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Le scienze naturali sono una delle due branche della scienza (l'altra sono le scienze sociali), che comprendono lo studio degli aspetti fisici, chimici e biologici della Terra, dell'Universo e delle varie forme di vita, uomo incluso. Le scienze della terra e le scienze della vita sono annoverate tra le scienze naturali.
La scienza del sistema Terra cerca di integrare vari campi di studio accademico per comprendere la Terra come sistema. Essa considera l'interazione tra l'atmosfera, l'idrosfera, la litosfera (geosfera), la biosfera, e l'eliosfera.Nel 1996, l'Unione geofisica americana, in cooperazione con il Consorzio di geologia Keck e con il supporto di cinque divisioni all'interno della Fondazione nazionale delle scienze, convocò un seminario "per definire obiettivi educativi comuni fra tutte le discipline delle scienze della Terra". Nella sua relazione, i partecipanti notavano che "I campi che compongono le scienze della Terra e dello spazio stanno attualmente subendo un importante avanzamento che promuove la comprensione della Terra come una serie di sistemi interconnessi." Riconoscendo l'ascesa di questo approccio sistemico, la relazione del seminario raccomandava che fosse sviluppato un corso di scienza del sistema della Terra con il sostegno della Fondazione nazionale delle scienze.
La biologia (dal greco βιολογία, composto da βίος, bìos = "vita" e λόγος, lògos = "studio") è la scienza che studia la vita, ovvero i processi fisici e chimici dei fenomeni che caratterizzano i sistemi viventi, inclusa la loro biochimica, meccanismi molecolari, genetica, anatomia, fisiologia, nonché processi emergenti come adattamento, sviluppo, evoluzione, interazione tra gli organismi e comportamento. Nonostante l'elevata complessità della disciplina, vi sono alcuni concetti unificanti all'interno di essa che ne regolano lo studio e la ricerca: la biologia riconosce infatti la cellula come l'unità di base della vita, i geni come la struttura di base dell'ereditarietà e l'evoluzione darwiniana per selezione naturale come il processo che regola la nascita e l'estinzione delle specie. Tutti gli organismi viventi, sia unicellulari che pluricellulari, sono sistemi aperti che sopravvivono trasformando l'energia e diminuendo l'entropia locale del sistema per regolare il loro ambiente interno e mantenere una condizione stabile e vitale definita omeostasi. La biologia conduce ricerche utilizzando il metodo scientifico per testare la validità di una teoria in modo razionale, imparziale e riproducibile che consiste nella formazione di ipotesi, nella sperimentazione e nell'analisi dei dati per stabilire la validità o l'invalidità di una teoria scientifica. Le sottodiscipline della biologia sono definite dall'approccio d'indagine e dal tipo di sistema studiato: la biologia teorica utilizza metodi matematici per formulare modelli quantitativi mentre la biologia sperimentale effettua esperimenti empirici per testare la validità delle teorie proposte ed avanzare la conoscenza umana riguardo ai meccanismi alla base della vita e come questa sia comparsa e si sia evoluta da materia non vivente circa 4 miliardi di anni fa mediante un graduale aumento della complessità del sistema. Vedi settori della biologia.
La Terra il terzo pianeta in ordine di distanza dal Sole e il pi grande dei pianeti terrestri del sistema solare, sia per massa sia per diametro. il luogo primigenio degli esseri umani ed, essendo l'unico corpo planetario del sistema solare adatto a sostenere la vita come da noi concepita e conosciuta, anche l unico luogo nel quale vivono tutte le specie viventi conosciute. Sulla sua superficie, si trova acqua in tutti e tre gli stati (solido, liquido e gassoso) e un'atmosfera composta in prevalenza da azoto e ossigeno che, insieme al campo magnetico che avvolge il pianeta, protegge la Terra dai raggi cosmici e dalle radiazioni solari. La sua formazione datata a circa 4,54 miliardi di anni fa. La Terra possiede un satellite naturale chiamato Luna la cui et , stimata analizzando alcuni campioni delle rocce pi antiche, risultata compresa tra 4,29 e 4,56 miliardi di anni. L'asse di rotazione terrestre inclinato rispetto alla perpendicolare al piano dell'eclittica: questa inclinazione combinata con la rivoluzione della Terra intorno al Sole causa l'alternarsi delle stagioni. Le condizioni atmosferiche primordiali sono state alterate in maniera preponderante dalla presenza di forme di vita che hanno creato un diverso equilibrio ecologico plasmando la superficie del pianeta. Circa il 71% della superficie coperta da oceani di acqua salata e il restante 29% rappresentato dai continenti e dalle isole. La superficie esterna suddivisa in diversi segmenti rigidi detti placche tettoniche che si spostano lungo la superficie in periodi di diversi milioni di anni. La parte interna, attiva dal punto di vista geologico, composta da uno spesso strato relativamente solido o plastico, denominato mantello, e da un nucleo diviso a sua volta in nucleo esterno, dove si genera il campo magnetico, e nucleo interno solido, costituito principalmente da ferro e nichel. Tutto ci che riguarda la composizione della parte interna della Terra resta comunque una teoria indiretta ovvero mancante di verifica e osservazione diretta. Importanti sono le influenze esercitate sulla Terra dallo spazio esterno. Infatti la Luna all'origine del fenomeno delle maree, stabilizza lo spostamento dell'asse terrestre e ha lentamente modificato la lunghezza del periodo di rotazione del pianeta rallentandolo; un bombardamento di comete durante le fasi primordiali ha giocato un ruolo fondamentale nella formazione degli oceani e in un periodo successivo alcuni impatti di asteroidi hanno provocato significativi cambiamenti delle caratteristiche della superficie e ne hanno alterato la vita presente. Il simbolo astronomico della Terra un cerchio con all'interno una croce e occasionalmente anche : la linea orizzontale rappresenta l'equatore e quella verticale un meridiano.
La geologia (dal greco γῆ, gê, "terra" e λόγος, logos, "studio") è la disciplina delle scienze della Terra che studia la Terra e i processi fisico-chimici che la plasmano e la trasformano nel tempo. Nei tempi moderni la geologia è importante per la valutazione delle risorse idriche, per la previsione e la comprensione dei pericoli naturali (es. rischio idrogeologico), per l'individuazione ed il risanamento dei problemi ambientali, per la pianificazione territoriale e la realizzazione di opere pubbliche e private, per il rilevamento di risorse naturali ad esempio minerali ed idrocarburi (in primis petrolio e metano), per l'estrazione di molti materiali d'uso commerciale e industriale, per lo studio sui mutamenti del clima e dell'ambiente, per la conoscenza del sottosuolo (geognostica) e dei relativi parametri geotecnici, fondamentali per la corretta progettazione di qualunque opera costruttiva.
La filosofia della biologia può essere considerata una sotto-branca della filosofia della scienza che si occupa di tematiche relative alle scienze biologiche e biomediche. Sebbene generalmente i filosofi siano stati storicamente interessati alla biologia (ad esempio Aristotele, Cartesio e persino Kant), la filosofia della biologia è emersa come disciplina autonoma solo tra la fine degli anni Sessanta e l'inizio degli anni Settanta. La filosofia della biologia può discutere su alcuni sotto-campi della biologia: genetica, teoria dell'evoluzione, biologia dello sviluppo, ecologia, immunologia, esobiologia, ecc. Il suo approccio consiste nel mettere in discussione concetti e paradigmi scientifici contemporanei al fine di svolgere un compito di chiarificazione concettuale che può portare a mettere in discussione alcuni concetti usati dalla biologia classica. I filosofi della biologia possono anche svolgere un lavoro di ricerca atto a costruire connessioni o evidenziare tensioni che esistono tra diverse specialità della biologia, come quelle esistenti tra biologia dello sviluppo e biologia evolutiva. La filosofia della biologia intende lavorare al fianco degli scienziati, sforzandosi di essere pienamente informata sui recenti sviluppi della biologia a cui intende fornire un contributo di riflessione e discussione.
Il termine extraterrestre (come comunemente e impropriamente anche il termine alieno) indica qualsiasi oggetto di provenienza esterna al pianeta Terra. Può essere riferito a materiale come i meteoriti o a forme di vita estranee alla Terra. L'esistenza (presente o passata) di alcune forme di vita extraterrestre è al momento solo ipotetica, dato che non sono mai state trovate chiare prove di organismi viventi al di fuori della biosfera terrestre. L'enorme numero di galassie e quindi pianeti con caratteristiche molto simili al nostro rende statisticamente tuttavia plausibile la loro esistenza. Inoltre in questi anni si sono scoperti molti pianeti attorno a stelle della Via Lattea, di cui parte nella zona abitabile. Nella cultura popolare l'extraterrestre è visto soprattutto come un ipotetico essere dotato di intelligenza e proveniente da un altro pianeta, ed è un personaggio descritto all'interno di innumerevoli opere di fantascienza, ma anche in resoconti di misteriosi avvistamenti - mai del tutto provati - da parte di persone di ogni nazionalità (si veda la voce UFO). I presunti avvistatori si dividono tra chi considera gli extraterrestri esseri umanoidi di indole pacifica e chi, al contrario, li descrive come creature mostruose e malvagie.
I Grigi (talvolta chiamati anche Alieni di specie Alfa, Zeta o Reticuliani dal nome del sistema stellare ζ Reticuli che è stato loro attribuito da alcuni ufologi) sono creature immaginarie extraterrestri intelligenti che costituiscono uno dei moderni stereotipi sugli alieni nell'ambito delle teorie del complotto sugli UFO, tra cui i racconti di presunti rapimenti alieni. La prima popolare apparizione di esseri di queste fattezze risale al 1977 nel film Incontri ravvicinati del terzo tipo; personaggi simili sono in seguito apparsi in numerosi film e fiction TV di fantascienza, solitamente come alieni benevoli e non invasori, e sono presenti tra i miti del Movimento raeliano. Non vi è alcuna evidenza scientifica dell'esistenza dei Grigi, o di qualsiasi altro tipo di alieno descritto dai sostenitori dell'ufologia. Tali figure in ambito scientifico sono considerate un prodotto dell'immaginazione umana.I Grigi vengono descritti in vario modo, ma generalmente come umanoidi di bassa statura (1 metro / 1 e 20 cm), snelli, completamente glabri e di pelle grigia (da cui il nome), con grandi teste, enormi occhi a mandorla ricoperti da una membrana nera e piccole bocche, spesso prive di labbra, braccia lunghe e quattro dita. Talvolta vengono descritti con indosso una tuta spaziale. Nella classificazione delle razze aliene elaborata negli anni ottanta dall'ufologo Brad Steiger, i Grigi apparterrebbero al cosiddetto tipo Alfa, mentre i Nordici apparterrebbero al tipo Beta.L'associazione tra i Grigi e il sistema stellare di Zeta Reticuli invece deriva indirettamente dal racconto di un presunto rapimento alieno subito dai coniugi Hill del New Hampshire (Stati Uniti) nel 1961.
L'acqua liquida extraterrestre (dalle parole latine: extra ["fuori, oltre"] e terrestris ["di o appartenente alla Terra"]) è acqua allo stato liquido che si trova naturalmente al di fuori della Terra. Si tratta di un argomento di ampio interesse perché è considerata come uno dei prerequisiti fondamentali per la vita come la conosciamo e quindi considerata essenziale per la vita extraterrestre.Con l'acqua oceanica che copre il 71% della sua superficie, la Terra è l'unico pianeta noto per avere sulla sua superficie masse di acqua liquida permanenti, e l'acqua liquida è essenziale per tutte le forme di vita note sulla Terra. La presenza dell'acqua sulla superficie della Terra è il prodotto della pressione atmosferica e di un'orbita stabile nella zona abitabile circumstellare del Sole, anche se la provenienza dell'acqua sulla Terra rimane sconosciuta. I principali metodi attualmente utilizzati per verificare la presenza di acqua liquida sono la spettroscopia di assorbimento e la geochimica. Queste tecniche si sono dimostrate efficaci per il vapore acqueo atmosferico e il ghiaccio. Tuttavia, utilizzando gli attuali metodi di spettroscopia astronomica è sostanzialmente più difficile rilevare l'acqua liquida sui pianeti rocciosi, specialmente nel caso delle acque sotterranee. Per questo motivo, astronomi, astrobiologi e scienziati planetari utilizzano la teoria delle zone abitabili, la teoria gravitazionale e delle maree, i modelli di differenziazione planetaria e la radiometria per determinare la possibile presenza di acqua liquida. L'acqua osservata nell'attività vulcanica può fornire prove indirette più convincenti, così come le caratteristiche fluviali e la presenza di agenti antigelo, come sali o ammoniaca. Utilizzando questi metodi, molti scienziati deducono che l'acqua liquida una volta copriva vaste aree di Marte e Venere. Si pensa che l'acqua esista nello stato liquido sotto la superficie di alcuni corpi planetari, similmente alle acque sotterranee della Terra. Il vapore acqueo è a volte considerato come prova conclusiva della presenza di acqua liquida, anche se il vapore acqueo atmosferico può essere trovato in molti luoghi dove l'acqua liquida non esiste. Prove analoghe indirette, tuttavia, supportano l'esistenza di liquidi sotto la superficie di diverse lune e pianeti nani in altre parti del sistema solare. Alcuni si suppone siano grossi "oceani" extraterrestri. L'acqua liquida è considerata diffusa in altri sistemi planetari, nonostante la mancanza di prove conclusive, e c'è una lista crescente di corpi extrasolari nei quali si ipotizza la presenza di acqua liquida.