Scarica Sintesi Scienze Atmosfera e più Appunti in PDF di Scienze della Terra solo su Docsity!
1. Che cos’è l’atmosfera
L’atmosfera è l’involucro gassoso che circonda la Terra e che viene trattenuto dalla forza di gravità. Anche se non ce ne accorgiamo, essa si estende per migliaia di chilometri sopra la superficie terrestre, diventando progressivamente più rarefatta man mano che si sale di quota. La sua presenza è fondamentale per la vita: protegge dagli impatti dei meteoriti, filtra le radiazioni più pericolose provenienti dal Sole, permette la respirazione degli organismi viventi e regola la temperatura del pianeta.
2. Gli strati dell’atmosfera
Troposfera
È lo strato più vicino alla superficie terrestre e ha uno spessore medio di circa 12 km (più sottile ai poli, più spesso all’Equatore). Contiene il 75% della massa totale dell’atmosfera e quasi tutto il vapore acqueo , per questo è qui che avvengono tutti i fenomeni meteorologici: nuvole, pioggia, vento, temporali. La temperatura diminuisce con l’altitudine di circa 0,6 °C ogni 100 metri. Questo accade perché la troposfera si riscalda “dal basso”: la superficie terrestre assorbe la radiazione solare e la riemette sotto forma di calore, riscaldando l’aria a contatto con il suolo.
Stratosfera
Si estende fino a circa 50 km di quota. Qui l’aria è molto più rarefatta e quasi priva di vapore acqueo. La temperatura aumenta con l’altitudine perché tra i 20 e i 60 km si trova lo strato di ozono , che assorbe gran parte delle radiazioni ultraviolette del Sole, riscaldandosi. La presenza dell’ozono è fondamentale: senza di esso, la vita sulla Terra sarebbe esposta a radiazioni UV letali.
Mesosfera
Arriva fino a circa 80 km. Qui i gas sono estremamente rarefatti e aumenta la presenza di ioni (particelle cariche elettricamente). La temperatura torna a diminuire con l’altitudine, raggiungendo valori molto bassi. È lo strato in cui si disintegrano la maggior parte dei meteoriti.
Termosfera
In questo strato la temperatura torna ad aumentare, raggiungendo anche i 1000 °C, perché le particelle assorbono radiazioni solari ad alta energia. La termosfera coincide in gran parte con la ionosfera , una regione ricca di particelle ionizzate che permette la propagazione delle onde radio. Qui si verificano anche le aurore polari , spettacolari fenomeni luminosi dovuti all’interazione tra particelle solari e campo magnetico terrestre.
Esosfera
È lo strato più esterno, dove l’atmosfera sfuma gradualmente nello spazio. Le particelle gassose sono così rarefatte che alcune riescono a sfuggire all’attrazione terrestre. Qui non si può più parlare di atmosfera nel senso tradizionale.
3. La composizione dell’atmosfera
L’aria è una miscela di gas. La sua composizione è relativamente costante nella troposfera e nella stratosfera inferiore.
Composizione dell’aria secca
Azoto (N ): 78%₂ Ossigeno (O ): 21%₂ Argon (Ar): 0,93% Anidride carbonica (CO ): 0,04%₂ Altri gas: 0,03% L’ ossigeno è fondamentale per la respirazione e la combustione, mentre l’ azoto è un gas inerte che stabilizza l’atmosfera.
Il vapore acqueo
Il vapore acqueo non compare nel grafico della composizione perché la sua percentuale varia moltissimo : può andare dallo 0% nei deserti freddi fino al 4% nelle zone tropicali. È però un gas essenziale perché: permette la formazione di nuvole e precipitazioni, contribuisce all’effetto serra naturale, regola il clima attraverso il ciclo dell’acqua.
4. Il riscaldamento dell’atmosfera e l’effetto serra
Il Sole emette energia sotto forma di radiazione elettromagnetica. Una parte di questa radiazione: 1/3 viene riflessa nello spazio da nubi e atmosfera, 1/5 viene assorbita direttamente dall’atmosfera , circa metà raggiunge la superficie terrestre , che la assorbe e la riemette sotto forma di radiazione infrarossa (onde lunghe). Questa radiazione a onde lunghe viene in parte assorbita dai gas serra , che la riemettono in tutte le direzioni, contribuendo a riscaldare la troposfera. Questo processo è chiamato effetto serra naturale ed è indispensabile: senza di esso la temperatura media terrestre sarebbe di –18 °C.
5. I principali gas serra
I gas serra più importanti sono: vapore acqueo (H O)₂ – il più abbondante,
L’inclinazione dei raggi non dipende soltanto dalla latitudine, ma varia anche nel corso dell’anno e della giornata. In estate il Sole raggiunge un’altezza maggiore sull’orizzonte, mentre in inverno rimane più basso, determinando stagioni più fredde. Allo stesso modo, nelle ore centrali del giorno la radiazione è più intensa rispetto al mattino presto o al tardo pomeriggio. Anche la morfologia del territorio influisce: sui versanti montuosi esposti a sud (nell’emisfero boreale) l’irraggiamento è più diretto e prolungato, mentre quelli esposti a nord ricevono meno energia e risultano più freschi. Un altro fattore determinante è l’altitudine. L’atmosfera si riscalda principalmente dal basso, perché la superficie terrestre assorbe la radiazione solare e la riemette sotto forma di calore, che scalda l’aria sovrastante. Salendo di quota, l’aria diventa più rarefatta e trattiene meno calore, perciò la temperatura diminuisce mediamente di circa 0,6 °C ogni 100 metri. Questo fenomeno è evidente nelle zone montane, dove anche in estate le temperature possono essere molto più basse rispetto alle pianure circostanti. La distribuzione delle terre emerse e dei mari rappresenta un ulteriore elemento che modella il clima. Le rocce e i suoli hanno un basso calore specifico: si riscaldano rapidamente quando ricevono radiazione solare, ma si raffreddano altrettanto velocemente quando questa viene meno. L’acqua, invece, possiede un calore specifico molto più elevato e una maggiore trasparenza, che permette ai raggi solari di penetrare in profondità. Inoltre, il continuo rimescolamento delle masse d’acqua distribuisce il calore in modo uniforme. Per questo motivo i mari si riscaldano lentamente, ma mantengono la temperatura più a lungo, esercitando un effetto mitigatore sulle regioni costiere. Le zone interne dei continenti, lontane dall’influenza del mare, presentano invece escursioni termiche molto più marcate. Anche la copertura vegetale svolge un ruolo significativo. Le piante assorbono una parte dell’energia solare per la fotosintesi e ombreggiano il suolo, riducendo la quantità di radiazione che raggiunge direttamente la superficie. Le aree ricche di vegetazione tendono quindi a essere più fresche rispetto alle zone prive di alberi o ricoperte da superfici artificiali. Le città, con il loro asfalto, cemento e traffico, trattengono molto calore e lo rilasciano lentamente, dando origine al fenomeno dell’isola di calore urbana, che rende le temperature cittadine più elevate rispetto alle zone rurali circostanti. il concetto di temperatura media e di escursione termica. La temperatura media giornaliera si ottiene calcolando la media delle misurazioni effettuate nell’arco delle 24 ore; da questa si ricavano le medie mensili e, infine, la media annua. Per rappresentare la distribuzione delle temperature sulla superficie terrestre si utilizzano le isoterme , linee che uniscono punti con la stessa temperatura. L’escursione termica giornaliera , cioè la differenza tra la temperatura massima e quella minima registrate in un giorno, varia molto a seconda della latitudine e delle caratteristiche del territorio. È
maggiore nelle regioni tropicali e desertiche, dove il cielo sereno permette un forte riscaldamento diurno e un rapido raffreddamento notturno, mentre è minima nelle zone polari e nelle regioni marittime, dove l’acqua e le nubi attenuano le variazioni. Proseguendo, affrontiamo il tema dell’inquinamento atmosferico , un problema sempre più rilevante nelle società moderne. L’i nquinamento deriva dall’immissione nell’aria di sostanze nocive prodotte da attività industriali, traffico veicolare, riscaldamenti domestici e processi agricoli. Tra gli inquinanti più diffusi ci sono il biossido di azoto, il biossido di zolfo, l’ozono troposferico e le polveri sottili, come il PM10 e il PM2.5. Queste particelle possono penetrare nelle vie respiratorie e causare gravi problemi di salute. Le mappe che confrontano la concentrazione di biossido di azoto in Italia nel 2019 e nel 2020 mostrano chiaramente come il lockdown dovuto alla pandemia abbia ridotto drasticamente i livelli di inquinamento, evidenziando l’impatto diretto delle attività umane sulla qualità dell’aria. Sintesi:
La temperatura dell’aria: fattori che la influenzano
Inclinazione dei raggi solari
La temperatura dipende dall’angolo con cui i raggi solari colpiscono la superficie:
