Atmosfera e Clima: Interazione Radiazioni-Terra, Appunti di Scienze della Terra

Scarica Atmosfera e Clima: Interazione Radiazioni-Terra e più Appunti in PDF di Scienze della Terra solo su Docsity!

SCIENZE

interrogazione

ATMOSFERA

è una specie di involucro aeriforme che circonda la terra, composta da gas, vapore acqueo, polveri di vario genere, si estende nello spazio per alcune migliaia di chilometri. Funzione di proteggere la Terra dalle radiazioni nocive per l’essere umano che arrivano dallo spazio e regola il riscaldamento da parte del sole. COSA è COMPOSIZIONE ESTENZIONE FUNZIONE Involucro che circonda la terra Gas, vapore acqueo, polveri di vario genere. 78.08% AZOTO 20.95% OSSIGENO 0.93% ARGON 0,04% ANIDRIDE CARBONICA migliaia di chilometri. Protegge da radiazioni nocive, regola il riscaldamento, è importante per il ciclo dell’acqua (interagisce e modellamento) L’atmosfera è composta da diversi strati sovrapposti chiamati sfere, ognuna con diverse caratteristiche. Ogni sfera è separata dell’altra dalle pause. In tutto ci sono 5 sfere e 4 pause. NOME DELLE SFERE TEMP FENOMENO FUNZIONE Troposfera - Si formano gli eventi meteorici ovvero i venti, la pioggia, le nuvole e la neve Stratosfera + si formano le nubi madre perlacee sottili e iridescenti composte da cristalli di ghiaccio. l'ossigeno stratosferico si trasforma in ozono a causa dell’influsso delle radiazioni solari formando uno scudo che ci protegge dalle dannose radiazioni ultravioletti del sole. composta da uno strato di ozono in grado di filtrare i raggi ultravioletti Mesosfera - L’atmosfera è molto rarefatta, questo strato disintegra i meteoriti dallo spazio. Termosfera + Contiene la ionosfera ovvero uno strato dell’atmosfera terrestre in grado di riflettere le onde radio. Qui si creano le aurore polari. Esosfera + più esterna dell'atmosfera, l’atmosfera è estremamente rarefatta e le particelle gassose possono anche sfuggire al campo gravitazionale terrestre allontanandosi definitamente nello spazio.

RADIAZIONE SOLARE

Il sole produce costantemente una grandissima quantità di energia e la mette in ogni direzione nello spazio sotto forma di onde elettromagnetica. di tutto questo calore sulla terra arriva soltanto una piccola parte che però è molto importante. quasi tutte le radiazioni provenienti dal sole sono caratterizzate da lunghezza d'onda relativamente piccole, perciò, sono chiamati a onde Corte. in 20% delle radiazioni solari viene assorbito dall'atmosfera il 30% viene direttamente riflesso poi c'è un 45% che viene assorbito dal globo terracqueo il quale riscalda la terra ma prima di arrivare è stato filtrato dalla terra per proteggerci dalle radiazioni ultravioletti dai raggi X ed eccetera. un 5% viene riflesso nello spazio. La differenza tra la radiazione Solare in entrata e quella terrestre in uscita costituisce il bilancio termico dal pianeta. La radiazione a onde lunghe emessa dalla terra è quella che dà il

nella bassa troposfera dipende dalla presenza di aree stabili di alta pressione e di bassa pressione. Nella bassa troposfera esistono tre sistemi di venti che prendono origine da zone di differente pressione, per ciascun emisfero.

1. Cella di Hadley in prossimità dell’Equatore l’aria interamente riscaldata sale, originando una fascia di basse pressioni equatoriali. L’aria che è risalita si sposta verso i poli e poi scende a una latitudine di circa 30°, creando in basso due fasce di alta pressione subtropicale. Si formano così due celle convettive.

2. Cella di Ferrel dalle fasce di alta pressione subtropicale l’aria che è discesa prende due strade diverse:  In parte ritorna verso le zone di bassa pressione situate all’Equatore  In parte essa si dirige in direzione delle basse pressioni subpolari a 60 ° Nord e Sud di latitudine 3. In corrispondenza dei poli l’aria raffredda e di conseguenza scende, dando origine alle altre pressioni polari. Si muove poi tornando verso le medie latitudini, costituendo le celle di convezione polari. Man mano che si sale di quota gli effetti dell’attrito si fanno sentire sempre di meno e i venti spirano con grande regolarità e costanza. A queste quote sono presenti le correnti occidentali che sono presenti in entrambi gli emisferi ed è maggiormente intenso sopra le zone temperate della terra Le correnti a getto sono un veloce flusso d'aria canalizzato, localizzato nell'atmosfera terrestre generalmente appena sotto la tropopausa e lungo i confini tra masse d'aria con significativi gradienti termici orizzontali.

UNIDITA’ DELL’ARIA

Il vapore acqueo è uno dei componimenti più importanti dell’atmosfera. L’umidità è la quantità di vapore acqueo presente nell’aria. I valori dell’umidità sono strettamente legati a quelli della temperatura. Il vapore acqueo è presente nell’ atmosfera in quantità molto variabili, a seconda dei periodi dell’anno e delle diverse regioni della terra. Umidità assoluta  la quantità di vapore acqueo contenuta in 1m^3 (metro cubo) d’aria. Umidità relativa  rapporto tra l’umidità assoluta e il limite di saturazione.

umidità relativa =

umidità assoluta

umidità massima possibile

× 100 (varia con la temperatura, se la temp.

aumenta la umidità relativa diminuisce| dipende anche dall’ umidità assoluta, se aumenta l’umidità assoluta, aumenta anche l’umidità relativa)

NUVOLE

Sono dovute alla presenza di goccioline d’acqua o aghetti di giaccio in una massa d’aria. Si formano a causa della condensazione del vapore acqueo in eccesso quando la massa d’aria è satura. Se la temperatura di una massa d’aria satura di vapore acqueo diminuisce si verifica la condensazione ovvero il passaggio di stato da aeriforme a liquido ma se la temp. è molto bassa si può passare direttamente alla sublimazione ovvero alla solidificazione dell’acqua.

Le goccioline d’acqua si formano attorno a nuclei di condensazione particelle piccolissime di sali, polveri, ceneri ecc. le quali offrono all’acqua una superficie su cui può condensare. A causa della loro leggerezza, le goccioline d’acqua rimangono sospesi nell’aria: si formano in questo modo le nebbie e le nuvole. Quando una massa d’aria umida è costretta a superare il fianco di una montagna, salendo viene a trovarsi a pressioni minori e quindi si espande. L’espansione fa diminuire la temperatura dell’aria e il vapore acqueo in essa contenuto si condensa. È detto punto di rugiada il punto in cui la temperatura del vapore acqueo inizia condensarsi, e a formare una nuvola. E varia da giorno a giorno secondo la temperatura e l’umidità relativa. Esistono diversi tipi di nuvole: I CIRRI  sono nubi che si formano sopra i 6000 m di quota, sono costituite da minuscoli aghi di ghiaccio e non provano precipitazioni ALTOCUMOLI  si formano fra i 6000 e i 2500 m di quota, sono costituiti in prevalenza da goccioline d'acqua e possono preannunciare piogge o addirittura tempeste. CUMOLINEMBI  sono nubi con notevole estensione verticale, fra le maggiori apportatrici di precipitazioni, associate a fenomeni temporaleschi CUMOLI  sono le nuvole basse del bel tempo

PRECIPITAZIONI METEORICHE

Le precipitazioni atmosferiche si originano dalle goccioline d’acqua che costituiscono le nuvole. Poggia, neve e grandine sono varie forme di precipitazione meteoriche. Grandine  è più raro ed è causato da forti moti convettivi nelle nubi temporalesche, che trascinano le goccioline nella parte alta delle nubi do qui esse congelano. Poi scendono della parte media dove si ricoprono di acqua questo ciclo si ripete più volte e quando il chicco è troppo pesante per essere sostenuto nell’aria cade a terra. Le precipitazioni sono causate da nuvoli da un notevole sviluppo verticale per ex i nembostrati e cumulonembi. La distribuzione sulla superficie terrestre non è uniforme.

PERTURBAZIONI ATMOSFERICHE

La mancata instabilità del tempo è dovuta alle perturbazioni atmosferiche che vengono chiamate cicloni tropicali e cicloni extratropicali. Esistono anticicloni e cicloni temporanei , che causano frequenti mutamenti del tempo. Gli anticicloni determinano condizioni di <>. A causa della pressione più elevata l’aria si muove verso il basso e verso l’esterno, e abbassandosi si riscalda; quindi, la sua umidità relativa diminuisce e non si fermano nuvole. Nei cicloni invece l’aria si muove dall’esterno verso il centro, risale e si raffredda, in questo modo si formano nuvole e precipitazioni. Per questa ragione vengono chiamati anche perturbazioni atmosferiche. I cicloni extratropicali sono perturbazioni a grande estensione che influenzano il clima alle medie latitudini. Si muovono da ovest a est, spinti da venti occidentali, la sua formazione è dovuta all’incontro a bassa quota di due masse d’aria una fredda e secca, proveniente dalle zone polari e una calda e umida dalle zone tropicali. Quando l’aria fredda e quella calda vengono a contatto non si mescolano ma si incontrano nei fronti. Posso essere di 2 tipi:

1. La caratteristica più importante dell’acqua del mare è la presenza di Sali in essa disciolti. La quantità totale di Sali nell’acqua è detta salinità. Il cloruro di sodio (sale da cucina) rappresenta il tre quarti

di 35 g  è la quantità media di Sali presenti nell’acqua da 1000g. la salinità varia da mare a mare e in uno stesso luogo con l’alternarsi delle stagioni. Quando è più caldo, l’evaporazione dell’acqua è maggiore e dunque la salinità è più alta.

2. Il riscaldamento delle acque ha luogo soprattutto in superficie e nei primi metri di profondità. A profondità via via maggiori la temperatura dell’aria diminuisce gradualmente, perché la radiazione solare è assorbita dall’acqua sovrastante fino a scomparire del tutto. La quantità di radiazioni che penetra nell’acqua dipende da due fattori:  Trasparenza dell’acqua  Inclinazione dei raggi del sole. 3. La salinità dell’acqua influenza la sua densità : ovvero più l’acqua è salata maggiore è la sua densità. La densità dell’acqua marina aumenta con la profondità. Dovuto al fatto che le molecole d’acqua vengono avvicinate le une alle altre dal peso e dalla colonna d’acqua sovrastante. e dato che il volume diminuisce la densità aumenta. 4. Con la profondità aumenta anche la pressione , più si scende in profondità maggiore è la pressione.

ONDE

Le ode del mare sono generate dal vento che colpisce le particelle superficiali dell’acqua e le mette in movimento. Es di interazione tra atmosfera e idrosfera. La pressione esercitata dal vento sulle particelle superficiali dell’acqua provoca la formazione di leggere increspature che si fanno via via più accentuate fono a diventare onde. Queto tipo di onda sono chiamate onde forzate , una volta prodotte si allontanano dal luogo in cui si sono formate. Le onde che si propagano in zone lontane dal luogo di origine e sono riscontrabili anche in assenza vento vengono dette onde libere. In mare aperto le onde non provocano il moto traslatorio degli oggetti ma trasportano soltanto energia. Quando il vento colpisce le particelle d’acqua che si trovano in superfice, esse si abbassano e premono sulle altre particelle sottostanti, costringendole ad innalzarsi. Si crea in questo modo un moto circolare. Delle onde in cui non si ha trasporto d’acqua, sono dette onde di oscillazione. In prossimità della costa le particelle in movimento iniziano a «sfregare» sul fondale e le onde di oscillazione si trasformano in onde di traslazione che, oltre a energia, trasportano anche materia. Le altezze delle onde varia da zona a zona e di solito non supera i 9 m. La velocità delle onde dipende dalla forza del vento che la produce.

MAREE

Le maree sono innalzamenti e abbassamenti ritmici del livello del mare, causati dall’attrazione gravitazionale esercitata dalla luna e dal sole sulla terra e della forza centrifuga dovuta al moto di rivoluzione del sistema Terra-Luna attorno al baricentro comune. Attratte dalla luna le acque si sollevano dando origine all’ alta marea. Non avviene solo dalla parte rivolta alla luna ma anche dalla parte opposta, dove l’attrazione lunare è minima, sulle acque oceaniche opposte alla luna fa sentire maggiormente i suoi effetti la forza centrifuga dovuta ala rivoluzione del sistema terra-luna attorno al baricentro comune. La forza centrifuga tende ad allontanare i due corpi uno dall’altro. Nelle zone situate a longitudini di 90° da quelle in cui si verifica l’alta marea lo spessore dell’acqua diminuisce perché l’acqua è richiamata nelle zone di alta marea. In questi luoghi si ha la bassa marea.

Il «ritmo» delle maree riflette le variazioni delle posizioni della Terra, della Luna e del Sole. In genere si hanno due alte e due basse maree in poco più di un giorno. La differenza tra l’altezza massima raggiunta dall’acqua durante l’alta marea e il livello minimo dell’acqua durante la bassa marea è detta ampiezza di marea.

CORRENTI

Le correnti marine sono movimenti orizzontali costanti di masse d’acqua che hanno velocità propria e si distinguono dalle acque circostanti per salinità e temperatura. Una corrente può essere paragonata a un grande fiume che fluisce dentro il mare, alla velocità di alcuni chilometri all’ora caratterizzata da temperatura e salinità diverse da quelle della massa d’acqua in cui scorre. Queste differenze permettono all’acqua della corrente di non mescolarsi a quella in cui scorre. Le correnti oceaniche influenzano il clima delle coste. partecipano al trasporto di calore dalle zone più calde a quelle più fredde del globo. Correnti calde e correnti fredde. CORRENTI CALDE CORRENTI FREDDE Clima più umido, più mite rispetto alle zone poste alla stessa latitudine ma lambite da correnti fredde. Riducono l’evaporazione delle acque rendendo più arido il clima. Sono più ricche di sali nutritivi e di microrganismi animali e vegetali, rendendo molto pescose le acque marine. Circolazione delle acque oceaniche È influenzata dalla forza di Coriolis:

1. Moto di rotazione terrestre 2. Venti 3. Presenza di continenti Le correnti superficiali formano dei circuiti chiusi e distinti nei diversi oceani e nei due emisferi. Nell’emisfero boreale la circolazione avviene in senso orario; nell’emisfero australe avviene in senso antiorario. Le correnti si verificano anche nei mari, dove sono dovute principalmente a differenze d temperatura e/o sanità tra le acque di bacini adiacenti.

IDROSFERA CONTINENTALE

La terra possiede una grande quantità di acqua sotto forma di ghiaccio, marino e contintale: è la criosfera e a questa si aggiunge l’acqua dei fiumi, dei laghi e quella sotterrane e tutto ciò sono le cosiddette acque continentali. L’ Idrosfera continentale è costituita da acque dolci potabili.

LEGAMI

Gli atomi si legano con due tipi diversi di legami chimici:  Il legame covalente  Il legame ionico In entrambi i casi gli atomi tendono a diventare più stabili. Infatti, la stabilità massima viene raggiunta quando il livello energetico più esterno è completo : nell’idrogeno ed elio il livello esterno è stabile se contiene 2 elettroni, in tutti gli altri casi servono 8 elettroni ( regola dell’ottetto ). I gas nobili, appartenenti al gruppo 18 della tavola periodica , hanno 8 elettroni nel livello energetico più esterno e sono perciò molto stabili : - non si legano né tra loro , né con altri atomi.

Molti atomi perdono ( ione positivo  CATIONE) e acquistano ( ione negativo ANIONE) uno o più elettroni e diventano carichi elettricamente trasformandosi in ioni. Ioni di carica opposta sì attraggono reciprocamente e il risultato di questa interazione di tipo elettrostatico è la formazione di un legame ionico.

L’ACQUA E LE SUE PROPRIETA’

Le proprietà dell’acqua, molto essenziali per la vita, dipendono da 2 fattori:

1. Dalla polarità della molecola
2. Dalla capacità di formare legami a idrogeno. LE MOLECOLE DELL’ACQUA SONO FORTEMENTE POLARI. La molecola d'acqua contiene un atomo di ossigeno unito a due atomi di idrogeno mediante legami covalenti polari , perciò da questa osservazione possiamo capire che gli elettroni che partecipano al legame idrogeno-ossigeno non sono divisi in modo equo, ma passano più tempo sull’ossigeno perché le attira con più forza. A causa di questa condivisione non equa degli elettroni, l’estremità del legame idrogeno-ossigeno rivolta verso l’ossigeno ha una carica negativa e l’estremità rivolta verso l’idrogeno ha una carica positiva. La molecola risulta polare con due parziali cariche positive in corrispondenza dei due atomi di idrogeno e due parziali cariche negative in corrispondenza delle coppie di elettroni libere dall’atomo di ossigeno. TRE MOLECOLE DI ACQUA VICINE SI FORMANO LEGAMI AD IDROGENO. Quando 2 molecole d’acqua sono vicine l’atomo di idrogeno viene attratto dall’atomo di ossigeno di un’altra molecola. L’attrazione si chiama legame a idrogeno si manifesta quando l’acqua è solida o liquida. Ogni molecola d’acqua ha la capacità di formare quattro legami a idrogeno:
3. due legami sono possibili grazie all’atomo di ossigeno
4. e due legami uno da ciascun atomo di idrogeno.

LE LEGGI PONDERALI

Un composto è formato da elementi presenti in proporzioni ben definite e costanti. MOLECOLA unità minima di un composto. LEGGI PONDERALI: LAVOSIER  scoprì che la massa si conserva durante le reazioni chimiche. legge della conservazione della massa : in una reazione chimica la somma delle masse dei reggenti è uguale alla somma delle masse dei prodotti In una reazione chimica nulla si crea, nulla si distrugge, tutto si trasforma LE REAZIONI CHIMICHE si rappresentano con: equazioni chimiche che devono essere bilanciate tramite coefficienti stechiometrici. PROUST  legge delle proporzioni definite (o della composizione costane) : In un composto le masse degli elementi hanno rapporto definito e costante DALTON  legge proporzioni multiple : quando due elementi formano più composti le masse di uno stesso elemento nei diversi composti sono multipli fra loro.