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Corso d’aggiornamento di Didattica
dell’Astronomia
Aula magna S.M.S. “P. Egidi”
21/05/2009
Relatore: Tommaso Ponziani
Quasi 2500 anni fa, Socrate aveva già riconosciuto il significato profondo
di una possibile visione dall’ alto del nostro Pianeta: ”L’Uomo deve ergersi
sopra la terra e spingersi fino allo strato esterno dell’atmosfera ed oltre,
perché solo da lassù potrà capire il mondo in cui vive.”
Parametri terrestri
Raggio equatoriale: 6.378,388 km
Raggio polare: 6.356,912 km
Schiacciamento polare: 0.0033
Inclinazione asse terrestre: 23,27°
Lunghezza del meridiano: 40.009,152 km
Lunghezza dell'equatore: 40.076.6 km
Massa: 5.976 x 1.0 24 kg
Volume totale: 1.083 x 1012 km3
Densità media: 5.517 g/cm3
Distanza dal Sole:
media:149.597.870 km ( 1 unità astronomica)
massima: 152.000.000 km
minima: 147.000.000 km
Parametri terrestri
Periodo di rivoluzione (anno siderale) : 365d 6h
9m 9s
Periodo di rotazione (giorno siderale): 23h
56m4.09s
Eccentricità orbitale: 0.0167
Obliquità dell’eclittica: 23.44084°
Velocità orbitale media: 29.79 km/s
Velocità di fuga: 11.10km/s
Composizione chimica dell’atmosfera: azoto
(78%) ossigeno (21%), argo (1%), vapor d’acqua,
tracce di altri gas tra i quali anidride carbonica.
Formazione della Terra
Un po’ di storia…
Due ipotesi:
a) Nebulosa primigenia
b) Catastrofi
Al primo gruppo fanno riferimento
-
Cartesio (1644)
-
Kant (1755) :
NebulosacondensazioneSole, Pianeti
-
Laplace (1796) :
Nebulosacontrazione rigonfiamento
equatorialedistacco di
anelliformazione Sole e pianeti secondo
Bode.
Formazione della Terra
Al secondo gruppo appartengono:
-Moulton e Charberlain
Eruzione di gas per il passaggio nelle
vicinanze di un’ altra stella
-Jeans e Jeffreys le due stelle avrebbero
dovuto toccarsi
Essendo non verosimili entrambe si riprese
in considerazione la nebulosa di KantLaplace, con Weizsacker e Kuiper:
Globulo oscuro (1 a.l.)vorticiSole e pianeti
Formazione della Terra
ATTUALMENTE:
Oggi per uno squilibrio gravitazionale,
prodotto dall’esplosione di una supernova
all’interno di una enorme nube di gas e polveri
cosmiche incominciò, poco meno di 4600M.a.
fa, a formarsi un disco con al centro una grossa
bolla, in continua contrazione; nel progressivo
collasso la temperatura andò a crescere fino ad
oltrepassare la soglia di 1 milione di gradi dove
si innescavano le prime reazioni nucleari. Poi
intorno a 4450M.a. fa la stella incominciò a
brillare. Mentre gran parte del materiale della
nebulosa si andava concentrando verso il
centro di rotazione, il resto della polvere e dei
gas si distendeva in un ampio disco, denso e
instabile. All’interno del disco i granuli di
polvere si attiravano reciprocamente e si
incontravano saldandosi in granelli più grossi.
Formazione della Terra
E ANCORA:
I corpi che si formavano crescevano sempre di più con un processo chiamato
accrezione. L’urto di questi corpi faceva si che si rompessero e di nuovo si
ricomponessero sempre più grandi, alcuni o parecchi Km.; presero il nome di
planetesimali. Il vento solare fece evaporare dai planetesimali i componenti
volatili (quelli che fondono ed evaporano già a modeste temperature) e i gas che
li circondavano spingendoli lontano verso la periferia del S. solare dove
alimentavano la formazione dei grandi pianeti gassosi (come Giove).
L’accrezione dei planetesimali proseguì lentamente: saranno necessari 100 M.a.
per arrivare, collisione dopo collisione, alla formazione della terra e degli altri
componenti interni : Mercurio, Venere, Marte e la Luna.
Poco più di 4450 M.a. fa la Terra era formata e la Luna era già fedele compagna
mentre i pianeti interni inanellavano le loro orbite intorno al Sole. In seguito
all’interno del pianeta il Fe cominciò a fondere e ad andare verso il centro,
formando il nucleo, mentre in superficie rimanevano i silicati a formare un
mantello pastoso ma fuso in superficie; poi con il raffreddamento si formò una
prima crosta che subì ancora impatti (fino a 4000 anni fa) che fecero fuoriuscire
la lava e formare la crosta basaltica.
La legge di Titius-Bode
Nel Settecento Johann Daniel Tietz (latinizzato in Titius) scoprì una relazione empirica che permette di
ricavare le distanze dei pianeti dal Sole tramite una semplice sequenza numerica. La relazione fu
successivamente solo divulgata da Bode e prende oggi il nome di legge di Titus-Bode.
La sequenza parte da 0, passa a 3 e raddoppia di volta in volta: 0, 3, 6, 12, 24, 48, 96, 192, 384, 768.
Aggiungendo 4 a ciascun numero e dividendo il risultato per 10, si ottiene la distanza approssimativa
dell’orbita in U. A.
Matematicamente, la serie precedente si esprime con la relazione: d= 0.4+0.3x2n, dove n è un numero che
vale meno infinito per Mercurio, 0 per Venere, 1 per la Terra, 2 per Marte e così via. Le distanze vere dei
pianeti sono bene approssimate fino a Urano (differenza massima del 5%), non per Nettuno e Plutone.
Pianeta
a (U.A.)
Legge di Titus-Bode
Mercurio
0,39
(0+4)/10 = 0,4
Venere
0,72
(3+4)/10 = 0,7
Terra
1,00
(6+4)/10 = 1,0
Marte
1,52
(12+4)/10 = 1,6
Fascia degli asteroidi
2,77
(24+4)/10 = 2,8
Giove
5,20
(48+4)/10 = 5,2
Saturno
9,54
(96+4)/10 = 10,0
Urano
19,18
(192+4)/10 = 19,6
Nettuno
30,06
(384+4)/10 = 38,8
Plutone
39,48
(768+4)/10 = 77,2
Forma e dimensioni
Un po’ di storia…
Anche questa idea più o meno adeguata sulla forma della Terra è stata una lenta
e faticosa conquista dell’intelletto umano.
Babilonesi:
Montagna galleggiante sull’oceano, con una cavità
interna occupata dal regno dei morti.
Cinesi ed Egizi:
Forma quadrangolare con il rispettivo paese situato
al centro di essa
Greci:
Anassimandro (611 - 547 a.C.)
discocilindrosfera
Quest’ultima era un concetto elaborato anche e
soprattutto da Pitagora in relazione alla perfezione
sferica.
Forma e dimensioni
Prove sicure della sfericità:
 Analogia con gli altri pianeti
Sole e Luna (Aristotele)
 L’ombra circolare che la Terra
proietta sulla Luna durante le
eclissi (Aristotele)
 La forma circolare dell’orizzonte
(Cleomede) con raggio crescente
via via che ci si innalza sul livello
del mare (Tolomeo)
 La diversa altezza del Sole e delle
stelle sul piano dell’orizzonte col
variare della latitudine
(Aristotele)
Forma e dimensioni
Prove meno attendibili:
 Navi in avvicinamento alla
costa, visibili prima le vele e
poi lo scafo (Aristotele)
 Viaggi di
circumnavigazione
Forma e dimensioni
Comunque la corretta impostazione della
determinazione della circonferenza terrestre spetta a
Eratostene.
Presupposti:
- che la terra fosse sferica
- che i raggi solari, data la distanza, giungessero
praticamente paralleli ad Alessandria e a Siene
(attuale Assuan), poste sullo stesso meridiano
- che la distanza tra Alessandria e Siene fosse di 5ooo
stadi
- che a mezzodì, nel solstizio d’estate, un’asta infissa
verticalmente nel suolo non proiettava alcuna ombra
a Siene, supposta al Tropico del Cancro,mentre ad
Alessandria proiettava un’ombra che con la
perpendicolare formava un angolo di 7,12°
Dato che α=α, perché angoli corrispondenti, potè
impostare la seguente proporzione
1/50:1= 5000:x  x= 50 * 5000= 250.000
Forma e dimensioni
Considerato che lo stadio egizio era 157 m,
arrivò a calcolare per l’intera circonferenza
una
misura
di
39375
Km,sorprendentemente vicina a quella
calcolata oggi con i mezzi moderni che
risulta essere di 40009 Km. ( da
considerare che Siene ed Alessandria non
erano sullo stesso meridiano, che Siene
non era esattamente al Tropico del Cancro,
che la distanza non era di 5000 stadi e che
a Siene i raggi non erano esattamente
perpendicolari).
Forma e dimensioni
L’idea della sfericità della Terra non fu posta più in discussione fino alla
seconda metà del secolo XVII° con G.D. Cassini (1625 – 1712) dell’Osservatorio
di Parigi, il quale organizzò una spedizione esplorativa nella Guiana francese
per determinare esattamente il meridiano terrestre attraverso la
triangolazione geodetica. In tale spedizione si mise in evidenza che un
orologio a pendolo esatto a Parigi ritardava all’Equatore. In seguito Newton
(1642 – 1726) spiegò l’evento ipotizzando che la rotazione della Terra intorno
al proprio asse generava l’appiattimento dei poli.
Dove l è la lunghezza del pendolo e g l’accelerazione di gravità. Se g
diminuisce, aumenta il periodo del pendolo; questo accade,
appunto, perché all’equatore il raggio terrestre è più ampio.
Forma e dimensioni
La certezza che la Terra è un ellissoide di rotazione schiacciato ai poli fu raggiunta nel
1738. Esso, però, non risulta coincidere perfettamente con la superficie fisica del
Pianeta, cioè con la superficie che separa le terre e i mari dall’atmosfera, né con la
superficie matematica del Pianeta, o geoide, che è la superficie di livello del campo
della gravità coincidente con il livello medio del mare e perpendicolare in ogni suo
punto al filo a piombo.
Le rocce hanno una densità diversa sulla crosta terrestre e la direzione del filo a
piombo si discosta spesso alla perpendicolare alla superficie terrestre in quel punto,
perché è attirato dalla massa rocciosa vicina più densa: perciò la superficie del geoide
e quella dell’ellissoide di rotazione non sempre coincidono (ma la differenza è poca
circa 100 m). Inoltre il Polo Nord disterebbe dal piano equatoriale alcune decine di
metri di più rispetto al Polo Sud, dando leggermente una forma a pera.
Ultima considerazione: anche l’ellissoide si discosta poco dalla sfera: i due diametri
differiscono solo di 43 Km.
Evoluzione della forma della Terra :
Sfera  Ellissoide  Geoide  Peroide
Forma e dimensioni
I valori moderni sia della lunghezza del
meridiano che dell’entità dell’appiattimento
sono stati ottenuti per mezzo di satelliti
geodetici; valgono:
semiasse maggiore 6.378,388 km
semiasse minore 6.356,912 km
meridiano medio 40.009,152 km
appiattimento 1/298,26.
Sempre per mezzo di satelliti geodetici è
stato possibile determinare la forma esatta
della Terra che è irregolare con depressioni e
gibbosità: una figura che rassomiglia un po’
ad una pera, con una gibbosità al polo Nord e
un leggero schiacciamento al Polo Sud.
Nell’immagine a lato, elaborata da dati
ottenuti
dai
satelliti
ESA
per
il
telerilevamento, è rappresentata
la
variazioni di g.
I movimenti della terra
La Terra possiede un moto di rotazione attorno
ad un asse, uno di rivoluzione attorno al Sole,
uno di traslazione, assieme al Sole e a tutto il
sistema solare e uno di rivoluzione, sempre
insieme al sistema solare, attorno al centro
galattico.
Il moto di rotazione avviene attorno ad un asse
inclinato attualmente di 23° 27’ rispetto al
piano nel quale avviene la rivoluzione, cioè il
piano dell’eclittica.
La rotazione terrestre produce l’alternarsi del
dì e della notte, e il moto apparente della sfera
celeste.
La durata del giorno solare, cioè l’intervallo di
tempo tra due passaggi successivi del Sole al
meridiano, non è sempre uguale ma va da un
minimo di 23h 59m 39s ad un massimo di 24h
30s. E’ stato creato un giorno medio che dura
sempre esattamente 24h.
I movimenti della terra
L’asse di rotazione terrestre si mantiene
parallelo a se stesso durante tutto il periodo
della rivoluzione; questo fatto produce il
fenomeno delle stagioni, la diversa lunghezza
del dì e della notte sia alle varie latitudini che
durante l’anno, e il diverso aspetto del cielo
stellato con il passare dei mesi.
La Terra, alla velocità di circa 30 km/s,
rivoluziona attorno al Sole descrivendo
un’ellisse di circa 940 milioni di Km, il cui
piano è detto piano dell’eclittica e la cui
eccentricità piuttosto piccola vale 0.0167.
Il Sole occupa uno dei fuochi dell’ellisse,
quindi, la Terra viene a trovarsi a volte più
vicina e a volte più lontana.
La minima distanza, al perielio, è di 147 milioni di km, la
massima, all’afelio, di 152 milioni di km. La Terra passa per il
perielio il 4 gennaio e per l’afelio il 4 di luglio. La linea che
unisce perielio e afelio si dice linea degli apsidi. Il piano
dell’eclittica è inclinato di 23°27’ rispetto al piano equatoriale. I
punti in cui le due circonferenze si tagliano, si dicono punti
equinoziali, mentre punti solstiziali sono i due punti
dell’eclittica più lontani dall’equatore celeste
Il sistema Terra Sole: le stagioni
Nel suo percorso annuo di rivoluzione
intorno al Sole la Terra si trova a passare
per quattro posizioni fondamentali:
i due equinozi e i due solstizi
Questi quattro punti segnano l’inizio
delle stagioni.
Le stagioni non hanno la stessa durata a
causa dell'eccentricità dell’orbita
terrestre e del fatto che il perielio, in cui
si ha la massima velocità orbitale, capita
attualmente in gennaio.
La stagione più corta e' l'inverno, quella
più lunga l'estate. Naturalmente questo
vale per l’emisfero boreale, nell’emisfero
australe la stagione più corta, al
contrario, è l’estate.
Il sistema Terra Sole: le stagioni
Il Sole culmina allo Zenit sull’equatore
(90 gradi) e lambisce ai poli l'Orizzonte per
24 ore.
Il piano contenente l'Asse Polare e'
perpendicolare alla congiungente TerraSole.
Il circolo di illuminazione passa per i poli e
divide esattamente a metà meridiani e
paralleli: la lunghezza del giorno è uguale
a quella della notte. Inoltre il Sole, in
questo giorno, sorge esattamente ad est,
culmina dopo 6 ore sul meridiano del
luogo e tramonta esattamente ad ovest.
Nell'emisfero Boreale inizia la Primavera,
in quello Australe inizia l'Autunno.
Il sistema Terra Sole: le stagioni
Il Sole si trova in uno dei due suoi punti più
lontani dall'Equatore Celeste, ossia +23°27',
che è le declinazioni massima durante
l'anno.
Nell'Emisfero Boreale e' il giorno più lungo
dell'anno, e inizia l'Estate, nell'Emisfero
Australe e' il giorno più corto dell'anno e
inizia l'inverno.
L'Asse Polare e la congiungente Terra-Sole
appartengono allo stesso piano, e il polo
Nord punta verso il Sole.
Le località sul Tropico del Cancro (lat. 23°27')
hanno il Sole allo zenit a mezzogiorno.
In questo giorno l’intera calotta artica, cioè
la zona posta al di sopra del circolo polare
artico (66°’ di latitudine nord), è
completamente illuminata, e, solo per
questo giorno, lo è per intero anche il
predetto parallelo che la delimita.
Il sistema Terra Sole: le stagioni
Quando la Terra si trova al punto Ω siamo
all’equinozio di autunno.
Il Sole si trova di nuovo sull’equatore e per sei
mesi stazionerà a declinazioni negative.
Nell'Emisfero Boreale inizia l'Autunno, da ora in
poi, per sei mesi, i giorni saranno più corti delle
notti; invece nell’Emisfero Australe le giornate
inizieranno ad allungarsi.
Il piano contenente l'Asse Polare e'
perpendicolare alla congiungente Terra-Sole.
Il circolo di illuminazione passa per i poli e
divide di nuovo a metà meridiani e paralleli: la
lunghezza del giorno è uguale a quella della
notte. Inoltre il Sole, in questo giorno, sorge
esattamente ad est, culmina dopo 6 ore sul
meridiano del luogo e tramonta esattamente ad
ovest come nel solstizio di primavera.
Il sistema Terra Sole: le stagioni
Il Sole raggiunge la declinazione
negativa col massimo valore assoluto
( -23°27‘ ).
L'Asse Polare e' allineato con la
congiungente Terra-Sole, e il Polo Sud
punta verso il Sole.
Le località sul Tropico del Capricorno
( lat. -23°27‘ ) hanno il Sole allo zenit a
mezzogiorno.
Il Sole non tramonta mai sul Circolo
Polare Antartico ( -66°33‘ )
Nell'Emisfero Boreale è il giorno più
corto dell'anno, in quello Australe è il
giorno più lungo.
In questo giorno l’illuminazione è
esattamente opposta
a quella del
solstizio d’estate.
Il sistema Terra Sole: le stagioni
La successione delle stagioni, quindi,
dipende
dalla
diversa
durata
dell’illuminazione
e
dalla
inclinazione con la quale i raggi solari
giungono sulla Terra. Non ha invece
grande
importanza,
per
il
riscaldamento la maggiore o minore
distanza del pianeta dal Sole perché
l’orbita terrestre è quasi circolare e il
Sole assai lontano: la Terra è più
vicina al Sole durante l’inverno
(emisfero boreale, naturalmente) , e
più distante in estate.
Moti millenari della terra
La precessione degli equinozi
La precessione degli equinozi consiste in
un lento spostamento del punto , da est
verso
ovest,
causata
dall’attrazione
gravitazionale del Sole e della Luna, detta
lunisolare. La Terra ruotando su se stessa
con una notevole velocità angolare e
procedendo intorno al Sole, si comporta
come una trottola.
L’attrazione delle masse del Sole e della
Luna,situate sul piano dell’eclittica, agisce
sul rigonfiamento equatoriale terrestre e
provoca una lenta rotazione dell’asse
terrestre in senso orario, cioè in senso
opposto alla rotazione del pianeta. L’asse
terrestre non viene così ad occupare in
tempi
successivi
posizioni
tutte
esattamente parallele fra loro,ma descrive
lentamente una figura doppio - conica
attorno alla perpendicolare all’eclittica,che
si completa in circa 25.800 anni.
Moti millenari della terra
Durante il moto doppio - conico,
l’asse di rotazione cambia
lentamente, ma
progressivamente, il proprio
orientamento e quindi varia
corrispondentemente la
posizione dell’equinozio di
primavera sull’eclittica.
Si verifica così uno spostamento
verso Ovest del punto gamma di
circa 50’’,27 che corrispondono a
20 minuti ogni anno.
Moti millenari della terra
Le conseguenze di questo spostamento
sono che:
Le coordinate assolute delle stelle, che
fanno, appunto, riferimento al punto ,
devono essere aggiornate con regolarità.
L’anno Tropico, intervallo di tempo fra
due equinozi di primavera consecutivi, è
minore dell’anno Siderale, intervallo di
tempo fra due passaggi consecutivi del
Sole in uno stesso punto dell’orbita
rispetto alle stelle fisse. La differenza è di
20 minuti e 23 secondi.
La stella verso la quale punta l’asse di
rotazione terrestre, l’unica stella fissa in
cielo, non è sempre la stessa, addirittura
potrebbe non essercene una.
Moti millenari della terra
ED ANCORA :
Con il passare dei secoli scompaiono
alcune costellazioni visibili, altre, che
non erano visibili prima, appaiono.
Le costellazioni circumpolari non
restano sempre le stesse.
Una stella che sorge in un preciso
punto dell’orizzonte dopo circa 70
anni sorge spostata di un grado.
Il cielo di 4.000 anni fa era un po’
diverso da quello che vediamo oggi.
Movimenti millenari della terra
La nutazione
Alla variazione nell’orientamento dell’asse
terrestre
si
accompagna
una
piccola
oscillazione periodica nella sua inclinazione
(nutazione) provocata dall’attrazione della
Luna che viene a trovarsi ora sopra, ora sotto il
piano dell’eclittica.
Lo scostamento massimo determinato dalla
nutazione è di 9 secondi. Il periodo di tale
fenomeno è di circa 19 anni e durante questo
intervallo di tempo l’asse descrive una piccola
ellisse.
L’effetto combinato dei due moti conici
(precessione e nutazione) porta l’asse terrestre
a muoversi secondo una superficie conica
ondulata.
Moti millenari della terra
L’avanzamento della linea degli apsidi
Apside o abside è una parola derivante dal greco
che significa curvatura o botte. Gli apsidi, in
astronomia, sono il perielio e l’afelio. La linea che li
congiunge è detta linea degli apsidi.
Nell’orbita ellittica della Terra, ma anche di tutti gli
altri pianeti, la linea degli apsidi non si mantiene
ferma rispetto ad un riferimento fisso, ma ruota.
Nel caso della Terra ruota da ovest verso est,
spostandosi di 11,65” l’anno.
Dividendo: 360°/11,65”= 1.296.000”/11,65” = 111.244,63
anni
Il fenomeno viene chiamato anche avanzamento
del perielio, è causato dall’attrazione gravitazionale
solare sul rigonfiamento equatoriale terrestre.
La lenta rotazione dell’orientamento dell’orbita
nello spazio produce il fatto che i pianeti non
ritornano al perielio dopo un giro completo.
Moti millenari della terra
In particolare la Terra ritorna al perielio
un po’ dopo e i punti di massima
vicinanza e lontananza dal Sole
cambiano nel Tempo.
Attualmente la Terra si trova al perielio
il 4 gennaio e all’afelio il 4 luglio.
Poiché il perielio si sposta in senso
opposto allo spostamento del punto ,
di 11.6” l’anno, e il punto  di 50.3”, lo
spostamento del perielio rispetto al
punto  vale: 50.3” + 11.6” = 61.9”
E il suo periodo di rotazione, sempre
rispetto al punto  è 360°/61.9” =
1.296.000/61.9” = 20.937
Che rappresenta la rotazione completa
dell’asse maggiore rispetto al punto
dell’equinozio di primavera. Cioè ogni
21.000 anni circa punto  e perielio
coincidono.
Movimenti millenari della terra
Variazione dell’eccentricità dell’orbita
L’eccentricità dell’orbita terrestre ha
attualmente il valore di: e = 0,01675
( ricordiamo che l’eccentricità di un’orbita
è il rapporto tra la distanza fra i fuochi e
l‘asse maggiore,
nella ellisse: 0<e<1,
nella circonferenza e = 0,
nella parabola e = 1,
nell’iperbole e>1)
Per effetto delle perturbazioni planetarie
questo valore diminuisce di 0,000042 per
secolo.
E’, comunque, un moto oscillatorio: dopo
aver raggiunto un minimo ricomincerà ad
aumentare.
Movimenti millenari della terra
Variazione dell’inclinazione
dell’asse di rotazione
Il valore dell’inclinazione dell’asse di
rotazione terrestre è attualmente di
23°27' rispetto alla verticale;
In 40.000 anni l'inclinazione varia da
un minimo di 21°58' a un massimo di
24°36'.
Questo fenomeno influenza il clima
nelle
diverse
stagioni,
perché
dall'inclinazione dell'asse terrestre
dipende l'angolo di incidenza dei raggi
solari sulla Terra
La teoria di Milankovitch
Milutin Milankovitch, ingegnere e matematico
serbo (1879 – 1958) fu il primo a supporre una
relazione fra le variazioni delle caratteristiche
orbitali della Terra e l’avvicendarsi delle
glaciazioni. Come abbiamo visto l’eccentricità
dell’orbita, l’inclinazione dell’asse di rotazione
terrestre e l’orientamento della stessa rispetto al
punto g variano ciclicamente con periodi di
100.000, 40.000 e 21.000 rispettivamente.
Secondo
Milankovitch
i
vari
effetti
combinandosi provocano effetti climatici
periodici: la Terra attraversa periodi glaciali
della durata di circa 90.000 anni seguiti da
periodi interglaciali di 10.000 – 15.000 anni.
La teoria di Milankovitch
Perché si instauri un periodo glaciale le
migliori condizioni sono estati lunghe e
fresche ed inverni brevi e miti: questo
accade se la Terra si trova nella
condizione di passare all’afelio quando è
estate nell’emisfero boreale, quando la
sua orbita ha alta eccentricità e quando
l’inclinazione dell’asse è minima in modo
che ci sia poca differenza di insolazione
tra estate e inverno.
La teoria di Milankovitch presenta alcune
discrepanze con gli studi più recenti sul
clima del passato, studi effettuati su
carotaggi prelevati dai fondi oceanici. In
effetti, anche a non considerare il fattore
antropico, sono moltissime le variabili
che entrano in gioco nei cambiamenti
climatici
e non tutte perfettamente
conosciute.
Atmosfera terrestre
L’atmosfera terrestre ha una massa di 5.2 x 1018
kg che rappresenta 1 milionesimo della
massa della terraferma e 4 millesimi di
quella degli oceani. L’atmosfera attuale è il
risultato di una evoluzione operata da un
primordiale vento solare, dal mantello fuso
e ricoperto dalla crosta squassata dalle
meteoriti, dai vulcani e dalla attività
organismi viventi.
Possiamo così riassumere:
a) gas primordiali
soprattutto H, He
rapidamente
dispersi,
b) Degassazione (outgassing), continuamente
alimentata anche dall’attività vulcanica He2
- N2 , CO2, H2O, CO, NH3, H2S, H2 eCH4
c) Aggiunta progressiva di ossigeno ad opera
di organismi viventi
ATTUALE COMPOSIZIONE
DELL'ATMOSFERA TERRESTRE
COMPONENTE SIMBOLO % IN VOLUME
AZOTO
N2
78,03
OSSIGENO
O2
20,99
ARGON
AR
0,94
ANIDRIDE
CARBONICA
CO2
0,03
IDROGENO
H2
0,01
NEON
NE
0,0012
Atmosfera terrestre
La sua composizione chimica non varia
con l’altitudine con la sola eccezione
del vapor d’acqua che è assente al di
sopra di 10 km e dell’ozono, O3, che ha
la massima concentrazione tra i 30 e 60
km perché in questa zona sono più
probabili le collisioni tra ossigeno
molecolare O2 e ossigeno atomico O e
perché l’ozono è instabile e si dissocia o
combina a quote più alte o più basse.
L’ozono non è presente in grande
quantità ma è in grado di assorbire
praticamente tutte le radiazioni
ultraviolette, tra 0.2 e 0.3 μm, che
provocano il cancro della pelle. La
quantità di ozono è variabile nel tempo
e cambia con la latitudine.
Atmosfera terrestre
Nell’atmosfera è presente anche, in
piccola
percentuale
l’anidride
carbonica CO2 prodotta dalla materia
vivente,
dal
bruciamento
dei
combustibili fossili e dalle eruzioni
vulcaniche. L’anidride carbonica
produce il così detto “effetto serra”
cioè
trattiene
la
radiazione
infrarossa riemessa dalla Terra.
L’effetto serra fa si che la
temperatura media della Terra sia
intorno ai +14 °C e non – 21° C come
dovrebbe essere per la sua distanza
dal Sole.
Atmosfera terrestre
L’atmosfera è formata da un certo
numero di strati o meglio “gusci”:
Troposfera
Stratosfera
Mesosfera
Termosfera
Esosfera
Magnetosfera
La densità e la pressione diminuiscono
con l’aumentare dell’altezza ma
la
temperatura, invece, come si vede
dall’immagine,
ha
uno
strano
comportamento oscillante e nella
termosfera
cresce
rapidamente
arrivando fino a 900°C perché in questa
zona
le radiazioni solari vengono
assorbite e non riemesse.
Della termosfera fa parte la ionosfera,
contenente ioni ed elettroni, che è in
grado di riflettere alcune frequenze delle
onde radio permettendo così le
telecomunicazioni a grande distanza.
Atmosfera terrestre
La troposfera contiene l’80% della massa
di tutta l’atmosfera.
E’ una zona turbolenta nella quale
avvengono tutti i fenomeni conosciuti:
evaporazione,
condensazione,
precipitazioni. La stratosfera, al contrario,
è molto stabile perché gli strati superiori
sono più caldi di quelli inferiori.
La magnetosfera è la regione nella quale
agisce il campo magnetico terrestre. Ha
una forma asimmetrica schiacciata dalla
parte del Sole, arriva fino ad una distanza
di 10 raggi terrestri, e molto allungata,
fino ad una distanza di 60 raggi terrestri,
dalla
parte
opposta
(foto
della
magnetosfera).
La
magnetosfera
interagisce con il vento solare dando
origine alle aurore polari
Atmosfera terrestre
Immagine di aurora polare.
Il fenomeno, tipico delle
zone ad alta latitudine, è
provocato dal vento solare e
dalla presenza del campo
magnetico terrestre.
Sono
state
fotografate
aurore polari anche su
Giove e Saturno.
E i cosmonauti dall’oblò della loro navicella osservano
ammirati la Terra fluttuare in quel nero infinito. Essa appare
loro come un gioiello bianco e blu, che riescono a
circumnavigare in 90 minuti, un pezzo raro protetto da un
alone sottilissimo e bluastro, quell’involucro di gas che rende
possibile la nostra vita: l’atmosfera.