L'aria ha un peso. Un litro d'aria, al livello del mare e alla temperatura di 0°c, pesa
esattamente 1,293 grammi, mentre ai limiti esterni dell'atmosfera il suo peso è miliardi
di volte inferiore. Questo perché, essendo l'oceano gassoso che avvolge la Terra
compressibile, l'aria più si trova in alto più è rarefatta. Infatti a 5 km l'aria ha un peso
pari alla metà di quello che ha al livello del mare. La pressione atmosferica viene
definita come la forza (o peso) che, in un dato luogo o in una data superficie, viene
esercitata dalla colonna d'aria sovrastante. L'aria attratta dalla forza di gravità esercita
quindi su tutti gli oggetti, e su tutta la loro superficie, per il principio di Pascal, una
pressione che, al livello del mare, è di circa 1 kg per centimetro quadrato. mGallileo
sfatò la credenza che l'aria non avesse peso ma fu Evangelista Torricelli, un suo
discepolo, ad inventare il barometro a mercurio, il quale consisteva in un tubo di vetro
di 1 cm di diametro e un’altezza pari a 80 cm. Il tubo fu riempito di mercurio e
capovolto in una vaschetta contenente lo stesso metallo liquido. Creandosi nella parte
superiore del tubo il vuoto, fu constatato che il livello del mercurio nel tubo era sceso
fino a 76 cm dal livello del liquido contenuto nella vaschetta. Fu dedotto che il peso
della colonna di mercurio faceva equilibrio alla pressione atmosferica. Oggi la
pressione non si misura più in millimetri. Essendo il millimetro un'unità di
lunghezza, è stato rimpiazzato da un'unità di forza, cioè dal millibar (che è uguale a
1000 dine per cm2). Inoltre, in meteorologia, si fa uso delle isobare, che sono linee che
congiungono punti della Terra aventi stessa pressione.
La temperatura è il calore solare che la Terra immagazzina durante il giorno. La
differenza da luogo a luogo dipende dal diverso riscaldamento della superficie terrestre
con riferimento alla latitudine, all'altitudine e al materiale geologico, alla minore o alla
maggiore vegetazione e alla diversa distribuzione delle terre e delle acque, alla diversa
esposizione al sole e ai venti. Essendo trasparente, l'aria non viene riscaldata
direttamente, ma riceve il calore dalla superficie terrestre. Di giorno, l'aria sarà più
calda sulle terre che sui mari, di notte viceversa. Come per la pressione, anche per la
temperatura si ricorre a delle linee che in questo caso vengono denominate isoterme.
L'aria non è mai completamente secca. Il vapore è fornito dall'acqua contenuta nella
terreferme e nei mari; le piogge poi, restituiscono l'acqua alla superficie. La presenza
dell'acqua nell'atmosfera, sotto forma di nubi, nebbie, precipitazioni è responsabile
delle condizioni del tempo. Per umidità si intende la misura della quantità di vapore
acqueo contenuto in una data porzione dell'atmosfera. Può essere espressa
direttamente riferendosi al numero di grammi di vapore contenuto in un metro cubo
(umidità assoluta) o in un chilogrammi d'aria (umidità specifica) oppure alla quantità
massima che può essere contenuta in un dato volume d'aria (umidità relativa).
Particolare attenzione si deve fare all'umidità relativa, che è il rapporto espresso in
percentuale fra la quantità di vapore acqueo contenuto in un dato volume d'aria e la
quantità massima che potrebbe esservi contenuta alla stessa temperatura, quindi il
livello di saturazione. Infatti essa è importante perché è l'umidità registrata dagli
igrometri, gli strumenti per la misurazione dell'umidità.
La latitudine è un fattore geografico molto importante, indica infatti la distanza di
una località dall’equatore. La temperatura dell'aria sull'equatore è elevata e quasi
sempre costante in tutti i mesi dell'anno, mentre diminuisce sempre più
gradatamente, variando poi da mese a mese, man mano che si giunge ai poli. Questa
è una conseguenza del fatto, a parità di stagione, la radiazione solare incontra la
superficie terrestre con diverse inclinazioni a seconda della latitudine e ha perciò un
minore potere calorifico. Generalmente anche l'umidità e l'evaporazione
diminuiscono passando dall'equatore ai poli. Le precipitazioni si presentano
piuttosto abbondanti sulla fascia equatoriale ove si ha la convergenza dei due alisei.
Sono invece variamente distribuite nell'anno nella fascia compresa tra il 30° ed il 60°
di latitudine (sia Nord che Sud): nella zona cioè che comunemente viene detta
"temperata" e nella quale, per il predominio in tutti i periodi dell'anno di correnti
occidentali, mancano regolari stagioni asciutte. Nelle altre zone terrestri, come quelle
comprese tra il 20° ed il 30° di entrambi gli emisferi o nelle calotte polari, prevale, per
solito, un basso regime pluviometrico.
L'influenza dell'altitudine si manifesta soprattutto con una diminuzione sensibile
della escursione termica diurna, mensile e annua. La diminuzione della
temperatura con la quota (che, in media è di circa 0,56° C per ogni 100 metri di
salita) è di minore entità durante la stagione invernale mentre in quella
primaverile questo divario risulta per solito molto accentuato. Naturalmente ciò
vale per località ubicate su rilievo montuosi non soggetti a venti costanti e
particolari che possono modificare questo andamento.
La presenza di rilievi assume notevole importanza specie nella determinazione dei
climi locali in quanto può provocare variazioni anche marcate nella temperatura e
nell'andamento delle precipitazioni.
Per quanto riguarda la temperatura, si può affermare che le località situate in zone
concave del suolo, in valli o bacini chiusi, mostrano un andamento termico irregolare
con sensibili variazioni di temperatura, mentre le località situate in zone convesse
(come le sommità dei rilievi) mostrano variazioni di temperatura generalmente più
regolari e meno accentuate. Considerando le precipitazioni, poi, si può dire che sui
rilievi esse aumentano con la quota: come regola generale, dal fondovalle alla
montagna, si ha un incremento delle precipitazioni medie annue di circa 50 millimetri
per ogni 100 metri di quota. Va sottolineato infine che la diversa esposizione dei pendii
può determinare piccole zone a clima diversissimo, a seconda che la zona sia ubicata sul
versante rivolto a nord o su quello rivolto a sud: tali differenziazioni climatiche possono
sopravvenire anche in caso di rilievi non molto elevati.
Le grandi distese d'acqua e di terra emersa esplicano i loro effetti soprattutto sui climi
regionali: la ragione del loro influsso climatico sta nella diversa capacità di riscaldarsi e
di raffreddarsi che hanno le due superfici (le terre emerse e le acque). Le terre, infatti, si
riscaldano più delle distese acquee. sia durante il giorno, sia durante la stagione estiva;
viceversa, sia di notte che d'inverno, le terre si raffreddano più velocemente. Il risultato
di questo comportamento disuguale è che le escursioni termiche diurne e annuali sono
più ampie sulla terra, specie nell'interno dei continenti, che non sul mare. I periodi
dell'anno in cui si raggiungono le temperature estreme (valori massimi e minimi
dell’anno) giungono in ritardo rispetto a quanto avviene nell'interno dei continenti. I
climatologi hanno assunto l'escursione annua della temperatura come misura che serve
per misurare la "continentalità" di un clima, costituendone l'effetto più notevole
(tenendo conto, però, anche della latitudine). Per esempio, una zona del continente
europeo si può definire "continentale" o di clima rigido se la differenza della
temperatura media del mese più caldo e quella del mese più freddo è superiore a 20°c
(per esempio Mosca), nel caso in cui risulti compresa tra 10° ed i 20° c, la località viene
catalogata a clima temperato (come Napoli); mentre se l'escursione è inferiore ai 10°c
essa viene classificata come località "marittima" (è il caso di San Diego). L'influenza dei
mari e delle terre influisce anche sulle precipitazioni: esse risultano in genere più
abbondanti sui continenti che sulle fasce costiere dei mari o degli oceani. Rispetto alle
varie zone di uno stesso continente, le maggiori precipitazioni si hanno sulla fascia
occidentale, in quanto più direttamente interessata dalle predominanti correnti
occidentali, umide per la loro provenienza oceanica.
L'influenza delle acque interne varia, a seconda delle loro diverse caratteristiche.
I fiumi, infatti, tendono a mantenere un clima freddo ed umido e, se questo
contribuisce a mitigare il clima durante l'estate, d'inverno esso favorirà formazioni
nebbiose che contribuiranno ad acuire la rigidità del clima. Una temperie si può avere,
nel periodo più freddo, se il corso d'acqua è alimentato da sorgenti provenienti dal
sottosuolo e pertanto più calde dell'aria. In modo diverso, invece, si esplica l'influenza
dei laghi sul clima: le varie caratteristiche dipendono strettamente dal tipo di acqua che
li forma. La superficie di un lago ad acqua dolce, per esempio, non può raggiungere
temperature al di sotto dei 4°c se prima tutta la massa d'acqua che forma il lago non ha
raggiunto questa temperatura: l'inverno, lungo le rive di un lago profondono risulta mai
piuttosto lungo; le città ubicate sulle rive di laghi che non gelano presentano di norma
un clima temperato e dolce. Al contrario, le località che si trovano in prossimità di laghi
che in inverno ghiacciano, hanno un clima notevolmente più crudo.
L'influenza dei laghi salati sul clima risulta diversa a seconda della salinità delle acque,
poiché il congelamento avviene a temperature più basse quanto maggiore è il grado di
salinità. La presenza, in una regione, di un lago salato produce generalmente un clima
molto asciutto e caldo.
