità elettronica, temperatura ionosferica, produzione e scomparsa di ionizzazione, regioni ionosferiche, equilibrio elettronico, profilo verticale di densità elettronica nella regione E e nella regione F2. (§ 3.2; introduzione del cap 4, § 4.1, § 4.2, § 4.3). Morfologia della ionosfera: le cuspidi sulla traccia degli ionogrammi e le regioni ionosferiche (Note di lezione). Variazioni regolari della ionosfera: strati E ed F1(Note di lezione). Variazioni irregolari della ionosfera: strato F2 (Note di lezione ). Strato E sporadico (Note di lezione ). Modello fotochimico semplificato per le regioni E ed F: strato F1 (Note di lezione). Modello fotochimico semplificato per la regione D (Note di lezione). Indice di rifrazione per le onde radio con collisioni ed in assenza di campo magnetico; interpretazione della parte immaginaria dell'indice di rifrazione: l'assorbimento (Note di lezione). Solar flares e short waves fadeout (Note di lezione). Ulteriori note sullo strato F1 (Note di lezione). Ulteriori note sullo strato E (Note di lezione).

5. Teoria Magnetoionica
Introduzione. Equazioni costitutive per un plasma freddo con collisioni ed in presenza di un campo magnetico (Note di lezione). Indice di rifrazione per le onde radio nella ionosfera, trascurando le collisioni e considerando il campo magnetico terrestre: equazione di Appleton-Hartree (Note di lezione). Continuità di nf in X=1. Gli zeri dell'equazione di Appleton-Hartree senza collisioni: caso di propagazione longitudinale, trasversale e generale (Note di lezione). Polarizzazione: continuità in X=1 nel caso generale e nel caso di propagazione longitudinale. Polarizzazione in propagazione longitudinale: dipendenza dal segno di YL. Polarizzazione in condizioni generali, per X=1 (Note di lezione). Indice di rifrazione per le onde radio nella ionosfera, considerando le collisioni e il campo magnetico terrestre. Cenno alla polarizzazione nel caso collisionale. Curve di (X) con collisioni: importanza della regola di Booker (Note di lezione). Condizioni di riflessione e ionogrammi, traccia ordinaria, straordinaria. Raggio Z (Note di lezione). Esempi di ionogrammi (Note di lezione)
Così come indicato nelle note di lezione, il materiale di questa unità didattica si trova su: Ratcliffe, J. A. (1959), The magneto-Ionic Theory and its Applications to the Ionosphere, Cambridge University Press.

6. Assorbimento e dissipazione dell'energia del vento solare
Topologia dell'alta atmosfera polare (§ 7.1). Campi elettrici, e convezione del plasema (§ 7.2). Conduttività e correnti nella ionosfera polare (§ 7.3). Aurore polari: dissipazione dell'energia delle particelle aurorali, origine delle particelle aurorali, aurora diffusa e discreta(§ 7. 4). Solar Wind Dynamo (§ 7.6.1), magnetosfera aperta(§ 7.6.2), convezione del plasma nella magnetosfera aperta (§ 7.6.3), magnetosfera aperta con coda (§ 7.6.4), cenno alla riconnessione (parte del § 7.6.5), correnti di Birkeland nelle regioni 1 e 2 (§ 7.6.6).

7. Tempeste geosferiche
Tempeste magnetiche: variazione regolari, elettrogetto equatoriale, attività magnetica alle basse, alte e medie latitudini, indici geomagnetici (§ 8.1). Sottotempeste magnetiche: fase di crescita e espansione, onde di Alvfèn e loro ruolo (§ 8.3). Tempeste ionosferiche: tempeste negative e positive (§ 8.5).

1) G.W. Prölss "Physics of the Earth's Space Environment"
2) Appunti di lezione.

Prima parte

Definizione di clima (climatologia e meteorologia). Il sistema climatico (atmosfera, biosfera, criosfera, geosfera, idrosfera, Sole).
La radiazione solare e il bilancio energetico della Terra (richiami di fisica solare, leggi della radiazione, assorbimento della radiazione solare nell’atmosfera).
Atmosfera e clima (richiami di composizione, struttura e circolazione dell’atmosfera).
Nubi e aerosol (richiami di processi di condensazione e formazione delle nubi).
Oceano e clima (richiami di composizione, struttura e circolazione dell’oceano).
Trasferimento radiativo (richiami di assorbimento, emissione e trasferimento radiativo dell’atmosfera).
L’effetto serra (l’atmosfera come serra, i gas serra, calcolo del bilancio energetico, modelli di effetto serra).
Lo strato di ozono (radiazione ultravioletta in atmosfera, fotochimica della produzione di ozono, misure di ozono, “buco” dell’ozono).
Osservazioni climatiche con telerilevamento (misure da terra, misure satellitari, strumenti infrarossi, strumenti “limb viewing”, applicazioni del telerilevamento agli studi climatici).
Sensitività climatica e cambiamento climatico (cambiamenti astronomici, solari, atmosferici, oceanici e fluttuazioni di temperatura).
Clima di altri pianeti.
Clima e società.
Variabilità multidecadale della temperatura superficiale del mare (seminario del Dr. Salvatore Marullo).
Misura lidar di gas serra (visita al Centro Ricerche ENEA di Frascati).



Seconda parte

Introduzione ai modelli climatici. Il percorso concettuale dalle osservazioni alle simulazioni. Approcci dinamico e statistico. Gerarchia dei modelli climatici e loro componenti, tipologie di modelli, il concetto di parametrizzazione.
Modelli a Bilancio di Energia (EBM). Struttura generale di un EBM, EBM 0-dimensionali, EBM 1-dimensionali, parametrizzazioni negli EBM, applicazioni.
Modelli Radiativo-Convettivi (RC) e Modelli a Complessità Intermedia (EMIC). Equilibrio radiativo e radiativo-convettivo e implementazione nei modelli climatici a complessità intermedia.
Modelli Climatici Globali (GCM). Struttura di un GCM, componenti e interazioni, equazioni fondamentali e loro modellazione. Attività di attribution e risultati. Validazione dei modelli di clima.
Cenni di modellistica climatica regionale e tecniche di downscaling.
Scenari e proiezioni climatiche per il XXI secolo.
Analizzare il clima e i suoi cambiamenti da un altro punto di vista: modelli a rete neurale e analisi di causalità di Granger. Dettagli sulle tecniche e risultati di attribution. Downscaling con modelli a rete neurale.

F. W. Taylor (2005), Elementary Climate Physics, Oxford.
K. McGuffie & A. Henderson-Sellers (2014), The Climate Modelling Primer, 4th Edition, Wiley.

Il programma del corso prevede la presentazione e discussione dei seguenti argomenti:
Definizione e tipologia dei sistemi urbani. I fattori di pericolosità naturale e dei rischi delle aree urbane. Il ruolo delle condizioni geologiche, l’influenza dei fattori naturali nel tempo e delle condizioni geografiche sullo sviluppo delle aree urbane. Il concetto di rischio, la valutazione dei fattori di esposizione, di pericolosità, di vulnerabilità nelle aree urbane. Il caso di Roma, analisi dei singoli fattori di pericolosità e della loro evoluzione temporale. Metodologie per la raccolta, la normalizzazione, l’elaborazione di dati diretti del sottosuolo dell'ambiente urbano. Applicazioni tematiche e casi reali.

Geologia di Roma “Vol L” Memorie Descrittive della Carta Geologica d’Italia (1995).
La geologia di Roma dal centro storico alla periferia “Vol LXXX” Memorie Descrittive della Carta Geologica d’Italia (2008).
U. Ventriglia – Geologia del territorio del Comune di Roma, a cura dell’Amministrazione Provinciale di Roma, (2002).
G. Gisotti – Ambiente urbano. – Dario Flaccovio Editore, Palermo (2007).

Le proprietà fisiche dei minerali, trattamento e separazione dei minerali, principi di spettroscopia, raggi X, emissione ed assorbimento, diffrazione dei raggi X, le spettroscopie vibrazionali (Raman, FTIR), la microscopia elettronica (SEM) e l'analisi in fluorescenza X (XRF), tecniche di microanalisi (EMPA-WDS), casi di studio, lavoro pratico, seminari.

A.F. Gualtieri (2018). Introduzione alle tecniche analitiche strumentali, Ed. Libreria Universitaria.
Dyar, Gunter, Tasa (2008). Mineralogy and optical mineralogy. Mineralogical Society of America. 708 pp. Disponibili versioni PDF e iPad.
Hutchison (1974). Laboratory handbook of petrographic techniques. Wiley, 527.

L’ambiente celeste; il Sistema solare; forma e dimensioni della Terra; i moti principali della Terra (rotazione e rivoluzione); i moti millenari della Terra; la Terra e la Luna.
L’orientamento; il tempo e la sua misura; la rappresentazione della superficie terrestre; le coordinate geografiche (latitudine e longitudine); la lettura delle carte topografiche.
Le forme del rilievo e il modellamento del rilievo terrestre; l’idrosfera marina, l’idrosfera continentale, la criosfera; l’atmosfera; il clima.
I materiali della Terra: i minerali, i processi litogenetici, il ciclo litogenetico.

Capire la Terra
J.P. Grotzinger, T-H Jordan
(Terza edizione italiana condotta sulla settima edizione americana)

Il Globo Terrestre e la sua evoluzione
E. L. Palmieri e M. Parotto
Sesta Edizione (2008)

Materiale didattico distribuito durante lo svolgimento del corso

Conoscenza e capacità di comprensione: Conoscenza dei principi della biologia cellulare e della organizzazione in tessuti. Acquisizione di consapevole autonomia di giudizio con riferimento a: valutazione, interpretazione e contestualizzazione di fotografie acquisite con tecniche microscopiche. Capacità di comunicare in maniera efficace e con la corretta terminologia;
Competenze applicate: Le conoscenze di base acquisite attraverso lo studio della citologia permetteranno agli studenti di applicarle allo studio dei tessuti. Inoltre, gli studenti saranno in grado di riconoscere e commentare un preparato o una fotografia acquisiti con uno strumento microscopico. Infine, tali conoscenze permetteranno agli studenti di comprendere gli approfondimenti disciplinari che verranno svolti negli anni successivi.

Argomenti di Citologia.
Teoria cellulare. Metodi di studio della cellula: il microscopio.
Le macromolecole: I principali glucidi di interesse biologico e loro polimeri. Cenni sulla glicolisi. I principali lipidi di interesse biologico. Aminoacidi e proteine. Cenni sulla struttura e funzione delle proteine. Gli enzimi.
Gli acidi nucleici. Struttura di DNA e RNA. La replicazione del DNA, Trascrizione ed RNA messagero, Codice genetico, i ribosomi e la sintesi proteica.
Le membrane cellulari: composizione chimica, Il modello a mosaico fluido. Proteine intrinseche ed estrinseche. Permeabilità e trasporto attivo. Canali ionici. Giunzioni intercellulari: zonula occludens, zonula adherens e desmosomi.
Via citoplasmatica e via secretoria, Il reticolo endoplasmico, Origine e smistamento delle proteine secretorie e di membrana. Apparato di Golgi. Lisosomi, Perossisomi, Endocitosi, fagocitosi, esocitosi.
Struttura dei mitocondri, Probabile origine di mitocondri e plastidi, Il DNA nei mitocondri, Cenni sul metabolismo energetico: la respirazione.
Il citoscheletro: Microtubuli, microfilamenti e filamenti intermedi.
Il nucleo degli eucarioti, Involucro nucleare e pori nucleari, Gli istoni e i nucleosomi. Eucromatina ed eterocromatina. Il nucleolo. Struttura dei cromosomi.
Il ciclo cellulare: l'interfase (fasi G1, S e G2), La divisione cellulare. Cellule aploidi, diploidi e poliploidi. La mitosi nelle cellule animali. La meiosi. Fasi e sottofasi della meiosi. Il significato della meiosi e del crossing over. La ricombinazione.

Argomenti di Istologia
Tessuto epiteliale. Caratteristiche generali. Epiteli di rivestimento. Classificazione e funzioni. La lamina basale.
Tessuto connettivo. I diversi tessuti connettivi: caratteristiche generali e caratteristiche specifiche dei diversi tessuti connettivi. Il connettivo propriamente detto. Classificazione dei connettivi. Matrice extracellulare. Le cellule del connettivo e loro funzione.
Il sangue e cenni di immunologia cellulare. Il plasma: composizione e funzioni. Eritrociti e globuli bianchi: caratteristiche morfologiche e funzionali.
Tessuto osseo. Osso spugnoso e osso compatto. Struttura microscopica dell'osso: l'osteone. Osteoblasti, osteociti, osteoclasti.
Tessuto muscolare. Il tessuto muscolare liscio. Il tessuto muscolare scheletrico. Struttura e ultrastruttura della fibra muscolare. Miofibrille e miofilamenti: il sarcomero. La contrazione muscolare. Il tessuto muscolare cardiaco.
Tessuto nervoso. Il sistema nervoso centrale e periferico. Morfologia del neurone. Cenni sulla conduzione dell'impulso nervoso. La sinapsi. Neuromediatori. Neuroglia.

Citologia ed Istologia
Biologia Cellula e Tessuti, Autori vari, edi-ermes
Citologia
IL MONDO DELLA CELLULA, Wayne M. Becker, Lewis J. Kleinsmith, Jeff Hardin, Gregory Paul Bertoni, Addison Wesley Pearson
L'essenziale di BIOLOGIA MOLECOLARE DELLA CELLULA, ALBERTS B, HOPKIN K, BRAY D, JOHNSON A, LEWIS J, RAFF M, ROBERTS K, WALTER P, Zanichelli
Principi di BIOLOGIA DELLA CELLULA, PLOPPER George, Zanichelli
Molecole, Cellule e Organismi, AA Vari, EdiSES
Istologia
Istologia ed Elementi di Anatomia Microscopica, Dalle Donne et al, EdiSES
Istologia, JUNQUEIRA, Mescher AL, Piccin
ISTOLOGIA DI V. MONESI, ADAMO ET AL., PICCIN
ATLANTE DI ISTOLOGIA E ANATOMIA MICROSCOPICA, ROSS - PAWLINA - BARNASH, CASA EDITRICE AMBROSIANA (ATLANTE)

I testi dovrebbero essere dell'ultima edizione disponibile.

Introduzione: pericolosità e rischio, inquadramento storico;
Concetti generali: le Scienze della Terra; i disastri naturali; metodi di prevenzione, previsione, pianificazione e gestione dei disastri naturali.
Analisi, comprensione fisica e impatto sociale dei disastri naturali nelle Scienze della Terra: terremoti, eruzioni, tsunami, frane, uragani e cicloni, alluvioni, siccità, cambiamenti climatici, variazioni livello marino.
Sintesi: verso una visione generale e condivisa di mitigazione dei disastri naturali.

Patrick L. Abbott (2017) Natural Disasters. McGraw-Hill, 556 pp.

Introduzione, sostenibilità ambientale e risorse energetiche, il ruolo delle georisorse nello sviluppo della società umana, principi di giacimentologia, classificazione dei giacimenti e caratteristiche geologiche, cave e miniere, materiali naturali utili all’uomo, mineralogia applicata all’ambiente. Casi di studio: i pigmenti, i metalli, cementi e calcestruzzi, le zeoliti, le ceramiche, i materiali litoidi di interesse per i beni culturali, seminari.

NOTE ED APPUNTI DI LEZIONE DEL DOCENTE, DA INTEGRARSI CON
SE Kesler e AC Simon (2015). Mineral resources, economics and the environment. Cambridge University press. 433 pp.
Ugo Bardi (2011) La terra svuotata. Editori Riuniti, 295 pp.
G. Tanelli (2009) Georisorse e ambiente. Aracne. 280 pp.

Introduzione, cordati, vertebrati basali: 3h
"Agnati" e origine della mandibola: 3h
Condritti e osteitti: 3h
Sarcopterigi e origine dei tetrapodi: 3h
Anfibi: 3h
Anapsidi: 3h
Diapsidi: 3h
Dinosauri: 3h
Pterosauri vs. Aves: 3h
Sinapsidi: 3h
Mammiferi mesozoici-Metateri: 3h
Afroteri e Xenartri: 3h
Boreoeuteri: 3h
Laurasiateri: 3h
Euarchontoglires: 3h
Primati: 3h

Il testo di base è:
Benton M.J. (2014) - Vertebrate Palaeontology. Blackwell Publishing

I testi da sottoporre a revisione critica saranno proposti dagli studenti o selezionati dal docente tra i più recenti e/o controversi.

I materiali della Terra: i minerali, i processi litogenetici, il ciclo litogenetico, le rocce magmatiche, le rocce sedimentarie, le rocce metamorfiche, giacitura e deformazione delle rocce.

I fenomeni vulcanici: il magma e l’attività vulcanica, i principali tipi di eruzione, forme degli edifici vulcanici, prodotti dell’attività vulcanica, la distribuzione geografica dei vulcani, i vulcani e l’uomo (il rischio vulcanico).

I fenomeni sismici: la teoria del rimbalzo elastico, il ciclo sismico, tipi di onde sismiche e loro propagazione e registrazione, la forza di un terremoto (scale di intensità e magnitudo), la distribuzione geografica dei terremoti, l’attività sismica e l’uomo (rischio sismico).

La tettonica delle placche: la struttura interna della Terra, la struttura della crosta, il campo magnetico terrestre, il flusso di calore della Terra, i moti convettivi all’interno della Terra, dall’ipotesi della deriva dei continenti alla formulazione della teoria della tettonica delle placche.

La Terra come sistema integrato: interazione tra i diversi sistemi del Pianeta (biosfera, atmosfera, idrosfera, litosfera, criosfera), l’atmosfera terrestre, il clima e i fenomeni meteorologici, le risorse naturali rinnovabili e non rinnovabili.

Escursione

Capire la Terra
J.P. Grotzinger, T-H Jordan
(Terza edizione italiana condotta sulla settima edizione americana)

Il Globo Terrestre e la sua evoluzione
E. L. Palmieri e M. Parotto
Sesta Edizione (2008)

Materiale distribuito durante il corso

l corso si propone di introdurre gli studenti all'insegnamento della matematica nella scuola secondaria di primo e secondo grado, attraverso un approccio storico-epistemologico ai concetti di base della matematica elementare (aritmetica, geometria, algebra, probabilità, funzioni). In particolare verranno trattati gli argomenti: l'insegnamento della matematica e la sua evoluzione; sistemi numerici; gli assiomi e i postulati di Euclide; le geometrie non euclidee e localmente euclidee; le costruzioni geometriche con riga e compasso e le macchine matematiche; elementi di storia del calcolo infinitesimale. Cenni alle indicazioni nazionali.

GIORGIO ISRAEL, ANA MILLÁN GASCA, Pensare in matematica, Zanichelli, 2012.
ANA MILLÁN GASCA, All'inizio fu lo scriba, Mimesis, 2004
ENRICO GIUSTI, Analisi matematica 1, Bollati Boringhieri, 2002

Uso di programmi didattici nell'insegnamento della matematica: i software GeoGebra e Mathematica.
Comandi per il calcolo simbolico e numerico, la visualizzazione di grafici, curve e superfici e la loro animazione al variare di parametri.
Esempi di problemi: proprietà dei triangoli nella geometria euclidea ed esempi di geometrie non euclidee, approssimazione di pi greco e di altri numeri irrazionali, soluzioni di equazioni e disequazioni, soluzioni di sistemi, determinazione e visualizzazione di particolari luoghi geometrici, derivata di una funzione, calcolo approssimato di aree.

Dispense del docente su un elenco di problemi da visualizzare e risolvere (simulando un laboratorio scolastico) con l'aiuto del software Mathematica o GeoGebra.

1. Introduzione al corso, Fisica Terrestre e dell'ambiente

2. Introduzione a Python matrici e vettori, funzioni

3. Introduzione ai segnali e richiami su serie e trasformate di Fourier. Funzione di trasferimento, causalità, relazione di dispersione

4. Esercitazione Python, risposta impulsiva

5. Teorema del campionamento, aliasing, segnale analitico, energia del segnale

6. Esercitazione Python, trasformata di Fourier, FFT

7. Serie storiche

8. Esercitazione Python, Minimi quadrati e filtraggio dei dati

9. Introduzione al Climate change

10. Esercitazione su una serie temporale (Concentrazione della CO2 in atmosfera)

11. Terremoti e propagazione delle onde

12. Esercitazione su una serie temporale (Concentrazione della CO2 in atmosfera)

13. Equazioni di Maxwell, relazioni costitutive

14. Esercitazione su una serie temporale (Concentrazione della CO2 in atmosfera)

15. Misure elettromagnetiche a bassa frequenza e alta frequenza

16. Esercitazione sull'individuazione della sorgente del terremoto

17. Relazione tra parametri elettrici e parametri idraulici: conducibilità elettrica e permeabilità idraulica

18. Esercitazione sull'individuazione della sorgente del terremoto

19. Equazione di dispersione idrodinamica

20. Esercitazione sulla diffusione di un'inquinante

• J. Gaskill, Linear systems, Fourier transforms, and optics, Wiley.

• A. R. Von Hippel, Dielectric and Waves, John Wiley & Sons.

• F. W. Taylor, Elementary Climate Physics, Oxford.

Parte prima: il processo igneo
Uso degli elementi maggiori per la modellistica petrologica.Uso dei diagrammi di Harker per gli elementi maggiori. Bilanci di massa. Modelli di fusione parziale, di frazionamento, di magma mixing e di assimilazione magmatica. Concetti di base di geotermobarometria.
Uso degli elementi in tracce per la modellistica petrologica. Definizione di elementi compatibili ed incompatibili e coefficient di partizione. Distribuzione degli elementi in tracce durante la fusione parziale all'equilibrio e nei processi di differenziazione magmatica (frazionamento, mixing, assimilazione). Uso dei diagrammi di differenziazione. Petrologia isotopica: isotopi radiogenici. Comportamento degli isotopi radiogenici nei processi di fusione e frazionamento magmatico. Uso dei principali software di modellazione termodinamica. Esempi numerici ed esercitazioni. Orogenesi e magmatismo: l’origine del magmi nell’area mediterranea.
Parte seconda:Il processo metamorfico
Il processo metamorfico e i fattori di controllo; gradienti di metamorfismo e ambientazione geodinamica. Le rocce metamorfiche: struttura, classificazione, classi composizionali I concetti di grado metamorfico, minerali indice e le principali facies metamorfiche; Assemblaggio mineralogico e paragenesi metamorfica; Diagrammi di fase; proiezioni AFM e ACF. Relazioni blastesi/deformazione: cristallizzazione pre-, sin-, post-cinematica. Termobarometria: concetti di base, assunzioni e limiti; i principali geotermometri e geobarometri; incertezza associate alla calibrazione termodinamica ed incertezza analitica, errore “geologico”; termometria classica; termobarometria multiequilibrio; termobarometria inversa e predittiva; uso dei principali software di modellazione termodinamica. Orogenesi e metamorfismo: esempi regionali. Esercitazioni: ricostruzione di percorsi pressione-temperatura-tempo-deformazione (P-T-t-d) in rocce a metamorfismo polifasico

J. D. Winter - An Introduction To Igneous And Metamorphic Petrology. Prentice Hall, New Jersey

Bucher & Grapes - Petrogenesis of Metamorphic Rocks. Springer

Parte prima: il processo igneo
Uso degli elementi maggiori per la modellistica petrologica.Uso dei diagrammi di Harker per gli elementi maggiori. Bilanci di massa. Modelli di fusione parziale, di frazionamento, di magma mixing e di assimilazione magmatica. Concetti di base di geotermobarometria.
Uso degli elementi in tracce per la modellistica petrologica. Definizione di elementi compatibili ed incompatibili e coefficient di partizione. Distribuzione degli elementi in tracce durante la fusione parziale all'equilibrio e nei processi di differenziazione magmatica (frazionamento, mixing, assimilazione). Uso dei diagrammi di differenziazione. Petrologia isotopica: isotopi radiogenici. Comportamento degli isotopi radiogenici nei processi di fusione e frazionamento magmatico. Uso dei principali software di modellazione termodinamica. Esempi numerici ed esercitazioni. Orogenesi e magmatismo: l’origine del magmi nell’area mediterranea.
Parte seconda:Il processo metamorfico
Il processo metamorfico e i fattori di controllo; gradienti di metamorfismo e ambientazione geodinamica. Le rocce metamorfiche: struttura, classificazione, classi composizionali I concetti di grado metamorfico, minerali indice e le principali facies metamorfiche; Assemblaggio Mineralogico e paragenesi metamorfica; Diagrammi di fase; proiezioni AFM e ACF Relazioni blastesi/deformazione: cristallizzazione pre-, sin-, post-cinematica. Termobarometria: concetti di base, assunzioni e limiti; i principali geotermometri e geobarometri; incertezza associate alla calibrazione termodinamica ed incertezza analitica, errore “geologico”; termometria classica; termobarometria multiequilibrio; termobarometria inversa e predittiva; uso dei principali software di modellazione termodinamica. Orogenesi e metamorfismo: esempi regionali. Esercitazioni: ricostruzione di percorsi pressione-temperatura-tempo-deformazione (P-T-t-d) in rocce a metamorfismo polifasico

Parte prima
J. D. Winter - An Introduction To Igneous And Metamorphic Petrology. Prentice Hall, New Jersey
Rollinsons H., 1993. Using geochemical data: evaluation, presentation, interpretation. Longman Scientific & Techinal

Parte seconda
Bucher & Fry - Petrology Of Metamorphic Rocks. Springer

Storia della climatologia, organismi internazionali, cambiamenti climatici realtà e negazione
Il sistema climatico: atmosfera, biosfera, idrosfera
Variabilità climatica, cambiamenti climatici, antropocene
La criosfera: ghiacciai, permafrost, aree polari, ghiaccio marino
Il sistema climatico e le sue perturbazioni naturali e antropiche: Variazione della posizione relativa dei continenti, astronomiche, gas ad effetto serra, aerosol, eruzioni vulcaniche, attività solare, variazioni superficie suolo, impatti meteoriti,
Variazione del livello del mare
Il paleoclima: la ricostruzione del cambiamento climatico nel passato (Carote di ghiaccio, speleotemi, carote marine, ecc.).
Punti di non ritorno “Tipping Point”
Eventi estremi
Modelli Climatici
Scenari Socio-Economici condivisi
Cambiamenti climatici simulazioni per il XXI secolo
Impatti del Cambiamento Climatico: criosfera, idrosfera, geosfera, biosfera.
I costi economici per la mitigazione e l’adattamento ai cambiamenti climatici
Innovazione tecnologica per una società decarbonizzata

Pdf e fotocopie di pubblicazioni specialistiche recenti fornite dal docente.

Programma del Corso di fisica della ionosfera e della magnetosfera
Docente: Carlo Scotto
La maggior parte degli argomenti è trattato sul libro di G.W. Prölss ("Physics of the Earth's Space Environment", ed. Springer).Viene fatto riferimento ai paragrafi di detto libro. I restanti argomenti sono riportati nelle note di lezione distribuite. In esse è riportata la relativa bibliografia dettagliata.
Introduzione: scopo del corso e presentazione degli argomenti trattati

1. Nozioni di fisica del plasma magneto-ionosferico
Frequenza di plasma, distanza di Debye e potenziale di Debye-Hückel, condizioni di plasma, libero cammino medio, indice di rifrazione di fase per le onde radio in un plasma senza collisioni e in assenza di campo magnetico, plasma non caldo (Note di lezione). (pag. 232, § 7.3.1, § 7.3.2, § 7.3.3) . Energia del campo elettromagnetico (Note di lezione ). Moto delle cariche elettriche in un campo magnetico: moto di girazione, il momento magnetico come invariante adiabatico, moto ove grad(B) è parallelo a B, bounce motion (§ 5.3.1, § 5.3.2, pp. 220-228), gradient drift motion (§ 5.3.2, pp. 228-229), neutral shift drift, drift E x B e conduttività del plasma in assenza di collisioni, drift sotto l'azione di forze esterne (§ 5.3.1, § 5.3.2, § 5.3.3 pp. 219-233).

2. Il mezzo interplanetario.
La corona solare e il vento solare (§ 6.1 e 6.1.1, pp. 278-282, compresi tutti i richiami). Struttura del vento solare a grande scala e sul piano dell'eclittica (§ 6.1.6). Il campo magnetico interplanetario: osservazioni e caratteristiche fisiche (§ 6.2.1, pp. 300-304). Il current sheet eliosferico (§ 6.2.4). Struttura a settori della componente polare di B (§ 6.2.5). Teorema di Alfvén (Appendice A.14, pp.484-487).

3. Magnetosfera
Il campo geomagnetico in prossimità della Terra (§ 5.2). Drift di curvatura (p. 233). Drift totale (p. 234-235). Moto composto dei portatori di cariche (§ 5.3.4). Popolazioni di particelle nella magnetosfera interna: fasce di radiazione, ring current, plasmasfera (§ 5.4).
Il campo geomagnetico distante: configurazione e classificazione, correnti sul lato diurno della magnetopausa, riflessione delle particelle e formazione della corrente, sistema di correnti nella coda geomagnetica (§ 5.5). Popolazione di particelle nella magnetosfera esterna: magnetotail plasma sheet, magnetotail lobe plasma, magnetospheric boundary layer (§ 5.6). Formazione del bow shock e cenno al magnetosheat (§ 6.4 introduzione e § 6.4.1, pp. 325-328).

4. Ionosfera
Processi di assorbimento, attenuazione della radiazione nei gas, deposizione di energia nell'alta atmosfera: funzione di Chapman. Ionosfera terrestre: cenni storici, profilo verticale di densità elettronica, temperatura ionosferica, produzione e scomparsa di ionizzazione, regioni ionosferiche, equilibrio elettronico, profilo verticale di densità elettronica nella regione E e nella regione F2. (§ 3.2; introduzione del cap 4, § 4.1, § 4.2, § 4.3). Morfologia della ionosfera: le cuspidi sulla traccia degli ionogrammi e le regioni ionosferiche (Note di lezione). Variazioni regolari della ionosfera: strati E ed F1(Note di lezione). Variazioni irregolari della ionosfera: strato F2 (Note di lezione ). Strato E sporadico (Note di lezione ). Modello fotochimico semplificato per le regioni E ed F: strato F1 (Note di lezione). Modello fotochimico semplificato per la regione D (Note di lezione). Indice di rifrazione per le onde radio con collisioni ed in assenza di campo magnetico; interpretazione della parte immaginaria dell'indice di rifrazione: l'assorbimento (Note di lezione). Solar flares e short waves fadeout (Note di lezione). Ulteriori note sullo strato F1 (Note di lezione). Ulteriori note sullo strato E (Note di lezione).

5. Teoria Magnetoionica
Introduzione. Equazioni costitutive per un plasma freddo con collisioni ed in presenza di un campo magnetico (Note di lezione). Indice di rifrazione per le onde radio nella ionosfera, trascurando le collisioni e considerando il campo magnetico terrestre: equazione di Appleton-Hartree (Note di lezione). Continuità di nf in X=1. Gli zeri dell'equazione di Appleton-Hartree senza collisioni: caso di propagazione longitudinale, trasversale e generale (Note di lezione). Polarizzazione: continuità in X=1 nel caso generale e nel caso di propagazione longitudinale. Polarizzazione in propagazione longitudinale: dipendenza dal segno di YL. Polarizzazione in condizioni generali, per X=1 (Note di lezione). Indice di rifrazione per le onde radio nella ionosfera, considerando le collisioni e il campo magnetico terrestre. Cenno alla polarizzazione nel caso collisionale. Curve di (X) con collisioni: importanza della regola di Booker (Note di lezione). Condizioni di riflessione e ionogrammi, traccia ordinaria, straordinaria. Raggio Z (Note di lezione). Esempi di ionogrammi (Note di lezione)
Così come indicato nelle note di lezione, il materiale di questa unità didattica si trova su: Ratcliffe, J. A. (1959), The magneto-Ionic Theory and its Applications to the Ionosphere, Cambridge University Press.

6. Assorbimento e dissipazione dell'energia del vento solare
Topologia dell'alta atmosfera polare (§ 7.1). Campi elettrici, e convezione del plasema (§ 7.2). Conduttività e correnti nella ionosfera polare (§ 7.3). Aurore polari: dissipazione dell'energia delle particelle aurorali, origine delle particelle aurorali, aurora diffusa e discreta(§ 7. 4). Solar Wind Dynamo (§ 7.6.1), magnetosfera aperta(§ 7.6.2), convezione del plasma nella magnetosfera aperta (§ 7.6.3), magnetosfera aperta con coda (§ 7.6.4), cenno alla riconnessione (parte del § 7.6.5), correnti di Birkeland nelle regioni 1 e 2 (§ 7.6.6).

7. Tempeste geosferiche
Tempeste magnetiche: variazione regolari, elettrogetto equatoriale, attività magnetica alle basse, alte e medie latitudini, indici geomagnetici (§ 8.1). Sottotempeste magnetiche: fase di crescita e espansione, onde di Alvfèn e loro ruolo (§ 8.3). Tempeste ionosferiche: tempeste negative e positive (§ 8.5).

1) G.W. Prölss "Physics of the Earth's Space Environment"
2) Appunti di lezione.

Prima parte

Definizione di clima (climatologia e meteorologia). Il sistema climatico (atmosfera, biosfera, criosfera, geosfera, idrosfera, Sole).
La radiazione solare e il bilancio energetico della Terra (richiami di fisica solare, leggi della radiazione, assorbimento della radiazione solare nell’atmosfera).
Atmosfera e clima (richiami di composizione, struttura e circolazione dell’atmosfera).
Nubi e aerosol (richiami di processi di condensazione e formazione delle nubi).
Oceano e clima (richiami di composizione, struttura e circolazione dell’oceano).
Trasferimento radiativo (richiami di assorbimento, emissione e trasferimento radiativo dell’atmosfera).
L’effetto serra (l’atmosfera come serra, i gas serra, calcolo del bilancio energetico, modelli di effetto serra).
Lo strato di ozono (radiazione ultravioletta in atmosfera, fotochimica della produzione di ozono, misure di ozono, “buco” dell’ozono).
Osservazioni climatiche con telerilevamento (misure da terra, misure satellitari, strumenti infrarossi, strumenti “limb viewing”, applicazioni del telerilevamento agli studi climatici).
Sensitività climatica e cambiamento climatico (cambiamenti astronomici, solari, atmosferici, oceanici e fluttuazioni di temperatura).
Clima di altri pianeti.
Clima e società.
Variabilità multidecadale della temperatura superficiale del mare (seminario del Dr. Salvatore Marullo).
Misura lidar di gas serra (visita al Centro Ricerche ENEA di Frascati).



Seconda parte

Introduzione ai modelli climatici. Il percorso concettuale dalle osservazioni alle simulazioni. Approcci dinamico e statistico. Gerarchia dei modelli climatici e loro componenti, tipologie di modelli, il concetto di parametrizzazione.
Modelli a Bilancio di Energia (EBM). Struttura generale di un EBM, EBM 0-dimensionali, EBM 1-dimensionali, parametrizzazioni negli EBM, applicazioni.
Modelli Radiativo-Convettivi (RC) e Modelli a Complessità Intermedia (EMIC). Equilibrio radiativo e radiativo-convettivo e implementazione nei modelli climatici a complessità intermedia.
Modelli Climatici Globali (GCM). Struttura di un GCM, componenti e interazioni, equazioni fondamentali e loro modellazione. Attività di attribution e risultati. Validazione dei modelli di clima.
Cenni di modellistica climatica regionale e tecniche di downscaling.
Scenari e proiezioni climatiche per il XXI secolo.
Analizzare il clima e i suoi cambiamenti da un altro punto di vista: modelli a rete neurale e analisi di causalità di Granger. Dettagli sulle tecniche e risultati di attribution. Downscaling con modelli a rete neurale.

F. W. Taylor (2005), Elementary Climate Physics, Oxford.
K. McGuffie & A. Henderson-Sellers (2014), The Climate Modelling Primer, 4th Edition, Wiley.

L’ambiente celeste; il Sistema solare; forma e dimensioni della Terra; i moti principali della Terra (rotazione e rivoluzione); i moti millenari della Terra; la Terra e la Luna.
L’orientamento; il tempo e la sua misura; la rappresentazione della superficie terrestre; le coordinate geografiche (latitudine e longitudine); la lettura delle carte topografiche.
Le forme del rilievo e il modellamento del rilievo terrestre; l’idrosfera marina, l’idrosfera continentale, la criosfera; l’atmosfera; il clima.
I materiali della Terra: i minerali, i processi litogenetici, il ciclo litogenetico.

Capire la Terra
J.P. Grotzinger, T-H Jordan
(Terza edizione italiana condotta sulla settima edizione americana)

Il Globo Terrestre e la sua evoluzione
E. L. Palmieri e M. Parotto
Sesta Edizione (2008)

Materiale didattico distribuito durante lo svolgimento del corso

Conoscenza e capacità di comprensione: Conoscenza dei principi della biologia cellulare e della organizzazione in tessuti. Acquisizione di consapevole autonomia di giudizio con riferimento a: valutazione, interpretazione e contestualizzazione di fotografie acquisite con tecniche microscopiche. Capacità di comunicare in maniera efficace e con la corretta terminologia;
Competenze applicate: Le conoscenze di base acquisite attraverso lo studio della citologia permetteranno agli studenti di applicarle allo studio dei tessuti. Inoltre, gli studenti saranno in grado di riconoscere e commentare un preparato o una fotografia acquisiti con uno strumento microscopico. Infine, tali conoscenze permetteranno agli studenti di comprendere gli approfondimenti disciplinari che verranno svolti negli anni successivi.

Argomenti di Citologia.
Teoria cellulare. Metodi di studio della cellula: il microscopio.
Le macromolecole: I principali glucidi di interesse biologico e loro polimeri. Cenni sulla glicolisi. I principali lipidi di interesse biologico. Aminoacidi e proteine. Cenni sulla struttura e funzione delle proteine. Gli enzimi.
Gli acidi nucleici. Struttura di DNA e RNA. La replicazione del DNA, Trascrizione ed RNA messagero, Codice genetico, i ribosomi e la sintesi proteica.
Le membrane cellulari: composizione chimica, Il modello a mosaico fluido. Proteine intrinseche ed estrinseche. Permeabilità e trasporto attivo. Canali ionici. Giunzioni intercellulari: zonula occludens, zonula adherens e desmosomi.
Via citoplasmatica e via secretoria, Il reticolo endoplasmico, Origine e smistamento delle proteine secretorie e di membrana. Apparato di Golgi. Lisosomi, Perossisomi, Endocitosi, fagocitosi, esocitosi.
Struttura dei mitocondri, Probabile origine di mitocondri e plastidi, Il DNA nei mitocondri, Cenni sul metabolismo energetico: la respirazione.
Il citoscheletro: Microtubuli, microfilamenti e filamenti intermedi.
Il nucleo degli eucarioti, Involucro nucleare e pori nucleari, Gli istoni e i nucleosomi. Eucromatina ed eterocromatina. Il nucleolo. Struttura dei cromosomi.
Il ciclo cellulare: l'interfase (fasi G1, S e G2), La divisione cellulare. Cellule aploidi, diploidi e poliploidi. La mitosi nelle cellule animali. La meiosi. Fasi e sottofasi della meiosi. Il significato della meiosi e del crossing over. La ricombinazione.

Argomenti di Istologia
Tessuto epiteliale. Caratteristiche generali. Epiteli di rivestimento. Classificazione e funzioni. La lamina basale.
Tessuto connettivo. I diversi tessuti connettivi: caratteristiche generali e caratteristiche specifiche dei diversi tessuti connettivi. Il connettivo propriamente detto. Classificazione dei connettivi. Matrice extracellulare. Le cellule del connettivo e loro funzione.
Il sangue e cenni di immunologia cellulare. Il plasma: composizione e funzioni. Eritrociti e globuli bianchi: caratteristiche morfologiche e funzionali.
Tessuto osseo. Osso spugnoso e osso compatto. Struttura microscopica dell'osso: l'osteone. Osteoblasti, osteociti, osteoclasti.
Tessuto muscolare. Il tessuto muscolare liscio. Il tessuto muscolare scheletrico. Struttura e ultrastruttura della fibra muscolare. Miofibrille e miofilamenti: il sarcomero. La contrazione muscolare. Il tessuto muscolare cardiaco.
Tessuto nervoso. Il sistema nervoso centrale e periferico. Morfologia del neurone. Cenni sulla conduzione dell'impulso nervoso. La sinapsi. Neuromediatori. Neuroglia.

Citologia ed Istologia
Biologia Cellula e Tessuti, Autori vari, edi-ermes
Citologia
IL MONDO DELLA CELLULA, Wayne M. Becker, Lewis J. Kleinsmith, Jeff Hardin, Gregory Paul Bertoni, Addison Wesley Pearson
L'essenziale di BIOLOGIA MOLECOLARE DELLA CELLULA, ALBERTS B, HOPKIN K, BRAY D, JOHNSON A, LEWIS J, RAFF M, ROBERTS K, WALTER P, Zanichelli
Principi di BIOLOGIA DELLA CELLULA, PLOPPER George, Zanichelli
Molecole, Cellule e Organismi, AA Vari, EdiSES
Istologia
Istologia ed Elementi di Anatomia Microscopica, Dalle Donne et al, EdiSES
Istologia, JUNQUEIRA, Mescher AL, Piccin
ISTOLOGIA DI V. MONESI, ADAMO ET AL., PICCIN
ATLANTE DI ISTOLOGIA E ANATOMIA MICROSCOPICA, ROSS - PAWLINA - BARNASH, CASA EDITRICE AMBROSIANA (ATLANTE)

I testi dovrebbero essere dell'ultima edizione disponibile.

Introduzione, sostenibilità ambientale e risorse energetiche, il ruolo delle georisorse nello sviluppo della società umana, principi di giacimentologia, classificazione dei giacimenti e caratteristiche geologiche, cave e miniere, materiali naturali utili all’uomo, mineralogia applicata all’ambiente. Casi di studio: i pigmenti, i metalli, cementi e calcestruzzi, le zeoliti, le ceramiche, i materiali litoidi di interesse per i beni culturali, seminari.

NOTE ED APPUNTI DI LEZIONE DEL DOCENTE, DA INTEGRARSI CON
SE Kesler e AC Simon (2015). Mineral resources, economics and the environment. Cambridge University press. 433 pp.
Ugo Bardi (2011) La terra svuotata. Editori Riuniti, 295 pp.
G. Tanelli (2009) Georisorse e ambiente. Aracne. 280 pp.

Le proprietà fisiche dei minerali, trattamento e separazione dei minerali, principi di spettroscopia, raggi X, emissione ed assorbimento, diffrazione dei raggi X, le spettroscopie vibrazionali (Raman, FTIR), la microscopia elettronica (SEM) e l'analisi in fluorescenza X (XRF), tecniche di microanalisi (EMPA-WDS), casi di studio, lavoro pratico, seminari.

A.F. Gualtieri (2018). Introduzione alle tecniche analitiche strumentali, Ed. Libreria Universitaria.
Dyar, Gunter, Tasa (2008). Mineralogy and optical mineralogy. Mineralogical Society of America. 708 pp. Disponibili versioni PDF e iPad.
Hutchison (1974). Laboratory handbook of petrographic techniques. Wiley, 527.

l corso si propone di introdurre gli studenti all'insegnamento della matematica nella scuola secondaria di primo e secondo grado, attraverso un approccio storico-epistemologico ai concetti di base della matematica elementare (aritmetica, geometria, algebra, probabilità, funzioni). In particolare verranno trattati gli argomenti: l'insegnamento della matematica e la sua evoluzione; sistemi numerici; gli assiomi e i postulati di Euclide; le geometrie non euclidee e localmente euclidee; le costruzioni geometriche con riga e compasso e le macchine matematiche; elementi di storia del calcolo infinitesimale. Cenni alle indicazioni nazionali.

GIORGIO ISRAEL, ANA MILLÁN GASCA, Pensare in matematica, Zanichelli, 2012.
ANA MILLÁN GASCA, All'inizio fu lo scriba, Mimesis, 2004
ENRICO GIUSTI, Analisi matematica 1, Bollati Boringhieri, 2002

Uso di programmi didattici nell'insegnamento della matematica: i software GeoGebra e Mathematica.
Comandi per il calcolo simbolico e numerico, la visualizzazione di grafici, curve e superfici e la loro animazione al variare di parametri.
Esempi di problemi: proprietà dei triangoli nella geometria euclidea ed esempi di geometrie non euclidee, approssimazione di pi greco e di altri numeri irrazionali, soluzioni di equazioni e disequazioni, soluzioni di sistemi, determinazione e visualizzazione di particolari luoghi geometrici, derivata di una funzione, calcolo approssimato di aree.

Dispense del docente su un elenco di problemi da visualizzare e risolvere (simulando un laboratorio scolastico) con l'aiuto del software Mathematica o GeoGebra.

1. Introduzione al corso, Fisica Terrestre e dell'ambiente

2. Introduzione a Python matrici e vettori, funzioni

3. Introduzione ai segnali e richiami su serie e trasformate di Fourier. Funzione di trasferimento, causalità, relazione di dispersione

4. Esercitazione Python, risposta impulsiva

5. Teorema del campionamento, aliasing, segnale analitico, energia del segnale

6. Esercitazione Python, trasformata di Fourier, FFT

7. Serie storiche

8. Esercitazione Python, Minimi quadrati e filtraggio dei dati

9. Introduzione al Climate change

10. Esercitazione su una serie temporale (Concentrazione della CO2 in atmosfera)

11. Terremoti e propagazione delle onde

12. Esercitazione su una serie temporale (Concentrazione della CO2 in atmosfera)

13. Equazioni di Maxwell, relazioni costitutive

14. Esercitazione su una serie temporale (Concentrazione della CO2 in atmosfera)

15. Misure elettromagnetiche a bassa frequenza e alta frequenza

16. Esercitazione sull'individuazione della sorgente del terremoto

17. Relazione tra parametri elettrici e parametri idraulici: conducibilità elettrica e permeabilità idraulica

18. Esercitazione sull'individuazione della sorgente del terremoto

19. Equazione di dispersione idrodinamica

20. Esercitazione sulla diffusione di un'inquinante

• J. Gaskill, Linear systems, Fourier transforms, and optics, Wiley.

• A. R. Von Hippel, Dielectric and Waves, John Wiley & Sons.

• F. W. Taylor, Elementary Climate Physics, Oxford.

Introduzione: 3h
Adeano: 3h
Archeano: 3h
Proterozoico: 3h
Cambriano: 3h
Ordoviciano: 3h
Siluriano: 3h
Devoniano: 3h
Carbonifero: 3h
Permiano: 3h
Triassico: 3h
Giurassico: 3h
Cretacico: 3h
Paleogene: 3h
Neogene: 3h
Quaternario: 3h

Il testo di base è:
Earth System History, 4a edizione, S.M. STANLEY, J.A. LUCZAJ (2014)

Definizione di microfacies. Tecniche di campionatura, preparazione dei campioni e strumenti per l’analisi delle microfacies (4h).
Componenti di una microfacies: granuli, matrice e cemento (genesi e significato paleoambientale) (4h).
Classificazione dei litoclasti. Granulometria e tessitura. Classificazioni delle rocce carbonatiche (16h).
Esempi di interpretazione di microfacies: metodi qualitativi e quantitativi (applicazioni di analisi multivariata) (6h).
Classificazione dei bioclasti: riconoscimento dei principali gruppi tassonomici in sezione sottile (14h).
Uso delle analisi geochimiche (isotopi stabili, elementi in traccia, isotopi dello stronzio) nell’analisi di microfacies (2h).
Uso delle analisi gamma-ray nell’interpretazione delle microfacies (2h).

Dispense del docente.

Calcolo Matriciale e sistemi lineari; fattorizzazione della matrice (autovalori, autovettori); rototraslazioni rigide e matrice associata; metodo dei minimi quadrati e regressione polinomiale.
Numeri complessi e funzioni trigonometriche; fasori.
Introduzione all'analisi dei segnali; definizione di sistema lineare tempo-invariante; teorema della convoluzione. Calcolo vettoriale; rappresentazione in coordinate polare, sferiche e curvilinee.
Propagazione delle onde; onde stazionarie.
Serie e Trasformata di Fourier; teorema del campionamento di Nyquist–Shannon .
Introduzione alla programmazione in Matlab ed esercitazione sugli argomenti trattati nelle lezioni di teoria.

Lecture notes by the teacher

Programma del Corso di fisica della ionosfera e della magnetosfera
Docente: Carlo Scotto
La maggior parte degli argomenti è trattato sul libro di G.W. Prölss ("Physics of the Earth's Space Environment", ed. Springer).Viene fatto riferimento ai paragrafi di detto libro. I restanti argomenti sono riportati nelle note di lezione distribuite. In esse è riportata la relativa bibliografia dettagliata.
Introduzione: scopo del corso e presentazione degli argomenti trattati

1. Nozioni di fisica del plasma magneto-ionosferico
Frequenza di plasma, distanza di Debye e potenziale di Debye-Hückel, condizioni di plasma, libero cammino medio, indice di rifrazione di fase per le onde radio in un plasma senza collisioni e in assenza di campo magnetico, plasma non caldo (Note di lezione). (pag. 232, § 7.3.1, § 7.3.2, § 7.3.3) . Energia del campo elettromagnetico (Note di lezione ). Moto delle cariche elettriche in un campo magnetico: moto di girazione, il momento magnetico come invariante adiabatico, moto ove grad(B) è parallelo a B, bounce motion (§ 5.3.1, § 5.3.2, pp. 220-228), gradient drift motion (§ 5.3.2, pp. 228-229), neutral shift drift, drift E x B e conduttività del plasma in assenza di collisioni, drift sotto l'azione di forze esterne (§ 5.3.1, § 5.3.2, § 5.3.3 pp. 219-233).

2. Il mezzo interplanetario.
La corona solare e il vento solare (§ 6.1 e 6.1.1, pp. 278-282, compresi tutti i richiami). Struttura del vento solare a grande scala e sul piano dell'eclittica (§ 6.1.6). Il campo magnetico interplanetario: osservazioni e caratteristiche fisiche (§ 6.2.1, pp. 300-304). Il current sheet eliosferico (§ 6.2.4). Struttura a settori della componente polare di B (§ 6.2.5). Teorema di Alfvén (Appendice A.14, pp.484-487).

3. Magnetosfera
Il campo geomagnetico in prossimità della Terra (§ 5.2). Drift di curvatura (p. 233). Drift totale (p. 234-235). Moto composto dei portatori di cariche (§ 5.3.4). Popolazioni di particelle nella magnetosfera interna: fasce di radiazione, ring current, plasmasfera (§ 5.4).
Il campo geomagnetico distante: configurazione e classificazione, correnti sul lato diurno della magnetopausa, riflessione delle particelle e formazione della corrente, sistema di correnti nella coda geomagnetica (§ 5.5). Popolazione di particelle nella magnetosfera esterna: magnetotail plasma sheet, magnetotail lobe plasma, magnetospheric boundary layer (§ 5.6). Formazione del bow shock e cenno al magnetosheat (§ 6.4 introduzione e § 6.4.1, pp. 325-328).

4. Ionosfera
Processi di assorbimento, attenuazione della radiazione nei gas, deposizione di energia nell'alta atmosfera: funzione di Chapman. Ionosfera terrestre: cenni storici, profilo verticale di densità elettronica, temperatura ionosferica, produzione e scomparsa di ionizzazione, regioni ionosferiche, equilibrio elettronico, profilo verticale di densità elettronica nella regione E e nella regione F2. (§ 3.2; introduzione del cap 4, § 4.1, § 4.2, § 4.3). Morfologia della ionosfera: le cuspidi sulla traccia degli ionogrammi e le regioni ionosferiche (Note di lezione). Variazioni regolari della ionosfera: strati E ed F1(Note di lezione). Variazioni irregolari della ionosfera: strato F2 (Note di lezione ). Strato E sporadico (Note di lezione ). Modello fotochimico semplificato per le regioni E ed F: strato F1 (Note di lezione). Modello fotochimico semplificato per la regione D (Note di lezione). Indice di rifrazione per le onde radio con collisioni ed in assenza di campo magnetico; interpretazione della parte immaginaria dell'indice di rifrazione: l'assorbimento (Note di lezione). Solar flares e short waves fadeout (Note di lezione). Ulteriori note sullo strato F1 (Note di lezione). Ulteriori note sullo strato E (Note di lezione).

5. Teoria Magnetoionica
Introduzione. Equazioni costitutive per un plasma freddo con collisioni ed in presenza di un campo magnetico (Note di lezione). Indice di rifrazione per le onde radio nella ionosfera, trascurando le collisioni e considerando il campo magnetico terrestre: equazione di Appleton-Hartree (Note di lezione). Continuità di nf in X=1. Gli zeri dell'equazione di Appleton-Hartree senza collisioni: caso di propagazione longitudinale, trasversale e generale (Note di lezione). Polarizzazione: continuità in X=1 nel caso generale e nel caso di propagazione longitudinale. Polarizzazione in propagazione longitudinale: dipendenza dal segno di YL. Polarizzazione in condizioni generali, per X=1 (Note di lezione). Indice di rifrazione per le onde radio nella ionosfera, considerando le collisioni e il campo magnetico terrestre. Cenno alla polarizzazione nel caso collisionale. Curve di (X) con collisioni: importanza della regola di Booker (Note di lezione). Condizioni di riflessione e ionogrammi, traccia ordinaria, straordinaria. Raggio Z (Note di lezione). Esempi di ionogrammi (Note di lezione)
Così come indicato nelle note di lezione, il materiale di questa unità didattica si trova su: Ratcliffe, J. A. (1959), The magneto-Ionic Theory and its Applications to the Ionosphere, Cambridge University Press.

6. Assorbimento e dissipazione dell'energia del vento solare
Topologia dell'alta atmosfera polare (§ 7.1). Campi elettrici, e convezione del plasema (§ 7.2). Conduttività e correnti nella ionosfera polare (§ 7.3). Aurore polari: dissipazione dell'energia delle particelle aurorali, origine delle particelle aurorali, aurora diffusa e discreta(§ 7. 4). Solar Wind Dynamo (§ 7.6.1), magnetosfera aperta(§ 7.6.2), convezione del plasma nella magnetosfera aperta (§ 7.6.3), magnetosfera aperta con coda (§ 7.6.4), cenno alla riconnessione (parte del § 7.6.5), correnti di Birkeland nelle regioni 1 e 2 (§ 7.6.6).

7. Tempeste geosferiche
Tempeste magnetiche: variazione regolari, elettrogetto equatoriale, attività magnetica alle basse, alte e medie latitudini, indici geomagnetici (§ 8.1). Sottotempeste magnetiche: fase di crescita e espansione, onde di Alvfèn e loro ruolo (§ 8.3). Tempeste ionosferiche: tempeste negative e positive (§ 8.5).

1) G.W. Prölss "Physics of the Earth's Space Environment"
2) Appunti di lezione.

Prima parte

Definizione di clima (climatologia e meteorologia). Il sistema climatico (atmosfera, biosfera, criosfera, geosfera, idrosfera, Sole).
La radiazione solare e il bilancio energetico della Terra (richiami di fisica solare, leggi della radiazione, assorbimento della radiazione solare nell’atmosfera).
Atmosfera e clima (richiami di composizione, struttura e circolazione dell’atmosfera).
Nubi e aerosol (richiami di processi di condensazione e formazione delle nubi).
Oceano e clima (richiami di composizione, struttura e circolazione dell’oceano).
Trasferimento radiativo (richiami di assorbimento, emissione e trasferimento radiativo dell’atmosfera).
L’effetto serra (l’atmosfera come serra, i gas serra, calcolo del bilancio energetico, modelli di effetto serra).
Lo strato di ozono (radiazione ultravioletta in atmosfera, fotochimica della produzione di ozono, misure di ozono, “buco” dell’ozono).
Osservazioni climatiche con telerilevamento (misure da terra, misure satellitari, strumenti infrarossi, strumenti “limb viewing”, applicazioni del telerilevamento agli studi climatici).
Sensitività climatica e cambiamento climatico (cambiamenti astronomici, solari, atmosferici, oceanici e fluttuazioni di temperatura).
Clima di altri pianeti.
Clima e società.
Variabilità multidecadale della temperatura superficiale del mare (seminario del Dr. Salvatore Marullo).
Misura lidar di gas serra (visita al Centro Ricerche ENEA di Frascati).



Seconda parte

Introduzione ai modelli climatici. Il percorso concettuale dalle osservazioni alle simulazioni. Approcci dinamico e statistico. Gerarchia dei modelli climatici e loro componenti, tipologie di modelli, il concetto di parametrizzazione.
Modelli a Bilancio di Energia (EBM). Struttura generale di un EBM, EBM 0-dimensionali, EBM 1-dimensionali, parametrizzazioni negli EBM, applicazioni.
Modelli Radiativo-Convettivi (RC) e Modelli a Complessità Intermedia (EMIC). Equilibrio radiativo e radiativo-convettivo e implementazione nei modelli climatici a complessità intermedia.
Modelli Climatici Globali (GCM). Struttura di un GCM, componenti e interazioni, equazioni fondamentali e loro modellazione. Attività di attribution e risultati. Validazione dei modelli di clima.
Cenni di modellistica climatica regionale e tecniche di downscaling.
Scenari e proiezioni climatiche per il XXI secolo.
Analizzare il clima e i suoi cambiamenti da un altro punto di vista: modelli a rete neurale e analisi di causalità di Granger. Dettagli sulle tecniche e risultati di attribution. Downscaling con modelli a rete neurale.

F. W. Taylor (2005), Elementary Climate Physics, Oxford.
K. McGuffie & A. Henderson-Sellers (2014), The Climate Modelling Primer, 4th Edition, Wiley.

Il programma del corso prevede la presentazione e discussione dei seguenti argomenti:
Definizione e tipologia dei sistemi urbani. I fattori di pericolosità naturale e dei rischi delle aree urbane. Il ruolo delle condizioni geologiche, l’influenza dei fattori naturali nel tempo e delle condizioni geografiche sullo sviluppo delle aree urbane. Il concetto di rischio, la valutazione dei fattori di esposizione, di pericolosità, di vulnerabilità nelle aree urbane. Il caso di Roma, analisi dei singoli fattori di pericolosità e della loro evoluzione temporale. Metodologie per la raccolta, la normalizzazione, l’elaborazione di dati diretti del sottosuolo dell'ambiente urbano. Applicazioni tematiche e casi reali.

Geologia di Roma “Vol L” Memorie Descrittive della Carta Geologica d’Italia (1995).
La geologia di Roma dal centro storico alla periferia “Vol LXXX” Memorie Descrittive della Carta Geologica d’Italia (2008).
U. Ventriglia – Geologia del territorio del Comune di Roma, a cura dell’Amministrazione Provinciale di Roma, (2002).
G. Gisotti – Ambiente urbano. – Dario Flaccovio Editore, Palermo (2007).

Le proprietà fisiche dei minerali, trattamento e separazione dei minerali, principi di spettroscopia, raggi X, emissione ed assorbimento, diffrazione dei raggi X, le spettroscopie vibrazionali (Raman, FTIR), la microscopia elettronica (SEM) e l'analisi in fluorescenza X (XRF), tecniche di microanalisi (EMPA-WDS), casi di studio, lavoro pratico, seminari.

A.F. Gualtieri (2018). Introduzione alle tecniche analitiche strumentali, Ed. Libreria Universitaria.
Dyar, Gunter, Tasa (2008). Mineralogy and optical mineralogy. Mineralogical Society of America. 708 pp. Disponibili versioni PDF e iPad.
Hutchison (1974). Laboratory handbook of petrographic techniques. Wiley, 527.

L’ambiente celeste; il Sistema solare; forma e dimensioni della Terra; i moti principali della Terra (rotazione e rivoluzione); i moti millenari della Terra; la Terra e la Luna.
L’orientamento; il tempo e la sua misura; la rappresentazione della superficie terrestre; le coordinate geografiche (latitudine e longitudine); la lettura delle carte topografiche.
Le forme del rilievo e il modellamento del rilievo terrestre; l’idrosfera marina, l’idrosfera continentale, la criosfera; l’atmosfera; il clima.
I materiali della Terra: i minerali, i processi litogenetici, il ciclo litogenetico.

Capire la Terra
J.P. Grotzinger, T-H Jordan
(Terza edizione italiana condotta sulla settima edizione americana)

Il Globo Terrestre e la sua evoluzione
E. L. Palmieri e M. Parotto
Sesta Edizione (2008)

Materiale didattico distribuito durante lo svolgimento del corso

Conoscenza e capacità di comprensione: Conoscenza dei principi della biologia cellulare e della organizzazione in tessuti. Acquisizione di consapevole autonomia di giudizio con riferimento a: valutazione, interpretazione e contestualizzazione di fotografie acquisite con tecniche microscopiche. Capacità di comunicare in maniera efficace e con la corretta terminologia;
Competenze applicate: Le conoscenze di base acquisite attraverso lo studio della citologia permetteranno agli studenti di applicarle allo studio dei tessuti. Inoltre, gli studenti saranno in grado di riconoscere e commentare un preparato o una fotografia acquisiti con uno strumento microscopico. Infine, tali conoscenze permetteranno agli studenti di comprendere gli approfondimenti disciplinari che verranno svolti negli anni successivi.

Argomenti di Citologia.
Teoria cellulare. Metodi di studio della cellula: il microscopio.
Le macromolecole: I principali glucidi di interesse biologico e loro polimeri. Cenni sulla glicolisi. I principali lipidi di interesse biologico. Aminoacidi e proteine. Cenni sulla struttura e funzione delle proteine. Gli enzimi.
Gli acidi nucleici. Struttura di DNA e RNA. La replicazione del DNA, Trascrizione ed RNA messagero, Codice genetico, i ribosomi e la sintesi proteica.
Le membrane cellulari: composizione chimica, Il modello a mosaico fluido. Proteine intrinseche ed estrinseche. Permeabilità e trasporto attivo. Canali ionici. Giunzioni intercellulari: zonula occludens, zonula adherens e desmosomi.
Via citoplasmatica e via secretoria, Il reticolo endoplasmico, Origine e smistamento delle proteine secretorie e di membrana. Apparato di Golgi. Lisosomi, Perossisomi, Endocitosi, fagocitosi, esocitosi.
Struttura dei mitocondri, Probabile origine di mitocondri e plastidi, Il DNA nei mitocondri, Cenni sul metabolismo energetico: la respirazione.
Il citoscheletro: Microtubuli, microfilamenti e filamenti intermedi.
Il nucleo degli eucarioti, Involucro nucleare e pori nucleari, Gli istoni e i nucleosomi. Eucromatina ed eterocromatina. Il nucleolo. Struttura dei cromosomi.
Il ciclo cellulare: l'interfase (fasi G1, S e G2), La divisione cellulare. Cellule aploidi, diploidi e poliploidi. La mitosi nelle cellule animali. La meiosi. Fasi e sottofasi della meiosi. Il significato della meiosi e del crossing over. La ricombinazione.

Argomenti di Istologia
Tessuto epiteliale. Caratteristiche generali. Epiteli di rivestimento. Classificazione e funzioni. La lamina basale.
Tessuto connettivo. I diversi tessuti connettivi: caratteristiche generali e caratteristiche specifiche dei diversi tessuti connettivi. Il connettivo propriamente detto. Classificazione dei connettivi. Matrice extracellulare. Le cellule del connettivo e loro funzione.
Il sangue e cenni di immunologia cellulare. Il plasma: composizione e funzioni. Eritrociti e globuli bianchi: caratteristiche morfologiche e funzionali.
Tessuto osseo. Osso spugnoso e osso compatto. Struttura microscopica dell'osso: l'osteone. Osteoblasti, osteociti, osteoclasti.
Tessuto muscolare. Il tessuto muscolare liscio. Il tessuto muscolare scheletrico. Struttura e ultrastruttura della fibra muscolare. Miofibrille e miofilamenti: il sarcomero. La contrazione muscolare. Il tessuto muscolare cardiaco.
Tessuto nervoso. Il sistema nervoso centrale e periferico. Morfologia del neurone. Cenni sulla conduzione dell'impulso nervoso. La sinapsi. Neuromediatori. Neuroglia.

Citologia ed Istologia
Biologia Cellula e Tessuti, Autori vari, edi-ermes
Citologia
IL MONDO DELLA CELLULA, Wayne M. Becker, Lewis J. Kleinsmith, Jeff Hardin, Gregory Paul Bertoni, Addison Wesley Pearson
L'essenziale di BIOLOGIA MOLECOLARE DELLA CELLULA, ALBERTS B, HOPKIN K, BRAY D, JOHNSON A, LEWIS J, RAFF M, ROBERTS K, WALTER P, Zanichelli
Principi di BIOLOGIA DELLA CELLULA, PLOPPER George, Zanichelli
Molecole, Cellule e Organismi, AA Vari, EdiSES
Istologia
Istologia ed Elementi di Anatomia Microscopica, Dalle Donne et al, EdiSES
Istologia, JUNQUEIRA, Mescher AL, Piccin
ISTOLOGIA DI V. MONESI, ADAMO ET AL., PICCIN
ATLANTE DI ISTOLOGIA E ANATOMIA MICROSCOPICA, ROSS - PAWLINA - BARNASH, CASA EDITRICE AMBROSIANA (ATLANTE)

I testi dovrebbero essere dell'ultima edizione disponibile.

Introduzione: pericolosità e rischio, inquadramento storico;
Concetti generali: le Scienze della Terra; i disastri naturali; metodi di prevenzione, previsione, pianificazione e gestione dei disastri naturali.
Analisi, comprensione fisica e impatto sociale dei disastri naturali nelle Scienze della Terra: terremoti, eruzioni, tsunami, frane, uragani e cicloni, alluvioni, siccità, cambiamenti climatici, variazioni livello marino.
Sintesi: verso una visione generale e condivisa di mitigazione dei disastri naturali.

Patrick L. Abbott (2017) Natural Disasters. McGraw-Hill, 556 pp.

Introduzione, sostenibilità ambientale e risorse energetiche, il ruolo delle georisorse nello sviluppo della società umana, principi di giacimentologia, classificazione dei giacimenti e caratteristiche geologiche, cave e miniere, materiali naturali utili all’uomo, mineralogia applicata all’ambiente. Casi di studio: i pigmenti, i metalli, cementi e calcestruzzi, le zeoliti, le ceramiche, i materiali litoidi di interesse per i beni culturali, seminari.

NOTE ED APPUNTI DI LEZIONE DEL DOCENTE, DA INTEGRARSI CON
SE Kesler e AC Simon (2015). Mineral resources, economics and the environment. Cambridge University press. 433 pp.
Ugo Bardi (2011) La terra svuotata. Editori Riuniti, 295 pp.
G. Tanelli (2009) Georisorse e ambiente. Aracne. 280 pp.

Introduzione, cordati, vertebrati basali: 3h
"Agnati" e origine della mandibola: 3h
Condritti e osteitti: 3h
Sarcopterigi e origine dei tetrapodi: 3h
Anfibi: 3h
Anapsidi: 3h
Diapsidi: 3h
Dinosauri: 3h
Pterosauri vs. Aves: 3h
Sinapsidi: 3h
Mammiferi mesozoici-Metateri: 3h
Afroteri e Xenartri: 3h
Boreoeuteri: 3h
Laurasiateri: 3h
Euarchontoglires: 3h
Primati: 3h

Il testo di base è:
Benton M.J. (2014) - Vertebrate Palaeontology. Blackwell Publishing

I testi da sottoporre a revisione critica saranno proposti dagli studenti o selezionati dal docente tra i più recenti e/o controversi.

I materiali della Terra: i minerali, i processi litogenetici, il ciclo litogenetico, le rocce magmatiche, le rocce sedimentarie, le rocce metamorfiche, giacitura e deformazione delle rocce.

I fenomeni vulcanici: il magma e l’attività vulcanica, i principali tipi di eruzione, forme degli edifici vulcanici, prodotti dell’attività vulcanica, la distribuzione geografica dei vulcani, i vulcani e l’uomo (il rischio vulcanico).

I fenomeni sismici: la teoria del rimbalzo elastico, il ciclo sismico, tipi di onde sismiche e loro propagazione e registrazione, la forza di un terremoto (scale di intensità e magnitudo), la distribuzione geografica dei terremoti, l’attività sismica e l’uomo (rischio sismico).

La tettonica delle placche: la struttura interna della Terra, la struttura della crosta, il campo magnetico terrestre, il flusso di calore della Terra, i moti convettivi all’interno della Terra, dall’ipotesi della deriva dei continenti alla formulazione della teoria della tettonica delle placche.

La Terra come sistema integrato: interazione tra i diversi sistemi del Pianeta (biosfera, atmosfera, idrosfera, litosfera, criosfera), l’atmosfera terrestre, il clima e i fenomeni meteorologici, le risorse naturali rinnovabili e non rinnovabili.

Escursione

Capire la Terra
J.P. Grotzinger, T-H Jordan
(Terza edizione italiana condotta sulla settima edizione americana)

Il Globo Terrestre e la sua evoluzione
E. L. Palmieri e M. Parotto
Sesta Edizione (2008)

Materiale distribuito durante il corso

l corso si propone di introdurre gli studenti all'insegnamento della matematica nella scuola secondaria di primo e secondo grado, attraverso un approccio storico-epistemologico ai concetti di base della matematica elementare (aritmetica, geometria, algebra, probabilità, funzioni). In particolare verranno trattati gli argomenti: l'insegnamento della matematica e la sua evoluzione; sistemi numerici; gli assiomi e i postulati di Euclide; le geometrie non euclidee e localmente euclidee; le costruzioni geometriche con riga e compasso e le macchine matematiche; elementi di storia del calcolo infinitesimale. Cenni alle indicazioni nazionali.

GIORGIO ISRAEL, ANA MILLÁN GASCA, Pensare in matematica, Zanichelli, 2012.
ANA MILLÁN GASCA, All'inizio fu lo scriba, Mimesis, 2004
ENRICO GIUSTI, Analisi matematica 1, Bollati Boringhieri, 2002

Uso di programmi didattici nell'insegnamento della matematica: i software GeoGebra e Mathematica.
Comandi per il calcolo simbolico e numerico, la visualizzazione di grafici, curve e superfici e la loro animazione al variare di parametri.
Esempi di problemi: proprietà dei triangoli nella geometria euclidea ed esempi di geometrie non euclidee, approssimazione di pi greco e di altri numeri irrazionali, soluzioni di equazioni e disequazioni, soluzioni di sistemi, determinazione e visualizzazione di particolari luoghi geometrici, derivata di una funzione, calcolo approssimato di aree.

Dispense del docente su un elenco di problemi da visualizzare e risolvere (simulando un laboratorio scolastico) con l'aiuto del software Mathematica o GeoGebra.

1. Introduzione al corso, Fisica Terrestre e dell'ambiente

2. Introduzione a Python matrici e vettori, funzioni

3. Introduzione ai segnali e richiami su serie e trasformate di Fourier. Funzione di trasferimento, causalità, relazione di dispersione

4. Esercitazione Python, risposta impulsiva

5. Teorema del campionamento, aliasing, segnale analitico, energia del segnale

6. Esercitazione Python, trasformata di Fourier, FFT

7. Serie storiche

8. Esercitazione Python, Minimi quadrati e filtraggio dei dati

9. Introduzione al Climate change

10. Esercitazione su una serie temporale (Concentrazione della CO2 in atmosfera)

11. Terremoti e propagazione delle onde

12. Esercitazione su una serie temporale (Concentrazione della CO2 in atmosfera)

13. Equazioni di Maxwell, relazioni costitutive

14. Esercitazione su una serie temporale (Concentrazione della CO2 in atmosfera)

15. Misure elettromagnetiche a bassa frequenza e alta frequenza

16. Esercitazione sull'individuazione della sorgente del terremoto

17. Relazione tra parametri elettrici e parametri idraulici: conducibilità elettrica e permeabilità idraulica

18. Esercitazione sull'individuazione della sorgente del terremoto

19. Equazione di dispersione idrodinamica

20. Esercitazione sulla diffusione di un'inquinante

• J. Gaskill, Linear systems, Fourier transforms, and optics, Wiley.

• A. R. Von Hippel, Dielectric and Waves, John Wiley & Sons.

• F. W. Taylor, Elementary Climate Physics, Oxford.

Parte prima: il processo igneo
Uso degli elementi maggiori per la modellistica petrologica.Uso dei diagrammi di Harker per gli elementi maggiori. Bilanci di massa. Modelli di fusione parziale, di frazionamento, di magma mixing e di assimilazione magmatica. Concetti di base di geotermobarometria.
Uso degli elementi in tracce per la modellistica petrologica. Definizione di elementi compatibili ed incompatibili e coefficient di partizione. Distribuzione degli elementi in tracce durante la fusione parziale all'equilibrio e nei processi di differenziazione magmatica (frazionamento, mixing, assimilazione). Uso dei diagrammi di differenziazione. Petrologia isotopica: isotopi radiogenici. Comportamento degli isotopi radiogenici nei processi di fusione e frazionamento magmatico. Uso dei principali software di modellazione termodinamica. Esempi numerici ed esercitazioni. Orogenesi e magmatismo: l’origine del magmi nell’area mediterranea.
Parte seconda:Il processo metamorfico
Il processo metamorfico e i fattori di controllo; gradienti di metamorfismo e ambientazione geodinamica. Le rocce metamorfiche: struttura, classificazione, classi composizionali I concetti di grado metamorfico, minerali indice e le principali facies metamorfiche; Assemblaggio mineralogico e paragenesi metamorfica; Diagrammi di fase; proiezioni AFM e ACF. Relazioni blastesi/deformazione: cristallizzazione pre-, sin-, post-cinematica. Termobarometria: concetti di base, assunzioni e limiti; i principali geotermometri e geobarometri; incertezza associate alla calibrazione termodinamica ed incertezza analitica, errore “geologico”; termometria classica; termobarometria multiequilibrio; termobarometria inversa e predittiva; uso dei principali software di modellazione termodinamica. Orogenesi e metamorfismo: esempi regionali. Esercitazioni: ricostruzione di percorsi pressione-temperatura-tempo-deformazione (P-T-t-d) in rocce a metamorfismo polifasico

J. D. Winter - An Introduction To Igneous And Metamorphic Petrology. Prentice Hall, New Jersey

Bucher & Grapes - Petrogenesis of Metamorphic Rocks. Springer

Parte prima: il processo igneo
Uso degli elementi maggiori per la modellistica petrologica.Uso dei diagrammi di Harker per gli elementi maggiori. Bilanci di massa. Modelli di fusione parziale, di frazionamento, di magma mixing e di assimilazione magmatica. Concetti di base di geotermobarometria.
Uso degli elementi in tracce per la modellistica petrologica. Definizione di elementi compatibili ed incompatibili e coefficient di partizione. Distribuzione degli elementi in tracce durante la fusione parziale all'equilibrio e nei processi di differenziazione magmatica (frazionamento, mixing, assimilazione). Uso dei diagrammi di differenziazione. Petrologia isotopica: isotopi radiogenici. Comportamento degli isotopi radiogenici nei processi di fusione e frazionamento magmatico. Uso dei principali software di modellazione termodinamica. Esempi numerici ed esercitazioni. Orogenesi e magmatismo: l’origine del magmi nell’area mediterranea.
Parte seconda:Il processo metamorfico
Il processo metamorfico e i fattori di controllo; gradienti di metamorfismo e ambientazione geodinamica. Le rocce metamorfiche: struttura, classificazione, classi composizionali I concetti di grado metamorfico, minerali indice e le principali facies metamorfiche; Assemblaggio Mineralogico e paragenesi metamorfica; Diagrammi di fase; proiezioni AFM e ACF Relazioni blastesi/deformazione: cristallizzazione pre-, sin-, post-cinematica. Termobarometria: concetti di base, assunzioni e limiti; i principali geotermometri e geobarometri; incertezza associate alla calibrazione termodinamica ed incertezza analitica, errore “geologico”; termometria classica; termobarometria multiequilibrio; termobarometria inversa e predittiva; uso dei principali software di modellazione termodinamica. Orogenesi e metamorfismo: esempi regionali. Esercitazioni: ricostruzione di percorsi pressione-temperatura-tempo-deformazione (P-T-t-d) in rocce a metamorfismo polifasico

Parte prima
J. D. Winter - An Introduction To Igneous And Metamorphic Petrology. Prentice Hall, New Jersey
Rollinsons H., 1993. Using geochemical data: evaluation, presentation, interpretation. Longman Scientific & Techinal

Parte seconda
Bucher & Fry - Petrology Of Metamorphic Rocks. Springer

Storia della climatologia, organismi internazionali, cambiamenti climatici realtà e negazione
Il sistema climatico: atmosfera, biosfera, idrosfera
Variabilità climatica, cambiamenti climatici, antropocene
La criosfera: ghiacciai, permafrost, aree polari, ghiaccio marino
Il sistema climatico e le sue perturbazioni naturali e antropiche: Variazione della posizione relativa dei continenti, astronomiche, gas ad effetto serra, aerosol, eruzioni vulcaniche, attività solare, variazioni superficie suolo, impatti meteoriti,
Variazione del livello del mare
Il paleoclima: la ricostruzione del cambiamento climatico nel passato (Carote di ghiaccio, speleotemi, carote marine, ecc.).
Punti di non ritorno “Tipping Point”
Eventi estremi
Modelli Climatici
Scenari Socio-Economici condivisi
Cambiamenti climatici simulazioni per il XXI secolo
Impatti del Cambiamento Climatico: criosfera, idrosfera, geosfera, biosfera.
I costi economici per la mitigazione e l’adattamento ai cambiamenti climatici
Innovazione tecnologica per una società decarbonizzata

Pdf e fotocopie di pubblicazioni specialistiche recenti fornite dal docente.

Programma del Corso di fisica della ionosfera e della magnetosfera
Docente: Carlo Scotto
La maggior parte degli argomenti è trattato sul libro di G.W. Prölss ("Physics of the Earth's Space Environment", ed. Springer).Viene fatto riferimento ai paragrafi di detto libro. I restanti argomenti sono riportati nelle note di lezione distribuite. In esse è riportata la relativa bibliografia dettagliata.
Introduzione: scopo del corso e presentazione degli argomenti trattati

1. Nozioni di fisica del plasma magneto-ionosferico
Frequenza di plasma, distanza di Debye e potenziale di Debye-Hückel, condizioni di plasma, libero cammino medio, indice di rifrazione di fase per le onde radio in un plasma senza collisioni e in assenza di campo magnetico, plasma non caldo (Note di lezione). (pag. 232, § 7.3.1, § 7.3.2, § 7.3.3) . Energia del campo elettromagnetico (Note di lezione ). Moto delle cariche elettriche in un campo magnetico: moto di girazione, il momento magnetico come invariante adiabatico, moto ove grad(B) è parallelo a B, bounce motion (§ 5.3.1, § 5.3.2, pp. 220-228), gradient drift motion (§ 5.3.2, pp. 228-229), neutral shift drift, drift E x B e conduttività del plasma in assenza di collisioni, drift sotto l'azione di forze esterne (§ 5.3.1, § 5.3.2, § 5.3.3 pp. 219-233).

2. Il mezzo interplanetario.
La corona solare e il vento solare (§ 6.1 e 6.1.1, pp. 278-282, compresi tutti i richiami). Struttura del vento solare a grande scala e sul piano dell'eclittica (§ 6.1.6). Il campo magnetico interplanetario: osservazioni e caratteristiche fisiche (§ 6.2.1, pp. 300-304). Il current sheet eliosferico (§ 6.2.4). Struttura a settori della componente polare di B (§ 6.2.5). Teorema di Alfvén (Appendice A.14, pp.484-487).

3. Magnetosfera
Il campo geomagnetico in prossimità della Terra (§ 5.2). Drift di curvatura (p. 233). Drift totale (p. 234-235). Moto composto dei portatori di cariche (§ 5.3.4). Popolazioni di particelle nella magnetosfera interna: fasce di radiazione, ring current, plasmasfera (§ 5.4).
Il campo geomagnetico distante: configurazione e classificazione, correnti sul lato diurno della magnetopausa, riflessione delle particelle e formazione della corrente, sistema di correnti nella coda geomagnetica (§ 5.5). Popolazione di particelle nella magnetosfera esterna: magnetotail plasma sheet, magnetotail lobe plasma, magnetospheric boundary layer (§ 5.6). Formazione del bow shock e cenno al magnetosheat (§ 6.4 introduzione e § 6.4.1, pp. 325-328).

4. Ionosfera
Processi di assorbimento, attenuazione della radiazione nei gas, deposizione di energia nell'alta atmosfera: funzione di Chapman. Ionosfera terrestre: cenni storici, profilo verticale di densità elettronica, temperatura ionosferica, produzione e scomparsa di ionizzazione, regioni ionosferiche, equilibrio elettronico, profilo verticale di densità elettronica nella regione E e nella regione F2. (§ 3.2; introduzione del cap 4, § 4.1, § 4.2, § 4.3). Morfologia della ionosfera: le cuspidi sulla traccia degli ionogrammi e le regioni ionosferiche (Note di lezione). Variazioni regolari della ionosfera: strati E ed F1(Note di lezione). Variazioni irregolari della ionosfera: strato F2 (Note di lezione ). Strato E sporadico (Note di lezione ). Modello fotochimico semplificato per le regioni E ed F: strato F1 (Note di lezione). Modello fotochimico semplificato per la regione D (Note di lezione). Indice di rifrazione per le onde radio con collisioni ed in assenza di campo magnetico; interpretazione della parte immaginaria dell'indice di rifrazione: l'assorbimento (Note di lezione). Solar flares e short waves fadeout (Note di lezione). Ulteriori note sullo strato F1 (Note di lezione). Ulteriori note sullo strato E (Note di lezione).

5. Teoria Magnetoionica
Introduzione. Equazioni costitutive per un plasma freddo con collisioni ed in presenza di un campo magnetico (Note di lezione). Indice di rifrazione per le onde radio nella ionosfera, trascurando le collisioni e considerando il campo magnetico terrestre: equazione di Appleton-Hartree (Note di lezione). Continuità di nf in X=1. Gli zeri dell'equazione di Appleton-Hartree senza collisioni: caso di propagazione longitudinale, trasversale e generale (Note di lezione). Polarizzazione: continuità in X=1 nel caso generale e nel caso di propagazione longitudinale. Polarizzazione in propagazione longitudinale: dipendenza dal segno di YL. Polarizzazione in condizioni generali, per X=1 (Note di lezione). Indice di rifrazione per le onde radio nella ionosfera, considerando le collisioni e il campo magnetico terrestre. Cenno alla polarizzazione nel caso collisionale. Curve di (X) con collisioni: importanza della regola di Booker (Note di lezione). Condizioni di riflessione e ionogrammi, traccia ordinaria, straordinaria. Raggio Z (Note di lezione). Esempi di ionogrammi (Note di lezione)
Così come indicato nelle note di lezione, il materiale di questa unità didattica si trova su: Ratcliffe, J. A. (1959), The magneto-Ionic Theory and its Applications to the Ionosphere, Cambridge University Press.

6. Assorbimento e dissipazione dell'energia del vento solare
Topologia dell'alta atmosfera polare (§ 7.1). Campi elettrici, e convezione del plasema (§ 7.2). Conduttività e correnti nella ionosfera polare (§ 7.3). Aurore polari: dissipazione dell'energia delle particelle aurorali, origine delle particelle aurorali, aurora diffusa e discreta(§ 7. 4). Solar Wind Dynamo (§ 7.6.1), magnetosfera aperta(§ 7.6.2), convezione del plasma nella magnetosfera aperta (§ 7.6.3), magnetosfera aperta con coda (§ 7.6.4), cenno alla riconnessione (parte del § 7.6.5), correnti di Birkeland nelle regioni 1 e 2 (§ 7.6.6).

7. Tempeste geosferiche
Tempeste magnetiche: variazione regolari, elettrogetto equatoriale, attività magnetica alle basse, alte e medie latitudini, indici geomagnetici (§ 8.1). Sottotempeste magnetiche: fase di crescita e espansione, onde di Alvfèn e loro ruolo (§ 8.3). Tempeste ionosferiche: tempeste negative e positive (§ 8.5).

1) G.W. Prölss "Physics of the Earth's Space Environment"
2) Appunti di lezione.

Prima parte

Definizione di clima (climatologia e meteorologia). Il sistema climatico (atmosfera, biosfera, criosfera, geosfera, idrosfera, Sole).
La radiazione solare e il bilancio energetico della Terra (richiami di fisica solare, leggi della radiazione, assorbimento della radiazione solare nell’atmosfera).
Atmosfera e clima (richiami di composizione, struttura e circolazione dell’atmosfera).
Nubi e aerosol (richiami di processi di condensazione e formazione delle nubi).
Oceano e clima (richiami di composizione, struttura e circolazione dell’oceano).
Trasferimento radiativo (richiami di assorbimento, emissione e trasferimento radiativo dell’atmosfera).
L’effetto serra (l’atmosfera come serra, i gas serra, calcolo del bilancio energetico, modelli di effetto serra).
Lo strato di ozono (radiazione ultravioletta in atmosfera, fotochimica della produzione di ozono, misure di ozono, “buco” dell’ozono).
Osservazioni climatiche con telerilevamento (misure da terra, misure satellitari, strumenti infrarossi, strumenti “limb viewing”, applicazioni del telerilevamento agli studi climatici).
Sensitività climatica e cambiamento climatico (cambiamenti astronomici, solari, atmosferici, oceanici e fluttuazioni di temperatura).
Clima di altri pianeti.
Clima e società.
Variabilità multidecadale della temperatura superficiale del mare (seminario del Dr. Salvatore Marullo).
Misura lidar di gas serra (visita al Centro Ricerche ENEA di Frascati).



Seconda parte

Introduzione ai modelli climatici. Il percorso concettuale dalle osservazioni alle simulazioni. Approcci dinamico e statistico. Gerarchia dei modelli climatici e loro componenti, tipologie di modelli, il concetto di parametrizzazione.
Modelli a Bilancio di Energia (EBM). Struttura generale di un EBM, EBM 0-dimensionali, EBM 1-dimensionali, parametrizzazioni negli EBM, applicazioni.
Modelli Radiativo-Convettivi (RC) e Modelli a Complessità Intermedia (EMIC). Equilibrio radiativo e radiativo-convettivo e implementazione nei modelli climatici a complessità intermedia.
Modelli Climatici Globali (GCM). Struttura di un GCM, componenti e interazioni, equazioni fondamentali e loro modellazione. Attività di attribution e risultati. Validazione dei modelli di clima.
Cenni di modellistica climatica regionale e tecniche di downscaling.
Scenari e proiezioni climatiche per il XXI secolo.
Analizzare il clima e i suoi cambiamenti da un altro punto di vista: modelli a rete neurale e analisi di causalità di Granger. Dettagli sulle tecniche e risultati di attribution. Downscaling con modelli a rete neurale.

F. W. Taylor (2005), Elementary Climate Physics, Oxford.
K. McGuffie & A. Henderson-Sellers (2014), The Climate Modelling Primer, 4th Edition, Wiley.

Le proprietà fisiche dei minerali, trattamento e separazione dei minerali, principi di spettroscopia, raggi X, emissione ed assorbimento, diffrazione dei raggi X, le spettroscopie vibrazionali (Raman, FTIR), la microscopia elettronica (SEM) e l'analisi in fluorescenza X (XRF), tecniche di microanalisi (EMPA-WDS), casi di studio, lavoro pratico, seminari.

A.F. Gualtieri (2018). Introduzione alle tecniche analitiche strumentali, Ed. Libreria Universitaria.
Dyar, Gunter, Tasa (2008). Mineralogy and optical mineralogy. Mineralogical Society of America. 708 pp. Disponibili versioni PDF e iPad.
Hutchison (1974). Laboratory handbook of petrographic techniques. Wiley, 527.

L’ambiente celeste; il Sistema solare; forma e dimensioni della Terra; i moti principali della Terra (rotazione e rivoluzione); i moti millenari della Terra; la Terra e la Luna.
L’orientamento; il tempo e la sua misura; la rappresentazione della superficie terrestre; le coordinate geografiche (latitudine e longitudine); la lettura delle carte topografiche.
Le forme del rilievo e il modellamento del rilievo terrestre; l’idrosfera marina, l’idrosfera continentale, la criosfera; l’atmosfera; il clima.
I materiali della Terra: i minerali, i processi litogenetici, il ciclo litogenetico.

Capire la Terra
J.P. Grotzinger, T-H Jordan
(Terza edizione italiana condotta sulla settima edizione americana)

Il Globo Terrestre e la sua evoluzione
E. L. Palmieri e M. Parotto
Sesta Edizione (2008)

Materiale didattico distribuito durante lo svolgimento del corso

Conoscenza e capacità di comprensione: Conoscenza dei principi della biologia cellulare e della organizzazione in tessuti. Acquisizione di consapevole autonomia di giudizio con riferimento a: valutazione, interpretazione e contestualizzazione di fotografie acquisite con tecniche microscopiche. Capacità di comunicare in maniera efficace e con la corretta terminologia;
Competenze applicate: Le conoscenze di base acquisite attraverso lo studio della citologia permetteranno agli studenti di applicarle allo studio dei tessuti. Inoltre, gli studenti saranno in grado di riconoscere e commentare un preparato o una fotografia acquisiti con uno strumento microscopico. Infine, tali conoscenze permetteranno agli studenti di comprendere gli approfondimenti disciplinari che verranno svolti negli anni successivi.

Argomenti di Citologia.
Teoria cellulare. Metodi di studio della cellula: il microscopio.
Le macromolecole: I principali glucidi di interesse biologico e loro polimeri. Cenni sulla glicolisi. I principali lipidi di interesse biologico. Aminoacidi e proteine. Cenni sulla struttura e funzione delle proteine. Gli enzimi.
Gli acidi nucleici. Struttura di DNA e RNA. La replicazione del DNA, Trascrizione ed RNA messagero, Codice genetico, i ribosomi e la sintesi proteica.
Le membrane cellulari: composizione chimica, Il modello a mosaico fluido. Proteine intrinseche ed estrinseche. Permeabilità e trasporto attivo. Canali ionici. Giunzioni intercellulari: zonula occludens, zonula adherens e desmosomi.
Via citoplasmatica e via secretoria, Il reticolo endoplasmico, Origine e smistamento delle proteine secretorie e di membrana. Apparato di Golgi. Lisosomi, Perossisomi, Endocitosi, fagocitosi, esocitosi.
Struttura dei mitocondri, Probabile origine di mitocondri e plastidi, Il DNA nei mitocondri, Cenni sul metabolismo energetico: la respirazione.
Il citoscheletro: Microtubuli, microfilamenti e filamenti intermedi.
Il nucleo degli eucarioti, Involucro nucleare e pori nucleari, Gli istoni e i nucleosomi. Eucromatina ed eterocromatina. Il nucleolo. Struttura dei cromosomi.
Il ciclo cellulare: l'interfase (fasi G1, S e G2), La divisione cellulare. Cellule aploidi, diploidi e poliploidi. La mitosi nelle cellule animali. La meiosi. Fasi e sottofasi della meiosi. Il significato della meiosi e del crossing over. La ricombinazione.

Argomenti di Istologia
Tessuto epiteliale. Caratteristiche generali. Epiteli di rivestimento. Classificazione e funzioni. La lamina basale.
Tessuto connettivo. I diversi tessuti connettivi: caratteristiche generali e caratteristiche specifiche dei diversi tessuti connettivi. Il connettivo propriamente detto. Classificazione dei connettivi. Matrice extracellulare. Le cellule del connettivo e loro funzione.
Il sangue e cenni di immunologia cellulare. Il plasma: composizione e funzioni. Eritrociti e globuli bianchi: caratteristiche morfologiche e funzionali.
Tessuto osseo. Osso spugnoso e osso compatto. Struttura microscopica dell'osso: l'osteone. Osteoblasti, osteociti, osteoclasti.
Tessuto muscolare. Il tessuto muscolare liscio. Il tessuto muscolare scheletrico. Struttura e ultrastruttura della fibra muscolare. Miofibrille e miofilamenti: il sarcomero. La contrazione muscolare. Il tessuto muscolare cardiaco.
Tessuto nervoso. Il sistema nervoso centrale e periferico. Morfologia del neurone. Cenni sulla conduzione dell'impulso nervoso. La sinapsi. Neuromediatori. Neuroglia.

Citologia ed Istologia
Biologia Cellula e Tessuti, Autori vari, edi-ermes
Citologia
IL MONDO DELLA CELLULA, Wayne M. Becker, Lewis J. Kleinsmith, Jeff Hardin, Gregory Paul Bertoni, Addison Wesley Pearson
L'essenziale di BIOLOGIA MOLECOLARE DELLA CELLULA, ALBERTS B, HOPKIN K, BRAY D, JOHNSON A, LEWIS J, RAFF M, ROBERTS K, WALTER P, Zanichelli
Principi di BIOLOGIA DELLA CELLULA, PLOPPER George, Zanichelli
Molecole, Cellule e Organismi, AA Vari, EdiSES
Istologia
Istologia ed Elementi di Anatomia Microscopica, Dalle Donne et al, EdiSES
Istologia, JUNQUEIRA, Mescher AL, Piccin
ISTOLOGIA DI V. MONESI, ADAMO ET AL., PICCIN
ATLANTE DI ISTOLOGIA E ANATOMIA MICROSCOPICA, ROSS - PAWLINA - BARNASH, CASA EDITRICE AMBROSIANA (ATLANTE)

I testi dovrebbero essere dell'ultima edizione disponibile.

Introduzione, sostenibilità ambientale e risorse energetiche, il ruolo delle georisorse nello sviluppo della società umana, principi di giacimentologia, classificazione dei giacimenti e caratteristiche geologiche, cave e miniere, materiali naturali utili all’uomo, mineralogia applicata all’ambiente. Casi di studio: i pigmenti, i metalli, cementi e calcestruzzi, le zeoliti, le ceramiche, i materiali litoidi di interesse per i beni culturali, seminari.

NOTE ED APPUNTI DI LEZIONE DEL DOCENTE, DA INTEGRARSI CON
SE Kesler e AC Simon (2015). Mineral resources, economics and the environment. Cambridge University press. 433 pp.
Ugo Bardi (2011) La terra svuotata. Editori Riuniti, 295 pp.
G. Tanelli (2009) Georisorse e ambiente. Aracne. 280 pp.

l corso si propone di introdurre gli studenti all'insegnamento della matematica nella scuola secondaria di primo e secondo grado, attraverso un approccio storico-epistemologico ai concetti di base della matematica elementare (aritmetica, geometria, algebra, probabilità, funzioni). In particolare verranno trattati gli argomenti: l'insegnamento della matematica e la sua evoluzione; sistemi numerici; gli assiomi e i postulati di Euclide; le geometrie non euclidee e localmente euclidee; le costruzioni geometriche con riga e compasso e le macchine matematiche; elementi di storia del calcolo infinitesimale. Cenni alle indicazioni nazionali.

GIORGIO ISRAEL, ANA MILLÁN GASCA, Pensare in matematica, Zanichelli, 2012.
ANA MILLÁN GASCA, All'inizio fu lo scriba, Mimesis, 2004
ENRICO GIUSTI, Analisi matematica 1, Bollati Boringhieri, 2002

Uso di programmi didattici nell'insegnamento della matematica: i software GeoGebra e Mathematica.
Comandi per il calcolo simbolico e numerico, la visualizzazione di grafici, curve e superfici e la loro animazione al variare di parametri.
Esempi di problemi: proprietà dei triangoli nella geometria euclidea ed esempi di geometrie non euclidee, approssimazione di pi greco e di altri numeri irrazionali, soluzioni di equazioni e disequazioni, soluzioni di sistemi, determinazione e visualizzazione di particolari luoghi geometrici, derivata di una funzione, calcolo approssimato di aree.

Dispense del docente su un elenco di problemi da visualizzare e risolvere (simulando un laboratorio scolastico) con l'aiuto del software Mathematica o GeoGebra.

1. Introduzione al corso, Fisica Terrestre e dell'ambiente

2. Introduzione a Python matrici e vettori, funzioni

3. Introduzione ai segnali e richiami su serie e trasformate di Fourier. Funzione di trasferimento, causalità, relazione di dispersione

4. Esercitazione Python, risposta impulsiva

5. Teorema del campionamento, aliasing, segnale analitico, energia del segnale

6. Esercitazione Python, trasformata di Fourier, FFT

7. Serie storiche

8. Esercitazione Python, Minimi quadrati e filtraggio dei dati

9. Introduzione al Climate change

10. Esercitazione su una serie temporale (Concentrazione della CO2 in atmosfera)

11. Terremoti e propagazione delle onde

12. Esercitazione su una serie temporale (Concentrazione della CO2 in atmosfera)

13. Equazioni di Maxwell, relazioni costitutive

14. Esercitazione su una serie temporale (Concentrazione della CO2 in atmosfera)

15. Misure elettromagnetiche a bassa frequenza e alta frequenza

16. Esercitazione sull'individuazione della sorgente del terremoto

17. Relazione tra parametri elettrici e parametri idraulici: conducibilità elettrica e permeabilità idraulica

18. Esercitazione sull'individuazione della sorgente del terremoto

19. Equazione di dispersione idrodinamica

20. Esercitazione sulla diffusione di un'inquinante

• J. Gaskill, Linear systems, Fourier transforms, and optics, Wiley.

• A. R. Von Hippel, Dielectric and Waves, John Wiley & Sons.

• F. W. Taylor, Elementary Climate Physics, Oxford.

Introduzione: 3h
Adeano: 3h
Archeano: 3h
Proterozoico: 3h
Cambriano: 3h
Ordoviciano: 3h
Siluriano: 3h
Devoniano: 3h
Carbonifero: 3h
Permiano: 3h
Triassico: 3h
Giurassico: 3h
Cretacico: 3h
Paleogene: 3h
Neogene: 3h
Quaternario: 3h

Il testo di base è:
Earth System History, 4a edizione, S.M. STANLEY, J.A. LUCZAJ (2014)

Definizione di microfacies. Tecniche di campionatura, preparazione dei campioni e strumenti per l’analisi delle microfacies (4h).
Componenti di una microfacies: granuli, matrice e cemento (genesi e significato paleoambientale) (4h).
Classificazione dei litoclasti. Granulometria e tessitura. Classificazioni delle rocce carbonatiche (16h).
Esempi di interpretazione di microfacies: metodi qualitativi e quantitativi (applicazioni di analisi multivariata) (6h).
Classificazione dei bioclasti: riconoscimento dei principali gruppi tassonomici in sezione sottile (14h).
Uso delle analisi geochimiche (isotopi stabili, elementi in traccia, isotopi dello stronzio) nell’analisi di microfacies (2h).
Uso delle analisi gamma-ray nell’interpretazione delle microfacies (2h).

Dispense del docente.

Calcolo Matriciale e sistemi lineari; fattorizzazione della matrice (autovalori, autovettori); rototraslazioni rigide e matrice associata; metodo dei minimi quadrati e regressione polinomiale.
Numeri complessi e funzioni trigonometriche; fasori.
Introduzione all'analisi dei segnali; definizione di sistema lineare tempo-invariante; teorema della convoluzione. Calcolo vettoriale; rappresentazione in coordinate polare, sferiche e curvilinee.
Propagazione delle onde; onde stazionarie.
Serie e Trasformata di Fourier; teorema del campionamento di Nyquist–Shannon .
Introduzione alla programmazione in Matlab ed esercitazione sugli argomenti trattati nelle lezioni di teoria.

Lecture notes by the teacher

Programma del Corso di fisica della ionosfera e della magnetosfera
Docente: Carlo Scotto
La maggior parte degli argomenti è trattato sul libro di G.W. Prölss ("Physics of the Earth's Space Environment", ed. Springer).Viene fatto riferimento ai paragrafi di detto libro. I restanti argomenti sono riportati nelle note di lezione distribuite. In esse è riportata la relativa bibliografia dettagliata.
Introduzione: scopo del corso e presentazione degli argomenti trattati

1. Nozioni di fisica del plasma magneto-ionosferico
Frequenza di plasma, distanza di Debye e potenziale di Debye-Hückel, condizioni di plasma, libero cammino medio, indice di rifrazione di fase per le onde radio in un plasma senza collisioni e in assenza di campo magnetico, plasma non caldo (Note di lezione). (pag. 232, § 7.3.1, § 7.3.2, § 7.3.3) . Energia del campo elettromagnetico (Note di lezione ). Moto delle cariche elettriche in un campo magnetico: moto di girazione, il momento magnetico come invariante adiabatico, moto ove grad(B) è parallelo a B, bounce motion (§ 5.3.1, § 5.3.2, pp. 220-228), gradient drift motion (§ 5.3.2, pp. 228-229), neutral shift drift, drift E x B e conduttività del plasma in assenza di collisioni, drift sotto l'azione di forze esterne (§ 5.3.1, § 5.3.2, § 5.3.3 pp. 219-233).

2. Il mezzo interplanetario.
La corona solare e il vento solare (§ 6.1 e 6.1.1, pp. 278-282, compresi tutti i richiami). Struttura del vento solare a grande scala e sul piano dell'eclittica (§ 6.1.6). Il campo magnetico interplanetario: osservazioni e caratteristiche fisiche (§ 6.2.1, pp. 300-304). Il current sheet eliosferico (§ 6.2.4). Struttura a settori della componente polare di B (§ 6.2.5). Teorema di Alfvén (Appendice A.14, pp.484-487).

3. Magnetosfera
Il campo geomagnetico in prossimità della Terra (§ 5.2). Drift di curvatura (p. 233). Drift totale (p. 234-235). Moto composto dei portatori di cariche (§ 5.3.4). Popolazioni di particelle nella magnetosfera interna: fasce di radiazione, ring current, plasmasfera (§ 5.4).
Il campo geomagnetico distante: configurazione e classificazione, correnti sul lato diurno della magnetopausa, riflessione delle particelle e formazione della corrente, sistema di correnti nella coda geomagnetica (§ 5.5). Popolazione di particelle nella magnetosfera esterna: magnetotail plasma sheet, magnetotail lobe plasma, magnetospheric boundary layer (§ 5.6). Formazione del bow shock e cenno al magnetosheat (§ 6.4 introduzione e § 6.4.1, pp. 325-328).

4. Ionosfera
Processi di assorbimento, attenuazione della radiazione nei gas, deposizione di energia nell'alta atmosfera: funzione di Chapman. Ionosfera terrestre: cenni storici, profilo verticale di densità elettronica, temperatura ionosferica, produzione e scomparsa di ionizzazione, regioni ionosferiche, equilibrio elettronico, profilo verticale di densità elettronica nella regione E e nella regione F2. (§ 3.2; introduzione del cap 4, § 4.1, § 4.2, § 4.3). Morfologia della ionosfera: le cuspidi sulla traccia degli ionogrammi e le regioni ionosferiche (Note di lezione). Variazioni regolari della ionosfera: strati E ed F1(Note di lezione). Variazioni irregolari della ionosfera: strato F2 (Note di lezione ). Strato E sporadico (Note di lezione ). Modello fotochimico semplificato per le regioni E ed F: strato F1 (Note di lezione). Modello fotochimico semplificato per la regione D (Note di lezione). Indice di rifrazione per le onde radio con collisioni ed in assenza di campo magnetico; interpretazione della parte immaginaria dell'indice di rifrazione: l'assorbimento (Note di lezione). Solar flares e short waves fadeout (Note di lezione). Ulteriori note sullo strato F1 (Note di lezione). Ulteriori note sullo strato E (Note di lezione).

5. Teoria Magnetoionica
Introduzione. Equazioni costitutive per un plasma freddo con collisioni ed in presenza di un campo magnetico (Note di lezione). Indice di rifrazione per le onde radio nella ionosfera, trascurando le collisioni e considerando il campo magnetico terrestre: equazione di Appleton-Hartree (Note di lezione). Continuità di nf in X=1. Gli zeri dell'equazione di Appleton-Hartree senza collisioni: caso di propagazione longitudinale, trasversale e generale (Note di lezione). Polarizzazione: continuità in X=1 nel caso generale e nel caso di propagazione longitudinale. Polarizzazione in propagazione longitudinale: dipendenza dal segno di YL. Polarizzazione in condizioni generali, per X=1 (Note di lezione). Indice di rifrazione per le onde radio nella ionosfera, considerando le collisioni e il campo magnetico terrestre. Cenno alla polarizzazione nel caso collisionale. Curve di (X) con collisioni: importanza della regola di Booker (Note di lezione). Condizioni di riflessione e ionogrammi, traccia ordinaria, straordinaria. Raggio Z (Note di lezione). Esempi di ionogrammi (Note di lezione)
Così come indicato nelle note di lezione, il materiale di questa unità didattica si trova su: Ratcliffe, J. A. (1959), The magneto-Ionic Theory and its Applications to the Ionosphere, Cambridge University Press.

6. Assorbimento e dissipazione dell'energia del vento solare
Topologia dell'alta atmosfera polare (§ 7.1). Campi elettrici, e convezione del plasema (§ 7.2). Conduttività e correnti nella ionosfera polare (§ 7.3). Aurore polari: dissipazione dell'energia delle particelle aurorali, origine delle particelle aurorali, aurora diffusa e discreta(§ 7. 4). Solar Wind Dynamo (§ 7.6.1), magnetosfera aperta(§ 7.6.2), convezione del plasma nella magnetosfera aperta (§ 7.6.3), magnetosfera aperta con coda (§ 7.6.4), cenno alla riconnessione (parte del § 7.6.5), correnti di Birkeland nelle regioni 1 e 2 (§ 7.6.6).

7. Tempeste geosferiche
Tempeste magnetiche: variazione regolari, elettrogetto equatoriale, attività magnetica alle basse, alte e medie latitudini, indici geomagnetici (§ 8.1). Sottotempeste magnetiche: fase di crescita e espansione, onde di Alvfèn e loro ruolo (§ 8.3). Tempeste ionosferiche: tempeste negative e positive (§ 8.5).

1) G.W. Prölss "Physics of the Earth's Space Environment"
2) Appunti di lezione.

Prima parte

Definizione di clima (climatologia e meteorologia). Il sistema climatico (atmosfera, biosfera, criosfera, geosfera, idrosfera, Sole).
La radiazione solare e il bilancio energetico della Terra (richiami di fisica solare, leggi della radiazione, assorbimento della radiazione solare nell’atmosfera).
Atmosfera e clima (richiami di composizione, struttura e circolazione dell’atmosfera).
Nubi e aerosol (richiami di processi di condensazione e formazione delle nubi).
Oceano e clima (richiami di composizione, struttura e circolazione dell’oceano).
Trasferimento radiativo (richiami di assorbimento, emissione e trasferimento radiativo dell’atmosfera).
L’effetto serra (l’atmosfera come serra, i gas serra, calcolo del bilancio energetico, modelli di effetto serra).
Lo strato di ozono (radiazione ultravioletta in atmosfera, fotochimica della produzione di ozono, misure di ozono, “buco” dell’ozono).
Osservazioni climatiche con telerilevamento (misure da terra, misure satellitari, strumenti infrarossi, strumenti “limb viewing”, applicazioni del telerilevamento agli studi climatici).
Sensitività climatica e cambiamento climatico (cambiamenti astronomici, solari, atmosferici, oceanici e fluttuazioni di temperatura).
Clima di altri pianeti.
Clima e società.
Variabilità multidecadale della temperatura superficiale del mare (seminario del Dr. Salvatore Marullo).
Misura lidar di gas serra (visita al Centro Ricerche ENEA di Frascati).



Seconda parte

Introduzione ai modelli climatici. Il percorso concettuale dalle osservazioni alle simulazioni. Approcci dinamico e statistico. Gerarchia dei modelli climatici e loro componenti, tipologie di modelli, il concetto di parametrizzazione.
Modelli a Bilancio di Energia (EBM). Struttura generale di un EBM, EBM 0-dimensionali, EBM 1-dimensionali, parametrizzazioni negli EBM, applicazioni.
Modelli Radiativo-Convettivi (RC) e Modelli a Complessità Intermedia (EMIC). Equilibrio radiativo e radiativo-convettivo e implementazione nei modelli climatici a complessità intermedia.
Modelli Climatici Globali (GCM). Struttura di un GCM, componenti e interazioni, equazioni fondamentali e loro modellazione. Attività di attribution e risultati. Validazione dei modelli di clima.
Cenni di modellistica climatica regionale e tecniche di downscaling.
Scenari e proiezioni climatiche per il XXI secolo.
Analizzare il clima e i suoi cambiamenti da un altro punto di vista: modelli a rete neurale e analisi di causalità di Granger. Dettagli sulle tecniche e risultati di attribution. Downscaling con modelli a rete neurale.

F. W. Taylor (2005), Elementary Climate Physics, Oxford.
K. McGuffie & A. Henderson-Sellers (2014), The Climate Modelling Primer, 4th Edition, Wiley.

Il programma del corso prevede la presentazione e discussione dei seguenti argomenti:
Definizione e tipologia dei sistemi urbani. I fattori di pericolosità naturale e dei rischi delle aree urbane. Il ruolo delle condizioni geologiche, l’influenza dei fattori naturali nel tempo e delle condizioni geografiche sullo sviluppo delle aree urbane. Il concetto di rischio, la valutazione dei fattori di esposizione, di pericolosità, di vulnerabilità nelle aree urbane. Il caso di Roma, analisi dei singoli fattori di pericolosità e della loro evoluzione temporale. Metodologie per la raccolta, la normalizzazione, l’elaborazione di dati diretti del sottosuolo dell'ambiente urbano. Applicazioni tematiche e casi reali.

Geologia di Roma “Vol L” Memorie Descrittive della Carta Geologica d’Italia (1995).
La geologia di Roma dal centro storico alla periferia “Vol LXXX” Memorie Descrittive della Carta Geologica d’Italia (2008).
U. Ventriglia – Geologia del territorio del Comune di Roma, a cura dell’Amministrazione Provinciale di Roma, (2002).
G. Gisotti – Ambiente urbano. – Dario Flaccovio Editore, Palermo (2007).

Le proprietà fisiche dei minerali, trattamento e separazione dei minerali, principi di spettroscopia, raggi X, emissione ed assorbimento, diffrazione dei raggi X, le spettroscopie vibrazionali (Raman, FTIR), la microscopia elettronica (SEM) e l'analisi in fluorescenza X (XRF), tecniche di microanalisi (EMPA-WDS), casi di studio, lavoro pratico, seminari.

A.F. Gualtieri (2018). Introduzione alle tecniche analitiche strumentali, Ed. Libreria Universitaria.
Dyar, Gunter, Tasa (2008). Mineralogy and optical mineralogy. Mineralogical Society of America. 708 pp. Disponibili versioni PDF e iPad.
Hutchison (1974). Laboratory handbook of petrographic techniques. Wiley, 527.

L’ambiente celeste; il Sistema solare; forma e dimensioni della Terra; i moti principali della Terra (rotazione e rivoluzione); i moti millenari della Terra; la Terra e la Luna.
L’orientamento; il tempo e la sua misura; la rappresentazione della superficie terrestre; le coordinate geografiche (latitudine e longitudine); la lettura delle carte topografiche.
Le forme del rilievo e il modellamento del rilievo terrestre; l’idrosfera marina, l’idrosfera continentale, la criosfera; l’atmosfera; il clima.
I materiali della Terra: i minerali, i processi litogenetici, il ciclo litogenetico.

Capire la Terra
J.P. Grotzinger, T-H Jordan
(Terza edizione italiana condotta sulla settima edizione americana)

Il Globo Terrestre e la sua evoluzione
E. L. Palmieri e M. Parotto
Sesta Edizione (2008)

Materiale didattico distribuito durante lo svolgimento del corso

Conoscenza e capacità di comprensione: Conoscenza dei principi della biologia cellulare e della organizzazione in tessuti. Acquisizione di consapevole autonomia di giudizio con riferimento a: valutazione, interpretazione e contestualizzazione di fotografie acquisite con tecniche microscopiche. Capacità di comunicare in maniera efficace e con la corretta terminologia;
Competenze applicate: Le conoscenze di base acquisite attraverso lo studio della citologia permetteranno agli studenti di applicarle allo studio dei tessuti. Inoltre, gli studenti saranno in grado di riconoscere e commentare un preparato o una fotografia acquisiti con uno strumento microscopico. Infine, tali conoscenze permetteranno agli studenti di comprendere gli approfondimenti disciplinari che verranno svolti negli anni successivi.

Argomenti di Citologia.
Teoria cellulare. Metodi di studio della cellula: il microscopio.
Le macromolecole: I principali glucidi di interesse biologico e loro polimeri. Cenni sulla glicolisi. I principali lipidi di interesse biologico. Aminoacidi e proteine. Cenni sulla struttura e funzione delle proteine. Gli enzimi.
Gli acidi nucleici. Struttura di DNA e RNA. La replicazione del DNA, Trascrizione ed RNA messagero, Codice genetico, i ribosomi e la sintesi proteica.
Le membrane cellulari: composizione chimica, Il modello a mosaico fluido. Proteine intrinseche ed estrinseche. Permeabilità e trasporto attivo. Canali ionici. Giunzioni intercellulari: zonula occludens, zonula adherens e desmosomi.
Via citoplasmatica e via secretoria, Il reticolo endoplasmico, Origine e smistamento delle proteine secretorie e di membrana. Apparato di Golgi. Lisosomi, Perossisomi, Endocitosi, fagocitosi, esocitosi.
Struttura dei mitocondri, Probabile origine di mitocondri e plastidi, Il DNA nei mitocondri, Cenni sul metabolismo energetico: la respirazione.
Il citoscheletro: Microtubuli, microfilamenti e filamenti intermedi.
Il nucleo degli eucarioti, Involucro nucleare e pori nucleari, Gli istoni e i nucleosomi. Eucromatina ed eterocromatina. Il nucleolo. Struttura dei cromosomi.
Il ciclo cellulare: l'interfase (fasi G1, S e G2), La divisione cellulare. Cellule aploidi, diploidi e poliploidi. La mitosi nelle cellule animali. La meiosi. Fasi e sottofasi della meiosi. Il significato della meiosi e del crossing over. La ricombinazione.

Argomenti di Istologia
Tessuto epiteliale. Caratteristiche generali. Epiteli di rivestimento. Classificazione e funzioni. La lamina basale.
Tessuto connettivo. I diversi tessuti connettivi: caratteristiche generali e caratteristiche specifiche dei diversi tessuti connettivi. Il connettivo propriamente detto. Classificazione dei connettivi. Matrice extracellulare. Le cellule del connettivo e loro funzione.
Il sangue e cenni di immunologia cellulare. Il plasma: composizione e funzioni. Eritrociti e globuli bianchi: caratteristiche morfologiche e funzionali.
Tessuto osseo. Osso spugnoso e osso compatto. Struttura microscopica dell'osso: l'osteone. Osteoblasti, osteociti, osteoclasti.
Tessuto muscolare. Il tessuto muscolare liscio. Il tessuto muscolare scheletrico. Struttura e ultrastruttura della fibra muscolare. Miofibrille e miofilamenti: il sarcomero. La contrazione muscolare. Il tessuto muscolare cardiaco.
Tessuto nervoso. Il sistema nervoso centrale e periferico. Morfologia del neurone. Cenni sulla conduzione dell'impulso nervoso. La sinapsi. Neuromediatori. Neuroglia.

Citologia ed Istologia
Biologia Cellula e Tessuti, Autori vari, edi-ermes
Citologia
IL MONDO DELLA CELLULA, Wayne M. Becker, Lewis J. Kleinsmith, Jeff Hardin, Gregory Paul Bertoni, Addison Wesley Pearson
L'essenziale di BIOLOGIA MOLECOLARE DELLA CELLULA, ALBERTS B, HOPKIN K, BRAY D, JOHNSON A, LEWIS J, RAFF M, ROBERTS K, WALTER P, Zanichelli
Principi di BIOLOGIA DELLA CELLULA, PLOPPER George, Zanichelli
Molecole, Cellule e Organismi, AA Vari, EdiSES
Istologia
Istologia ed Elementi di Anatomia Microscopica, Dalle Donne et al, EdiSES
Istologia, JUNQUEIRA, Mescher AL, Piccin
ISTOLOGIA DI V. MONESI, ADAMO ET AL., PICCIN
ATLANTE DI ISTOLOGIA E ANATOMIA MICROSCOPICA, ROSS - PAWLINA - BARNASH, CASA EDITRICE AMBROSIANA (ATLANTE)

I testi dovrebbero essere dell'ultima edizione disponibile.

Introduzione: pericolosità e rischio, inquadramento storico;
Concetti generali: le Scienze della Terra; i disastri naturali; metodi di prevenzione, previsione, pianificazione e gestione dei disastri naturali.
Analisi, comprensione fisica e impatto sociale dei disastri naturali nelle Scienze della Terra: terremoti, eruzioni, tsunami, frane, uragani e cicloni, alluvioni, siccità, cambiamenti climatici, variazioni livello marino.
Sintesi: verso una visione generale e condivisa di mitigazione dei disastri naturali.

Patrick L. Abbott (2017) Natural Disasters. McGraw-Hill, 556 pp.

Introduzione, sostenibilità ambientale e risorse energetiche, il ruolo delle georisorse nello sviluppo della società umana, principi di giacimentologia, classificazione dei giacimenti e caratteristiche geologiche, cave e miniere, materiali naturali utili all’uomo, mineralogia applicata all’ambiente. Casi di studio: i pigmenti, i metalli, cementi e calcestruzzi, le zeoliti, le ceramiche, i materiali litoidi di interesse per i beni culturali, seminari.

NOTE ED APPUNTI DI LEZIONE DEL DOCENTE, DA INTEGRARSI CON
SE Kesler e AC Simon (2015). Mineral resources, economics and the environment. Cambridge University press. 433 pp.
Ugo Bardi (2011) La terra svuotata. Editori Riuniti, 295 pp.
G. Tanelli (2009) Georisorse e ambiente. Aracne. 280 pp.