Scarica L'Atmosfera: Composizione, Strati e Fenomeni e più Schemi e mappe concettuali in PDF di Scienze della Terra solo su Docsity!
L’ATMOSFERA
Atmosfera
Involucro gassoso fondamentale che avvolge la Terra
Coinvolto in Risorsa di O e CO per gli Ciclo dell’acqua esseri viventi Protezione da frammenti Mantenimento di una rocciosi dallo spazio temperatura compatibile con la vita
Alta atmosfera
Non omogenea perché gas si stratificano secondo la densità (azoto molecolare, idrogeno atomico e ossigeno atomico). Gli strati superiori comprimono quelli inferiori con il loro peso, i quali avranno densità maggiore al diminuire della quota.
Bassa atmosfera
Composizione costante perché moti convettivi rimescolano continuamente gas (azoto, ossigeno, gas rari, diossido di carbonio, vapore acqueo, pulviscolo, polveri, inquinanti, ecc…)
Troposfera:
- è lo strato più basso e più denso;
- ospita quasi tutto il vapore acqueo ed è sede delle perturbazioni meteorologiche;
- è più spessa sulla fascia equatoriale e meno sui poli per via della rotazione terrestre;
- la sua temperatura al livello del mare è minore ai poli e maggiore all’Equatore Tropopausa : strato di transizione in cui la temperatura raggiunge il valore minimo. Sede di correnti a getto.
Stratosfera :
- gas più rarefatti ma non diversi da quelli della troposfera.
- vapore acqueo assente
- presente ozono , fondamentale per assorbire la radiazione ultravioletta, dannosa. Ozonosfera : ozono è localizzato in questo strato. Si forma e si dissocia in continuazione.
Processo di formazione dell’ozono aumenta la temperatura: O assorbe radiazioni a maggiore energia Radiazioni scindono molecole biatomiche di ossigeno Una parte degli atomi “liberi” ricostituisce molecole di ossigeno Una parte forma molecole triatomiche di ossigeno Stratopausa : strato di transizione della stratosfera, dove vengono raggiunte le temperature minime. Mesosfera :
- aumento di gas leggeri rispetto ad azoto e ossigeno;
- mancanza di gas come l’ozono, che assorbono le radiazioni più energetiche, fa si che la temperatura diminuisca con l’altezza Mesopausa : strato di transizione della mesosfera, dove vengono raggiunte le temperature minime. Nella mesosfera avvengono alcuni fenomeni come gli sprites, al di sopra dei temprali e dovuti all’attività elettrica di questi ultimi, sembrano meduse nel cielo.
Termosfera :
- gas leggeri (elio e idrogeno):
- temperatura influenzata unicamente dall’energia solare;
- temperatura di circa 1000°C ma si riferisce all’energia cinetica delle particelle: il calore si trasferisce con gli urti, ma la densità di questo strato è tale che non si verificano tanti urti, quindi non vi è trasferimento di calore; Ionosfera : fascia che interessa termosfera e parte della mesosfera dove le radiazioni solari ad alta frequenza (raggi X e ultravioletti) provocano la ionizzazione (trasformazione delle molecole in ioni) dei gas atmosferici. Aurore polari : derivano dalla luminescenza di alcuni gas e dall’inclinazione degli angoli con cui vengono colpiti.
Esosfera:
- temperatura raggiunge 2000°C ma stesso discorso di prima;
- densità raggiunge valori minimi;
- le particelle non risentono dell’attrazione gravitazionale e della rotazione terrestre;
- sfuma gradualmente nello spazio, per cui non si può definire il limite dell’atmosfera.
L’effetto serra I raggi costituiti da onde elettromagnetiche a lunghezza d’onda corta (alta frequenza) penetrano facilmente nell’atmosfera Vengono assorbiti e convertiti in calore Calore dissipato sotto forma di raggi a lunghezza d’onda lunga (bassa frequenza) Atmosfera si comporta come la copertura in vetro di una serra Si lascia attraversare dalle onde corte Intercetta le onde lunge rinviandole verso la superficie L’ effetto serra e l’assorbimento del calore da parte delle acque oceaniche permettono di mantenere una temperatura compatibile con lo sviluppo delle forme di vita. Negli ultimi anni, gli scienziati hanno rilevato un riscaldamento piuttosto rapido del pianeta dovuto a un eccesso di gas serra. L’inquinamento atmosferico Inquinanti primari : diossido di zolfo SO , ossidi di azoto, CO , CO estremamente tossico perché si combina con l’emoglobina inibendone la funzione di trasporto dell’ossigeno, idrocarburi incombusti, piombo, amianto, ecc… Inquinanti secondari : derivano dai primari per mezzo di reazioni chimiche (es. Acido solforico H2SO4) Inquinanti particellari : derivano da processi di combustione o da attività industriali. Spesso formano aerosol, sistemi costituiti da particelle solide o liquide disperse in un mezzo gassoso. Particolato : particelle solide nell’atmosfera (ceneri, fibre, metalli, fuliggine)…
- Particolato grossolano : ha diametro maggiore e non entra nell’apparato respiratorio;
- polveri sottili : sono piccole e possono penetrare nell’apparato respiratorio.
L’inversione termica Inversione termica Formazione di celle convettive non possibile Di solito l’aria che viene a contatto con il suolo, più caldo, la scalda a sua volta Formazione di celle convettive che mantengono costante e negativo il gradiente termico Anomalie nel gradiente termico Inversione termica in quota L’aria negli strati più esterni sprofonda se più densa Venendo compressa la sua temperatura aumenta L’aria sprofonda fino a stazionarsi “galleggiando” ad un’altitudine relativa alla sua densità Inversione termica al suolo Favorita nel periodo invernale perché I raggi del sole (a seconda del periodo e delle latitudini) incidono con angoli diversi superfici diverse Questo incide sul numero di radiazioni che vengono riflesse e rifratte Solo le radiazioni rifratte trasferiscono calore al suolo e quindi all’aria ad esso adiacente. D’inverno il Sole compie una traiettoria più bassa nel cielo, dunque l’angolo di incidenza diminuisce aumentando la riflessione Il ridotto numero di ore di luce fa si che venga assorbito meno calore, che ha invece più tempo per dissiparsi Le celle convettive permettono il riciclo dell’aria, dunque in loro assenza si creano zone stazionare dove lo smog rimane intrappolato finché non tornano ad esserci le celle.
I venti I venti sono masse d’aria in movimento che si spostano, parallelamente alla superficie terrestre, da zone ad alta pressione (anticicloniche) verso zone a bassa pressione (cicloniche) In una zona anticiclonica l’aria è più densa e tende a scendere di quota e a dirigersi verso le zone cicloniche, dove al contrario l’aria è meno densa e tende a salire Si forma una depressione, che viene colmata dall’arrivo di aria “nuova” dalle zone anticicloniche circostanti Venti planetari Si muovono su grande scala in direzioni fisse Venti regionali periodici Modificano la loro direzione in base alla stagione Venti locali variabili Invertono la loro direzione nel corso della giornata Fattori che influenzano la direzione del vento Gradiente barico Il vento dovrebbe muoversi perpendicolarmente alle isobare Effetto di Coriolis Poiché la Terra ruota su se stessa da ovest verso est, i punti all’equatore si muovono più velocemente rispetto ai poli. Quando un corpo si sposta in linea retta, la differenza di velocità tra le varie latitudini fa sì che il suo percorso venga deviato Nell’emisfero nord, la deviazione è verso destra rispetto alla direzione del moto Nell’emisfero sud, la deviazione è verso sinistra Attrito con il suolo È massimo per i venti che spirano in prossimità della superficie terrestre e si annulla intorno ai 1000 m. Il vento a bassa quota è anche influenzato dalla conformazione del territorio Montagne deviano e lo costringono a salire di quota Le valli incanalano il flusso Le irregolarità provocano turbolenze
Venti polari : sono venti freddi che convergono nelle zone di basse pressioni subpolari dalle zone di alte pressioni polari. Intorno ai 25-30° vi sono due fasce di alte pressioni subtropicali , da cui spirano gli alisei e i venti occidentali. Alisei : sono diretti verso la zona delle basse pressioni equatoriali e spirano tutto l’anno. Per effetto di Coriolis non si muovono lungo i meridiani. Venti occidentali : sono diretti verso le due zone di basse pressioni subpolari.
Modello dinamico Il motore della circolazione in quota è il diverso spessore della troposfera alle diverse latitudini Pressione nella zona equatoriale è maggiore di quella sulle calotte polari L’aria si muove dall’Equatore verso i poli, ma per l’effetto Coriolis viene deviata e forma le correnti occidentali. Tra le correnti occidentali vi è una fascia di correnti orientali. Le correnti occidentali raggiungono la massima intensità alle medie latitudini e prendono il nome di correnti a getto , larghi centinaia di km e con qualche km di spessore. Correnti a getto del fronte polare È irregolare Correnti a getto subtropicale Hanno una traiettoria rettilinea, abbastanza regolare. Quando questa corrente scende di latitudine arriva aria fredda dal nord (anticiclone delle Azzorre). È infatti responsabile del clima invernale da noi. Questa regolarità spiega perché le zone di basse pressioni all’Equatore sono stabili Questa irregolarità spiega perché nelle zone polari vi è un’alternarsi di zone di basse/alte pressioni Alta troposfera
I venti periodici
Monsoni
Venti regionali a carattere periodico stagionale In estate l’aria sul continente si riscalda Si crea bassa pressione che richiama le masse d’aria dall’area di alta pressione oceanica I monsoni estivi, carichi di umidità perché provenienti dall’oceano, scaricano piogge sulla costa occidentale dell’India e sull’Indocina (spirano dall’oceano Indiano verso il continente asiatico) In inverno si crea una zona di bassa pressione sull’oceano Siccome i continenti si raffreddano più velocemente delle acque oceaniche, i monsoni invernali spirano dal continente verso l’oceano e sono freddi e secchi
Brezze costiere
Venti periodici locali che spirano tra il mare e la costa invertendo la direzione con ritmo giornaliero Durante il dì territorio costiero si riscalda più delle acque circostanti L’aria che si staziona su di esso tende a salire in quota Si crea una situazione di bassa pressione che richiama aria dal mare ( brezza di mare ) Di notte il mare si raffredda più lentamente delle rocce ed è quindi più caldo rispetto al territorio circostante Sopra di esso si crea una zona di bassa pressione che provoca un flusso d’aria dalla costa verso il mare ( brezza di terra ) Venti locali del Mediterraneo Scirocco nel sud Bora nel Friuli (^) Tramontana da nord Maestrale in Toscana
Condensazione e brinamento Rugiada Minuscole gocce d’acqua che si formano in presenza di elevata umidità Quando ad una giornata calda segue una notte a cielo sereno, senza nuvole, il suolo disperde una grande quantità di calore Il suolo si raffredda e il vapore acqueo vicino al terreno condensa Brina Costituita da cristalli di ghiaccio, si forma in seguito al congelamento della rugiada Nebbia Costituita da goccioline sospese nell’aria Il vapore acqueo a contatto con il terreno aderisce al pulviscolo Il vapore vicino al suolo condensa Nubi Goccioline sospese nell’aria in quota L’aria è costretta a risalire perché riscaldata dal suolo Condensazione di vapore acqueo presente in una massa d’aria in risalita L’aria può risalire per diversi motivi L’aria incontra una montagna e sale lungo il versante Una massa d’aria fredda si incunea sotto quella più calda, sollevandola
Le precipitazioni Le gocce d’acqua subiscono l’attrazione gravitazionale della Terra Le correnti ascensionali spesso presenti nelle nubi tendono a riportarle su, ecco perché possono persistere anche per giorni Le gocce possono aumentare di dimensioni e cadere rapidamente Pioggia Si forma per via di goccioline di dimensioni diverse Le più grandi, per gravità cadono verso il basso, aggregando a sé quelle più piccole Neve Se la nube ha un elevato sviluppo verticale si formano aghetti di ghiaccio intorno al quale il vapore acqueo brina I piccoli cristalli cominciano a precipitare, aggregandosi tra loro e formando fiocchi di neve I cristalli si fondono e scende pioggia Grandine Chicchi di ghiaccio di dimensioni variabili Nella parte superiore e più fredda del cumulonembo si depositano, intorno ad un aghetto di ghiaccio, il primo strato di ghiaccio ricco d’aria e perciò opaco e lattescente Il cubetto accresce di peso e si forma un secondo strato nelle zone più basse e calde della nube, più trasparente perché meno ricco d’aria Le correnti ascensionali tipiche dei temporali possono riportare in alto il chicco, dove accresce ancora fino a raggiungere una massa tale da precipitare
Tornado Sono fenomeni di piccole dimensioni e breve durata ma molto violenti Trombe d’aria (in Italia prendono questo nome) Uno strato d’aria fredda si trova sopra uno strato di aria calda a contatto con il suolo Gradiente barico che si crea viene riequilibrato dall’istantanea risalita di aria calda, dal moto vorticoso e provocato dalla forza di Coriolis Le potenti correnti ascensionali possono sollevare oggetti esantissimi e i piccoli oggetti diventano invece potenziali proiettili Al centro del tornado la pressione è così bassa che, quando investe un’edificio, può provocare l’esplosione Trombe marine Enorme quantità di acqua in sospensione Al momento della disgregazione scende una pioggia torrenziale
Zona frontale Zona in cui due masse d’aria con diverse caratteristiche si incontrano formando fasce di transizione dove temperatura e umidità variano rapidamente Fronte freddo Una massa d’aria fredda (più densa) si incunea sotto una massa d’aria calda che era già presente ed è quindi costretta a sollevarsi quasi verticalmente Il vapore acqueo in essa contenuto condensa in nubi cumuliformi, che a loro volta generano precipitazioni Temperatura al suolo fredda Fronte caldo Una massa d’aria calda in avanzamento incontra una massa d’aria fredda, ma essendo meno densa non la scalza ma sale con una certa pendenza Temperatura al suolo calda Formazione di nubi abbastanza estese con possibili precipitazioni leggere Fronte occluso Un fronte freddo raggiunge un fronte più caldo e più lento, incuneandosi sotto di esso e spingendolo verso l’alto Condizioni meteorologiche varabili Cicloni extratropicali Di solito si formano sugli oceani in seguito all’incontro di masse d’aria calde tropicali e masse fredde polari Le correnti di aria fredda e quelle calde sono parallele lungo un fronte stazionario Nel fronte si produce un’ondulazione che si amplia fino a diventare una saccatura Si formano contemporaneamente un fronte freddo e uno caldo, assumono un movimento rotatorio antiorario (per la forza di Coriolis) Si formano lungo le superfici frontali sistemi nuvolosi che si spostano e provocano cambiamenti meteorologici anche nelle regioni attraversate Inizia a formarsi un fronte occluso e si scaricano gli ultimi residui di umidità Le masse d’aria perdono movimento rotatorio finché il fronte occluso non diventa stazionario
