L’ATMOSFERA: COMPOSIZIONE, STRUTTURA E
DINAMICA
La composizione dell’atmosfera
L’involucro gassoso che avvolge il pianeta è una miscela di gas di composizione
variabile, in cui sono presenti anche particelle liquide e solide. Si distingue
tra:
•BASSA ATMOSFERA (omosfera): composizione chimica costante (moti convettivi
che rimescolano continuamente i gas). Il vapore acqueo ha concentrazione
molto variabile: è presente in quantità maggiore a bassa quota (la
temperatura diminuisce con l’altezza e a basse temperature il vapore
condensa), in prossimità degli oceani e nella fascia equatoriale (dove è più
intensa l’evaporazione). La presenza del vapore acqueo è fondamentale per
l’equilibrio termico e idrico del pianeta. È abbondante anche il pulviscolo
atmosferico (complesso di polveri fini provenienti dall’erosione del suolo,
dalle eruzioni vulcaniche, dalla disintegrazione delle meteoriti, dai
processi di combustione e dall’evaporazione dell’acqua marina), di cui fanno
parte anche particelle di origine biologica.
•ALTA ATMOSFERA (eterosfera): non è chimicamente omogenea. I gas sono
stratificati in base alla loro densità:
-90-200 km: azoto e ossigeno molecolari;
-200-1100 km: gas leggeri (idrogeno e elio) e ossigeno atomico;
-1100-3500 km: elio;
-Sopra 3500 km: idrogeno atomico.
La struttura a strati dell’atmosfera
L’atmosfera è costituita da strati sovrapposti di densità crescente (sfere),
delimitati da zone di transizione (pause), situate a quote variabili.
1.TROPOSFERA (0-12 km): strato più basso e denso. Ospita la quasi totalità del
vapore acqueo ed è sede delle perturbazioni meteorologiche. La temperatura
diminuisce all’aumentare della quota (0,6°C ogni 100 m). L’aria secca è
composta da azoto (78%), ossigeno (20%), gas nobili (0,94%), diossido di
carbonio (0,033%).
2.TROPOPAUSA (12-20 km): sottile strato di transizione in cui la temperatura
tocca il valore minimo.
3.STRATOSFERA (20-50 km): la temperatura non varia rispetto a quella della
tropopausa (-70°C) fino alla quota di 20 km, per poi aumentare con un
gradiente variabile tra 1°C e 3°C ogni 1000 m. Questo aumento è provocato dal
processo di formazione dell’ozono (O3), che assorbe le radiazioni solari
ultraviolette (biologicamente dannose). Tali radiazioni riescono a scindere
le molecole biatomiche di ossigeno: una parte degli atomi ricostituisce
molecole di ossigeno, una parte forma molecole triatomiche di ozono
(!). L’ozono si forma e si dissocia in continuazione, impedendo alla
maggior parte della radiazione ultravioletta di raggiungere la superficie
terrestre. Sono presenti gli stessi gas della troposfera più l’ozono (tranne
vapore acqueo e diossido di carbonio che diminuiscono con la quota). Tra
stratosfera e stratopausa si trova l’OZONOSFERA (30-60 km): strato in cui è
maggiormente concentrato l’ozono. Inversione termica: aria calda e leggera si
trova al di sopra dell’aria fredda e densa, impedisce che si formino moti
convettivi (la stratosfera è costituita da strati di differente densità e
temperatura).
4.STRATOPAUSA (50-60 km): la temperatura può raggiungere valori intorno agli
0°C (massimo termico della stratosfera).
5.MESOSFERA (60-90 km): crescente rarefazione dei gas, progressivo aumento
della percentuale di gas leggeri rispetto ad azoto e ossigeno, mancano ozono
e vapore acqueo. La temperatura riprende a diminuire con l’altezza.
6.MESOPAUSA (90-160 km)
7.TERMOSFERA (160-500 km): la densità dei gas continua a decrescere,
predominano elio e idrogeno. La temperatura è di circa 2000°C a 300 km
O2+O=O3
