Corso di laurea magistrale Interateneo in Fisica dei sistemi complessi

L'obiettivo dell'insegnamento è fornire alcuni concetti e tecniche fondamentali per la comprensione della dinamica dei fluidi geofisici e planetari. Si analizzeranno le equazioni che descrivono fluidi newtoniani in un sistema di riferimento rotante, gli effetti della forza di Coriolis e le caratteristiche del moto nell’approssimazione geostrofica. Linearizzando le equazioni, si considereranno i tipi di soluzione corrispondenti ad onde di superficie. Successivamente si introdurranno gli effetti della stratificazione dei fluidi, con la formazione di onde interne e convezione termodinamica. Si esploreranno quindi gli aspetti legati alla dinamica del nucleo e del mantello terrestre, il moto fluido in mezzi porosi e la dinamica dei fluidi nell’atmosfera di Giove e negli oceani sotto ghiaccio di Europa e Ganimede.

Conoscenza e capacità di comprensione: Conoscenza degli elementi fondamentali delle equazioni a derivate parziali per fluidi stratificati ed in rotazione. Comprensione dei principali meccanismi che regolano la circolazione oceanica, la convezione nel mantello e la dinamica del nucleo terrestre. Conoscenza di alcune tecniche per l'analisi della stabilità lineare dei sistemi.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione: Capacità di utilizzare e maneggiare le equazioni a derivate parziali per la dinamica di fluidi stratificato ed in rotazione. Capacità di applicare varie tecniche all'analisi della stabilità lineare.

Equazioni della fluidodinamica in rotazione e Forza di Coriolis

Approssimazione geostrofica

Circolazione oceanica a grande scala

Onde di superficie: Onde di Kelvin, Onde di Poincaré, Onde di Rossby

Stratificazione, onde interne ed upwelling

Vortici oceanici e turbolenza a mesoscala

Convezione nei fluidi, effetti della rotazione

Convezione nel nucleo terrestre: effetto dinamo

Convezione nel mantello terrestre

Convezione in mezzi porosi: legge di Darcy

Fluidi planetari: Giove

Oceani sotto ghiaccio: Ganimede ed Europa

Lezioni frontali.

Le attività a distanza e lo streaming saranno possibili solo per i recuperi delle lezioni, per una percentuale limitata rispetto alle ore complessive erogate (max 20% del totale delle ore).

In presenza salvo certificazione di condizioni di fragilità personale o positività in relazione al COVID-19. 

L'esame è costituito da una prova orale, della durata tipica di 30-40 minuti, nella quale viene chiesto di affrontare due, o al più tre, argomenti svolti a lezione, impostando il problema dal punto di vista sia fisico sia matematico.