L’atmosfera

L’atmosfera è l’involucro gassoso che circonda la Terra, è costituita da un insieme di gas, l’aria,

che il pianeta trattiene grazie alla forza di gravità. La composizione dell’aria deriva da un equilibrio

dinamico. L’atmosfera raggiunge i 2000-2500 km di altitudine e la geocorona si estende fino a

630 000 km.!

L’atmosfera è caratterizzata da una attività fisica intensa manifestata attraverso i fenomeni

meteorologici, causati anche dal costante ciclo idrogeologico. Il motore della dinamica

atmosferica è la radiazione solare che non si distribuisce in maniera uniforme su tutta la terra e in

tutti i periodi dell’anno.!

L’aria nella bassa atmosfera è composta da azoto, ossigeno, argon, diossido di car bonio e

vapore acqueo:!

L’azoto è un gas quasi inerte, reagisce raramente con i minerali e ha l’importante funzione di

attenuare l’azione ossidante dell’ossigeno che altrimenti provocherebbe incendi per

autocombustione.!

L’ossigeno si trova come molecole biatomiche, triatomiche (ovvero l’ozono), oppure come

atomi singoli. Negli strati bassi dell’atmosfera prevale l’ossigeno biatomico, molto reattivo e con

potere ossidante. L’ozono è molto reattivo e svolge una azione ossidante, è velenoso e nocivo.!

Il diossido di carbonio è molto importante nel ciclo biogeochimico del carbonio, è un gas

debolmente acido e partecipa all’eﬀetto serra e a quello antropico.!

Il vapore acquo forma le nubi e le precipitazioni, quindi interviene nella maggior parte dei

fenomeni atmosferici. Partecipa al ciclo idrogeologico dell’acqua e all’eﬀetto serra.!

L’atmosfera è divisa in zone, separate da zone di discontinuità dette pause in cui si verifica la

variazione del gradiente termico. Queste zone sono:!

La troposfera è a contatto con la superficie terrestre, è sede dei fenomeni meteorologici, è la

fascia più densa. Il suo spessore varia, diminuendo ai poli. È riscaldata dal calore irradiato dalla

superficie terrestre dopo essere stata scaldata. La temperatura diminuisce con l’aumento

dell’altitudine. Il limite è la tropopausa dove la temperatura è costante.!

La stratosfera arriva fino a 50 km i gas sono più rarefatti e il poco vapore acqueo forma nubi

dette madreperlacee. La temperatura è molto bassa ma aumenta con la quota raggiungendo

una condizione di temperatura necessaria per la formazione di ozono infatti tra 20 e 50 km è

presente l’ozonosfera, la cui creazione è dovuta ai fenomeni vulcanici e tempeste. In questa

zona l’ossigeno molecolare diventa ozono. Questo strato assorbe i raggi UV di lunghezza

d’onda inferiore a 300 nm, letali per la vita.!

La mesosfera contiene gas molto rarefatti e leggeri, la temperatura scende tra -70 e -90º.!

La termosfera è compresa tra 80 e 600 km, i gas sono rarefatti e subiscono una ionizzazione a

opera delle radiazioni solari e cosmiche ad alta energia. La temperatura cinetica è molto

elevata. Vengono riflesse le onde radio.!

L’esosfera è la zona più esterna e non ha un limite superiore, sono presenti atomi di elio e

idrogeno e la temperatura cinetica aumenta!

Le linee di forza del campo magnetico terrestre si estendono oltre l’esosfera dove il campo

interagisce con un flusso di particelle cariche solari, detto vento solare. Quando il vento si

avvicina le particelle rimangono intrappolate nelle linee di campo generando la magnetosfera, la

cui formazione è dovuta anche ai raggi cosmici . La magnetosfera ha una forma asimmetrica ed è

divisa in zone dette fasce di van Allen. La magnetosfera costituisce uno scudo protettivo perchè

ripara dal vento solare.!

L’atmosfera è un accumulatore di calore, che contribuisce a mantenere la temperatura della

Terra nei limiti per la vita. La principale finte di energia dell’atmosfera è la luce solare. La quantità

di energia che riceve la Terra è detta costante solare ed è la quantità di energia al limite esterno

dell’atmosfera, su una superficie di 1cm2, posta perpendicolarmente alla direzione dei raggi solari

solari, ed è uguale a C=1366 W/m2. L’energia che arriva dal Sole è formata da radiazioni

elettromagnetiche con onde corte (lunghezza d’onda inferiore a 4 micro metri). Una parte delle

radiazioni viene assorbita e riflessa dall’atmosfera, mentre una piccola parte dalla superficie

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L’atmosfera

L’ atmosfera è l’involucro gassoso che circonda la Terra, è costituita da un insieme di gas, l’aria, che il pianeta trattiene grazie alla forza di gravità. La composizione dell’aria deriva da un equilibrio dinamico. L’atmosfera raggiunge i 2000-2500 km di altitudine e la geocorona si estende fino a 630 000 km. L’atmosfera è caratterizzata da una attività fisica intensa manifestata attraverso i fenomeni meteorologici, causati anche dal costante ciclo idrogeologico. Il motore della dinamica atmosferica è la radiazione solare che non si distribuisce in maniera uniforme su tutta la terra e in tutti i periodi dell’anno. L’ aria nella bassa atmosfera è composta da azoto, ossigeno, argon, diossido di car bonio e vapore acqueo: L’ azoto è un gas quasi inerte, reagisce raramente con i minerali e ha l’importante funzione di attenuare l’azione ossidante dell’ossigeno che altrimenti provocherebbe incendi per autocombustione. L’ ossigeno si trova come molecole biatomiche, triatomiche (ovvero l’ ozono ), oppure come atomi singoli. Negli strati bassi dell’atmosfera prevale l’ossigeno biatomico, molto reattivo e con potere ossidante. L’ozono è molto reattivo e svolge una azione ossidante, è velenoso e nocivo. Il diossido di carbonio è molto importante nel ciclo biogeochimico del carbonio, è un gas debolmente acido e partecipa all’effetto serra e a quello antropico. Il vapore acquo forma le nubi e le precipitazioni, quindi interviene nella maggior parte dei fenomeni atmosferici. Partecipa al ciclo idrogeologico dell’acqua e all’effetto serra. L’atmosfera è divisa in zone , separate da zone di discontinuità dette pause in cui si verifica la variazione del gradiente termico. Queste zone sono: La troposfera è a contatto con la superficie terrestre, è sede dei fenomeni meteorologici, è la fascia più densa. Il suo spessore varia, diminuendo ai poli. È riscaldata dal calore irradiato dalla superficie terrestre dopo essere stata scaldata. La temperatura diminuisce con l’aumento dell’altitudine. Il limite è la tropopausa dove la temperatura è costante. La stratosfera arriva fino a 50 km i gas sono più rarefatti e il poco vapore acqueo forma nubi dette madreperlacee. La temperatura è molto bassa ma aumenta con la quota raggiungendo una condizione di temperatura necessaria per la formazione di ozono infatti tra 20 e 50 km è presente l’ ozonosfera , la cui creazione è dovuta ai fenomeni vulcanici e tempeste. In questa zona l’ossigeno molecolare diventa ozono. Questo strato assorbe i raggi UV di lunghezza d’onda inferiore a 300 nm, letali per la vita. La mesosfera contiene gas molto rarefatti e leggeri, la temperatura scende tra -70 e -90º. La termosfera è compresa tra 80 e 600 km, i gas sono rarefatti e subiscono una ionizzazione a opera delle radiazioni solari e cosmiche ad alta energia. La temperatura cinetica è molto elevata. Vengono riflesse le onde radio. L’ esosfera è la zona più esterna e non ha un limite superiore, sono presenti atomi di elio e idrogeno e la temperatura cinetica aumenta Le linee di forza del campo magnetico terrestre si estendono oltre l’esosfera dove il campo interagisce con un flusso di particelle cariche solari, detto vento solare. Quando il vento si avvicina le particelle rimangono intrappolate nelle linee di campo generando la magnetosfera , la cui formazione è dovuta anche ai raggi cosmici. La magnetosfera ha una forma asimmetrica ed è divisa in zone dette fasce di van Allen. La magnetosfera costituisce uno scudo protettivo perchè ripara dal vento solare. L’atmosfera è un accumulatore di calore , che contribuisce a mantenere la temperatura della Terra nei limiti per la vita. La principale finte di energia dell’atmosfera è la luce solare. La quantità di energia che riceve la Terra è detta costante solare ed è la quantità di energia al limite esterno dell’atmosfera, su una superficie di 1cm2, posta perpendicolarmente alla direzione dei raggi solari solari, ed è uguale a C=1366 W/m2. L’energia che arriva dal Sole è formata da radiazioni elettromagnetiche con onde corte (lunghezza d’onda inferiore a 4 micro metri). Una parte delle radiazioni viene assorbita e riflessa dall’atmosfera, mentre una piccola parte dalla superficie

terrestre. Le radiazioni assorbite dal suolo sono il 47% della radiazione solare. Le radiazioni assorbite dal suolo riscaldano la Terra che irradia energia verso l’esterno formando inde lunghe, assorbite poi da gas atmosferici e così si riscalda la troposfera. Questo fenomeno è detto effetto serra naturale. La temperatura nella bassa troposfera è influenzata da: Altitudine , la temperatura diminuisce con l’aumentare dell’altitudine Latitudine , andando verso i poli la temperatura diminuisce perchè aumenta l’inclinazione dei raggi solari Durata del dì e della notte Urbanizzazione , la temperatura in città è più elevata perchè le costruzioni trattengono il calore Umidità , perchè trattiene il calore Fattori geografici Distribuzione dei bacini oceanici , i bacini hanno un calore specifico più elevato delle rocce quindi si scalda più lentamente Vegetazione , la traspirazione mantiene umidità e le temperature sono miti e uniformi L’ escursione termica diurna è la differenza algebrica tra la temperatura massima e minima di una giornata in un luogo, mentre la temperatura media giornaliera è la media delle temperature di quel giorno. Per una rappresentazione grafica si utilizzano le isoterme , delle linee curve che collegano località che hanno la stessa temperatura media.

La pressione atmosferica

La pressione atmosferica è la pressione esercitata dall’aria, e si dice pressione normale il peso dell’aria secca e pura su una superficie di 1cm^2 sul livello del mare, alla latitudine di 45º e alla temperatura di 0º C. Per misurare il valore della pressione si usa il barometro. 1 atm = 1013 hPa = 1013 mbar = 760 mmHg La pressione dipende da: Altitudine : la pressione diminuisce con l’aumentare dell’altitudine perchè il peso dell’aria diminuisce e l’aria si fa meno densa. Temperatura : la pressione diminuisce con l’aumentare della temperatura, con il riscaldamento l’aria si dilata diventando meno densa Umidità : la pressione diminuisce con l’aumentare dell’umidità perchè a parità di volume e di temperatura l’aria secca è più pesante dell’aria umida. Per la rappresentazione su carta, le zone con la stessa pressione sono congiunte utilizzando le isobare , così si possono distinguere le aree cicloniche , con pressione minore rispetto alle zone circostanti e aree anticicloniche con pressioni minori. Nelle aree cicloniche e anticicloniche si svolgono dei movimenti convettivi: in un’area ciclonica l’aria converge verso il centro e sale, in un’area anticiclonica, l’aria si muove dall’alto verso il basso e dall’interno verso l’esterno. Il gradiente barico orizzontale è il rapporto tra la differenza di pressione tra due punti, di due isobare diverse, e la distanza tra questi. Sulla Terra ci sono aree stabili che sono: due zone polari ad alta pressione, due zone temperate ad bassa pressione, due zone tropicali ad alta pressione e una zona equatoriale a bassa pressione.

Il vento

Una massa d’aria è una porzione di troposfera caratterizzata da temperatura e pressione uniformi, masse d’aria con caratteristiche diverse crea zone di alta e bassa pressione e quando due zone vicine hanno pressione diversa generano un flusso d’aria orizzontale detto vento. I venti sono masse d’aria in movimento da una zona di alta pressione ad una con bassa pressione, quindi si spostano da un’area anticiclonica ad una ciclonica.

Le brezze sono venti periodici, si creano in estate per il contrasto termico tra la terra e il mare, infatti durante il giorno la terra si scalda più dell’acqua formando correnti ascensionali calde sulla terra che richiama aria fresca dal mare detta brezza di mare, mentre di notte la terra è più fredda e le correnti ascensionali si formano sul mare formando la brezza di terra. Lo stesso fenomeno si verifiche con le brezze di valle e di monte. I venti locali più famosi sono: Il fohn è caldo, violento e umido, spira in primavera e va dal versante meridionale delle Alpi a quello settentrionale La bora è forte e gelido, porta nevicate e piogge ed è tipicamente invernale Lo scirocco viene dal Sahara, inizialmente è secco ma passando sopra al Mediterraneo si carica di umidità portando nel sud Italia molte piogge Il libeccio viene da sud-ovest, è violento Il maestrale viene da nord ed è violento soprattutto in inverno La tramontana è un vento freddo e impetuoso e spira d’inverno

L’umidità dell’aria

L’ umidità dell’aria è la quantità di vapore acqueo contenuto nell’aria, determina la nuvolosità e le precipitazioni, inoltre influenza la distribuzione dei cicloni. Il vapore acqueo deriva dall’evaporazione e dalla traspirazione delle piante. L’ umidità assoluta è la quantità di vapore acqueo contenuta in 1m3 di aria. Varia da luogo a luogo me non può assumere qualsiasi valore, per ogni temperatura c’è una quantità massima di vapore acqueo che un volume di aria può contenere, questa quantità è detta limite di saturazione e cresce con la temperatura. L’ umidità relativa è il rapporto tra umidità assolta e il limite di saturazione a una data temperatura.

Le precipitazioni e le perturbazioni

Le isoiete sono linee che congiungono tutti i punti della Terra che hanno uguale media di precipitazioni in un dato tempo. Si possono distinguere quattro zone caratterizzate da regimi di piovosità diversi e sono: La zona equatoriale con forte piovosità che si presentano sopratutto durante i due equinozi. La zona tropicale con regime di scarsa piovosità, con picco di alta pressione nei solstizi. La zona delle medie latitudini con regime a piovosità variabile e perturbazioni. La zona polare con regime a piovosità scarsa. La misura delle precipitazioni viene effettuata con il pluviometro , rileva la quantità d’acqua in mm di altezza che si accumula su 1m2. Oltre alle aree di alta o bassa pressione permanenti esistono aree cicloniche e anticicloniche locali e temporanee. Un anticiclone porta bel tempo, l’aria scende, si riscalda e riduce l’umidità relativa. Il ciclone è accompagnato da venti e movimenti ascensionali che provocano le perturbazioni atmosferiche. Tra le perturbazioni si distinguono i cicloni extratropicali e quelli tropicali. I cicloni extratropicali sono aree di bassa pressione con un moto vorticoso e ascendente di masse d’aria. Quando delle masse d’aria con caratteristiche differenti vengono a contatto non si mischiano subito creando una superficie di discontinuità detto fronte che può essere stazionario, se le masse si muovono parallelamente e generalmente porta tempo stabile, oppure il fronte può essere mobile quando le masse e il fronte si muovono e porta tempo instabile. I cicloni extratropicali, nel nostro emisfero, si formano lungo il fronte polare, zone in cui convergono a bassa quota masse d’aria calda e fredda. Il ciclone extratropicale ha origine quando si formano delle ondulazioni della superficie del fronte polare, che spingono aria fredda verso zone calde e viceversa, formando il ciclone, sviluppando un fronte freddo , che si forma dove la massa fredda raggiunge quella calda, creando una corrente ascendente di aria calda che sale, si condensa, forma nubi e provoca temporali, mentre a terra si formano venti; oppure un fronte caldo , che si

forma quando la massa calda raggiunge quella fredda, l’aria calda va sotto a quella fredda, i raffredda, il vapore acqueo condensa e forma un grande sistema di nubi che possono provocare precipitazioni. In questo cicloni all’inizio i fronti sono separati, ma il fronte freddo si muove più rapidamente di quello caldo, quindi la zona calda si restringe e si solleva vorticosamente. Il fronte freddo raggiunge quello caldo, la zona calda tra i due fronti viene spinta verso l’alto e crea nubi con precipitazioni, quando questa è tutta sollevata si forma un fronte occluso. I cicloni tropicali sono perturbazioni molto violente associate a depressioni bariche molto profonde. Si formano quando l’aria umida e calda sale verso l’alto, genera un vortice, nel centro di questo la pressione diminuisce molto. Sono formati da un occhio, zona centrale calma. La fascia esterna è percorsa da venti violenti e da temporali. Il fenomeno termina quando a causa della bassa pressione nell’occhio, si crea un flusso discendente di aria che proviene dalla troposfera. I tornado sono vortici di aria e acqua di piccolo diametro che di grande intensità, che si estendono verso il basso e si estinguono rapidamente.

Atmosfera, venti e umidità, Sintesi del corso di Scienze della Terra

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