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ATMOSFERA
0. Funzioni, cos’è e com’è composta l’atmosfera? Involucro aeriforme che circonda la Terra, costituita da un miscuglio di gas (78% N biatomico è più pesante, nella alta atmosfera possiamo trovare N, 21% O2 così non deve legarsi, 0,9% Ar , + altri come CO2 e CH4 che trovate in queste quantità non sono considerate inquinanti e sono più fondamentali di N2). Questi formano la composizione ideale della parte gassosa, ma sono presenti altri elementi come: vapore acqueo (0,33-4%), concentrato negli strati più bassi, proviene da evaporazione oceani, è all’origine delle nuvole e delle precipitazioni, ha un effetto importante sul riscaldamento dell’atmosfera, mitiga il clima, qualora aumentasse diventerebbe specie di gas serra e provoca aumento temperatura; pulviscolo atmosferico , particelle solide e liquide (naturali o artificiali) in sospensione, agiscono come superfici di condensazione del vapore acqueo, assorbono/ riflettono e diffondono le radiazioni solari e contribuiscono al colore del cielo (colore vivace del cielo all’alba o al tramonto), provengono da superficie terrestre e dallo spazio, sono polveri, batteri e sale; ozono O3, soprattutto tra i 20 e i 50 km, ozonosfera. È importante l’atmosfera perché ha funzione di protezione da elementi esterni e raggi UV, crea temperatura media idonea per la vita e ha O2. Si divide in bassa (fino a 50km, si concentrano la maggiorate dei gas, più densi) e in alta (oltre 50km, gas più leggeri). 1. Com’è suddivisa l’atmosfera? Troposfera , qui avvengono i cambiamenti e i fenomeni atmosferici, temperatura diminuisce 6,5° per km; stratosfera con troposfera = bassa atmosfera; ozonosfera , aumento temperatura perché assorbe reggi UV; mesosfera , strato di mezzo, temperatura torna a diminuire, fenomeno stelle cadenti; termosfera , temperatura più alta 1000°C, da qui in poi non più inversione di temperatura; ionosfera , non ci sono più atomi, ma a causa del vento solare che riesce a cambiare struttura atomi, le sostanze chimiche trasformate in ioni, qui abbiamo le aurore boreali dovute dall’attrito tra venti solari e ioni (latitudini superiori a 65°N-S),colori dipendono da tipo ioni; esosfera o magnetosfera, verso spazio cosmico. 2. Cosa avviene nell’ozonosfera? (l’ozono che troviamo nella troposfera è di origine artificiale) L’ozono nella stratosfera si crea e si distrugge continuamente. I raggi UV spezzano le molecole di ossigeno (O 2 ), e i singoli atomi si combinano con altre molecole di ossigeno per formare O 3. A sua volta l’ozono colpito dai raggi UV si scinde in una molecola e un atomo spaiato, o radicale libero, di ossigeno. Il “buco dell’ozono” che si apriva periodicamente, e la generale diminuzione della concentrazione della molecola, indicava che qualcosa stava interferendo con questo ciclo, distruggendo più ozono di quanto se ne formava nel frattempo. I responsabili erano i clorofluorocarburi , inquinanti organici persistenti, cioè rimangono nell’ambiente per decenni. Quando raggiungono la stratosfera, la luce solare li spezza, liberando il cloro che a sua volta reagisce con le molecole di ozono, distruggendole, perché più reattivo dell’ossigeno. Se O3 diminuisce, i raggi Uv tendono a raggiungere velocemente la terra. Oggi i clorofluorocarburi non vengono quasi più utilizzati nella produzione industriale e sono stati sostituiti con altri gas. Il merito è dell’applicazione del Protocollo di Montreal , un trattato internazionale entrato in vigore nel 1989 tramite il quale i Paesi di tutto il mondo si sono impegnati a ridurre drasticamente la produzione e la dispersione di queste sostanze. Il fenomeno è particolarmente
evidente sui poli a causa delle particolari condizioni meteorologiche, che facilitano la distruzione dell’ozono da parte dei Cfc.
3. Cos’è il bilancio termico/radioattivo dell’atmosfera? Rappresenta la differenza tra la radiazione solare ricevuta dalla Terra e quella emessa. Il sole produce enormi quantità di energia e la metti in ogni direzione dello spazio sottoforma di onde elettromagnetiche corte. Dove va a finire quest’energia?
- 47% arriva sulla superficie terrestre e viene assorbita , radiazione effettiva;
- 18% assorbita da gas e nubi ;
- 7% riflessa dai gas in atmosfera;
- 24% viene riflessa dalle nubi ;
- 4% arriva in superficie e riflessa da oceani e terre emerse.
Una parte del calore che arriva sulla Terra viene restituita nuovamente all’atmosfera sotto forma di onde lunghe (calore): una parte della radiazione si disperde nello spazio, una parte della radiazione viene trattenuta e rimandata sulla Terra grazie alla presenza nell’atmosfera dei gas serra (anidride carbonica, vapore acqueo , metano, ozono, ossidi di azoto ecc…) che permettono riscaldamento terra, media = 15°C, altrimenti sotto 0°C. Il bilancio termico globale è nullo, equilibrio termico. Il bilancio termico parziale può essere positivo o negativo.
4. Come varia la temperatura dell’aria? Varia in base all’ altitudine , gradiente termico verticale, salendo di quotala temperatura diminuisce; alla latitudine , a parità di quota, procedendo dall’equatore ai poli, aumenta l’inclinazione dei raggi solari e, di conseguenza, diminuisce la quantità di energia per cm2 di superficie, inclinanzione anche da stagione e ora giorno; alla distribuzione delle terre e degli oceani , a parità di quota, la temperatura delle zone continentali è meno regolare rispetto a quella degli oceani perché hanno diverso comportamento termico, calore specifico dell’acqua è maggiore del calore specifico delle rocce; a fattori geografici ( pendenza ed esposizione versanti ; copertura vegetale , le piante assorbono notevoli quantità di calore che utilizzano per le proprie funzioni vitali ed emettono molto vapore acqueo ecc..). 4.1 Come avviene la distribuzione delle temperature? Si osservano con le carte delle isoterm e, curve ottenute unendo tutti i punti terrestri che hanno, in un dato periodo, la stessa temperatura media, dopo che i valori misurati alle diverse quote sono stati ridotti a livello del mare. In corrispondenza dell' emisfero boreale le isoterme sono meno regolari, nell' emisfero australe sono più regolari. L'equatore termico è la linea che congiunge tutti i punti a temperatura più elevata, ci sono cinque zone climatiche (non coincidenti con le zone astronomiche): equatoriale torrida, zone temperate e zone polari. 5. Cos’è l’umidità? La quantità di vapore acqueo presente nell'aria e detta umidità, quella contenuta in 1 m³ d'aria si chiama umidità assoluta. Essa aumenta con l'aumentare della temperatura. L’aria non può contenere una quantità illimitata di vapore acqueo: arrivata la quantità massima contenibile, si dice che quell'aria è satura. L’ umidità relativa è il rapporto tra l'umidità assoluta e il limite di saturazione. 6. Cos’è la pressione atmosferica? Corrisponde al peso esercitato dall'aria sulla superficie terrestre. Non è costante. I fattori principali dei quali dipendono i valori della pressione atmosferica sono: altitudine (pressione diminuisce, gradiente barico verticale, si dimezza ogni 5000m di quota), t emperatura dell'aria (pressione diminuisce al suo crescere, meno densa aria), umidità dell'aria (pressione diminuisce al suo aumentare, aria umida pesa meno aria secca). Pressione normale (1 atm = 760 mm Hg = 1013 mbar = 1013 hPa): pressione dell’aria secca su un cm2, misurata a livello del mare, ad una temperatura di 0°C e alla latitudine di 45°. Possiamo conoscere il gradiente barrico orizzontale , ossia il rapporto tra la differenza di pressione tra: e la loro distanza, attraverso le isobare , curve che uniscono punti della superficie terrestre con uguale pressione. Si formano aree di bassa-alta pressione perché ci sono differenze di temperatura-moti convertivi. Aree di alta pressione, aria più fredda e secca. Bassa pressione, aria più calda e umida.
confine chiamate i fronti , freddi (quando l'aria fredda muoversi) e caldi (aria calda si sposta)) e da cicloni tropicali.
11. A cosa è dovuto l’inquinamento atmosferico? Ogni modificazione dell'aria atmosferica dovuta all'introduzione della stessa di una o più sostanze in quantità e con caratteristiche tali da ledere o costituire un pericolo per la salute umana e per la qualità dell'ambiente, oppure tali da ledere i beni materiali e compromettere gli usi legittimi dell’ambiente. Sono sostanze inquinanti quelle non presenti nella normale composizione atmosferica e quelle già presenti ma ad un livello di concentrazione inferiore. Ci sono diversi tipologie di inquinanti:
- di origine antropica , industrie, veicoli, centrali elettriche ecc…;
- di origine naturale , polveri e gas emessi da vulcani, incendi quali ossido di azoto e zolfo, particolato
ecc…;
- primari , liberati nell'atmosfera direttamente dalle fonti antropiche-naturali;
- secondari , si formano successivamente in atmosfera a partire da quelli primari in seguito a reazioni
chimico fisiche che coinvolgono l'ossigeno atmosferico e la luce.
12. Quali sono i principali inquinanti atmosferici?
- Monossido di carbonio , incolore, inodore, infiammabile e tossico;
- ossidi di zolfo , gas incolore, irritante, odore pungente, responsabili piogge acide;
- ossidi di azoto , incolore, insapore e inodore.inquinante primario che reagisce con O2-O3 producendo
NO2 (tossicità elevata);
- ozono , gas bluastro e tossico, pericoloso nella troposfera;
- particolato , particelle atmosferiche solide liquide con diametro compreso fra 0,1 e 100 μm;
- benzene.
IDROSFERA
0. Cos’è l’idrosfera? Insieme delle acque presenti nei vari stati di aggregazione sul nostro pianeta. 96% circa si trova tra oceani e mari ed è salata, 2.97% ghiacciai e nei ghiacci polari, 1% acque sotterranee. 0,009% laghi e fiumi. 0,0001% biosfera. Circa 1,46miliardi di km³. 1. Cos’è il ciclo dell’acqua? L'insieme degli scambi di acqua, che consente adesso di lasciare l'oceano globale e di mettersi nell'atmosfera, pervenire alle terre emerse, per poi ritornare all'oceano globale, è detto ciclo dell'acqua o idrologico. Consente di mantenere mediamente in equilibrio tra loro i diversi serbatoi idrici del nostro pianeta. 2. Quali sono le caratteristiche delle acque marine? La salinità , che dipende dalla temperatura e quindi da riscaldamento da parte del sole, ed influenza anche la sua densità : più l'acqua è salata, maggiore la sua densità. Il colore delle acque marine dipende dall'assorbimento dei raggi solari da parte dell’acqua. La pressione dipende dal loro peso. 3. Cosa compone la dinamica delle acque marine?
- Onde : interazione che si svolge tra atmosfera e Idrosfera. Generate dal vento che colpisce le particelle
superficiali dell'acqua e li mette in movimento. Le onde forzate formate da pressione esercitata inizialmente, si allontanano per molti chilometri. Le onde che si propagano in zone lontane dal luogo di origine e sono riscontrabili anche in assenza di vento vengono dette onde libere. Le onde che trasportano energia sono dette di oscillazione , in prossimità delle coste con bassi fondali queste si trasformano in onde di traslazione che, oltre all'energia, trasportano anche la materia.
- Maree : sono innalzamenti ( flussi ) e abbassamenti ( riflussi ) ritmici del livello del mare. Fase massimo
sollevamento acque e alta marea, massimo abbassamento e bassa marea. Differenza tra altezza raggiunta durante alta marea e bassa marea è detta ampiezza di marea. Questa varia da luogo a luogo. Le maree sono causate da due forze : attrazione gravitazionale esercitata dalla luna e dal sole sulla terra e la forza centrifuga dovuta al moto di rivoluzione che il sistema terra luna compie attorno al baricentro comune. Il ritmo delle maree riflette le variazioni delle posizioni della terra, della luna e del sole.
- Correnti : costituite da acqua caratterizzata da temperatura e salinità diverse da quelle della massa
d'acqua in cui scorre, quelle oceaniche esercitano una forte influenza sul clima delle coste che lambiscono e partecipano al trasporto di calore dalle zone più calde a quelle più fredde del globo.le zone lambite da correnti calde hanno un clima più umido e spesso più mite rispetto alle zone poste alla stessa latitudine ma lambite da correnti fredde, queste riducono l’evaporazione delle acque e quindi rendono più arido il clima.
4. Come si accumulano le acque nel sottosuolo? Parte dell'acqua si infiltra nel terreno. Il suolo è il primo strato che l'acqua incontra, non è una struttura compatta (tra le particelle che lo compongono ci sono numerosi interstizi ), più spazi esistono tra i granuli che lo costituiscono più esso è poroso. Se le rocce sottostanti sono anch’esse permeabili, l'acqua può continuare la sua discesa nel sottosuolo. La permeabilità dipende dalla loro porosità e dall'eventuale presenza in essa di fratture. L'acqua continua a scendere fino a quando incontra uno strato impermeabile. L'acqua forma una falda idrica che fluiscono all'esterno formando sorgenti. 5. Cosa sono i fiumi? Sono corsi d'acqua perenni , nei quali l'acqua scorre tutto l’anno. Spesso alimentati da uno o più sorgenti, ricevono acqua dalle piogge o dalla fusione di neve e ghiacciai. Lunghezza dipende dalle caratteristiche zona, velocità acqua dipende da pendenza del terreno. Il bacino idrografico è il territorio da cui provengono le acque. A seconda dell'entità delle precipitazioni che si verificano nel bacino Idrografico, varia anche la sua portata (quantità d'acqua che transita nell'unità di tempo). 6. Cosa sono i laghi? Masse da acqua (di solito dolce) che occupa una depressione, perlopiù naturale, della superficie terrestre. Sono ambienti in evoluzione e destinati a scomparire. Il loro destino è essere colmati da materiali trasportati dei corsi d'acqua che vi sboccano. 7. Cosa sono i ghiacciai? Grandi masse di ghiaccio che si muovono sotto la spinta del proprio peso. La loro formazione è dovuta alle precipitazioni che cadono soprattutto sotto forma di neve quando la temperatura estiva non è molto alta. Il limite delle nevi permanenti è la linea che congiunge le quote sopra le quali non tutta la neve caduta durante l'inverno fonde in estate. Ogni ghiacciaio è formato da:
- zona di alimentazione , parte più alta del ghiacciaio, in cui prevale l'accumulo della neve che col tempo
si trasforma in ghiaccio;
- zona di ablazione , parte al di sotto del limite delle nevi permanenti, in cui prevale la fusione.
Attualmente poco più del 10% delle terre emerse è ricoperto da ghiacciai. Oltre i ghiacciai di montagna, esistono due enormi arie quasi interamente coperte da calotte glaciali, dette inlandsis : continente Antartico e Groenlandia.
