L'IDROSFERA
L'acqua è l'unico liquido organico che esista in condizioni normali a temperature idonee alla vita.
La molecola d'acqua:
La coesione tra le molecole determina un’elevata viscosità e un’elevata tensione superficiale
• l’acqua ha un elevato calore specifico:
1 cal per aumentare di 1 °C la temperatura di 1 g d’acqua (4 volte quello dell’aria, 8 volte quello
dell’acciaio)
• calore latente:
per sciogliere 1 g di ghiaccio: 80 cal; per evaporare 1 g d’acqua: 536 cal
L'acqua sulla terra
volume totale: 1.4 × 109 km3 = 1.4 × 1018m3 massa totale: ~ 1.4 × 1021 kg
• di cui il 97.5% negli oceani, che coprono i 2/3 della superficie terrestre
• le acque dolci rappresentano solo il 2.5% dell’acqua totale
• di queste, più di 2/3 sono intrappolate nei ghiacci
L’acqua è presente sulla terra in tre stati: solido, liquido, gassoso
• a differenza di quello che succede alla maggior parte delle sostanze, la densità del ghiaccio è
minore di quella dell’acqua liquida > il ghiaccio galleggia!
• questo permette la sopravvivenza degli organismi acquatici anche quando la temperatura esterna è
molto bassa.
Il ciclo dell'acqua
Le piante giocano ruolo fondamentale
nel ciclo idrogeologico, assorbendo
l'acqua sotterranea e pompandola verso
l'atmosfera attraverso la traspirazione.
L'energia solare governa il ciclo
idrogeologico facendo evaporare
l'acqua superficiale.
Quando un volume d'aria contiene il
massimo d'acqua che può contenere a
una data temperatura, si dice che ha
raggiunto il suo punto di saturazione.
Precipitazioni
Determinanti per le precipitazioni sono: circolazione
atmosferica (alta e bassa pressione) , venti prevalenti,
prossimità di fonti d'acqua e topografia (che influenza la
circolazione locale dell'aria). Le montagne
contriuiscono alla formazione di precipitazioni e allo
stesso tempo ne ricevono. Nel raffreddarsi, l'aria
raggiunge il punto di saturazione e l'umidità condensa e
precipita sotto forma di pioggia/neve. Il versante
sopravvento di una catena è sempre più umido per gran
parte dell'anno. Per effetto delle precipitazioni, l'aria
risalente diventa più secca e quando supera la cresta e
scende sull'altro versante, la sua pressione aumenta;
l'aria secca si riscalda nel ridiscendere e raramente produce precipitazioni. Il versante sottovento,
con scarse precipitazioni, è detto zona d'ombra di pioggia (rain shadow).
Le zone tropicali sono solitamente desertiche, con scarse precipitazioni mentre quelle equatoriali
sono caratterizzate da forti piogge.
Gli oceani
Gli oceani giocano un ruolo cruciale nel moderare la temperatura terrestre. Si formano veri e propri
flussi di acque a diverse densità, temperature e salinità che determinano le correnti. Il tempo di
permanenza medio dell'acqua nel mare (l'intervallo di tempo che una molecola d'acqua trascorre
circolando in mare prima di evaporare e ripercorrere il ciclo dell'acqua) è pari a 3000 anni circa. Il
rapporto tra stock e flussi dice in quanto tempo l'acqua viene completamente restituita.
Le riserve d'acqua dolce
I ghiacciai, le calotte polari e le nevi comprendono il 90% dell'acqua dolce. La seconda maggiore
riserva è costituita dallle acque sotterranee (20% delle acque dolci): le precipitazioni che non
evaporano scorrono sulla superficie e attraverso un processo detto infiltrazione, penetrano nel suolo
attraverso fratture o rocce permeabili. Gli strati più superficiali del suolo, con sia aria sia accqua,
sono detti zona di areazione, la cui parte superiore si chiama superficie freatica. Gli strati porosi di
sabbia e ghiaia saturi d'acqua si chiamano acquiferi.
Le precipitazioni che non evaporano e non infiltrano nel sottosuolo scorrono sulla superficie e si
dirigono verso il mare (gravità) come fiumi o ruscelli. La misura più appropriata del volume
d'acqua trasportato da un fiume è la sua portata (quantità d'acqua in una sezione fissata in un dato
periodo di tempo). Laghi: depressioni della terraferma che contengono acqua tutto l'anno.
LA CIRCOLAZIONE DEGLI OCEANI
La circolazione complessiva oceanica prende
il nome di termoalina (termo: temperatura,
alina: salinità) poiché tra gli altri fattori,
proprio le differenze di questi fattori
determinano le correnti. Essa lega le correnti
superficiali, essenzialmente causate dai venti
e dalle maree, con quelle profonde.
Questo fenomeno ha anche giocato un ruolo importante nella durata delle ere glaciali. Ai poli
l'acqua proveniente dall'equatore si raffredda e si gela. Quella non gelata resta fredda ed
essenzialmente molto salata perché il ghiaccio è composto solo da acqua dolce. L'acqua fredda e
densa, molto salata, si inabissa nell'Atlantico settentrionale fornendo la spinta al cosiddetto “nastro
trasportatore” delle correnti. Il nastro trasportatore convoglia il calore dall'equatore verso i poli e
innalza le temperature artiche. Flussi di acqua dolce che provengano dalle terre emerse vicine al
Nordatlantico o dallo scioglimento dei ghiacci possono rallentare la circolazione provocando un
raffreddamento dell'emisfero settentrionale.
Il regime dei venti superficiali, la forza di Coriolis e la forma dei continenti sono in grado di
spiegare l'andamento generale delle correnti oceaniche. Gli alisei soffiando verso l'equatore da
oriente accumulano l'acqua dell'Atlantico contro le coste orientali dell'America. L'acqua sul lato
atlantico dell'istmo di Panama è decisamente più alta dell'acqua sul lato pacifico. L'acqua
accumulata sfugge verso nord nell'emisfero boreale e verso sud nell'emisfero australe. In questa
maniera si forma ad esempio la Corrente del Golfo.
La forza di Coriolis continua a deflettere la Corrente del Golfo verso dx così le acque scorrono
lungo le coste occidentali dell'Europa e dell'Africa chiudendoil ciclo. Tra equatore e medie latitudini
tutti i sistemi di correnti sono in senso orario (emisfero boreale) e senso antiorario (australe).
Particolarmente importante è il sistema di correnti
che si sviluppa tra l'Australia e l'America
Meridionale. Gli alisei accumulano acqua più
calda nel Pacifico occidentale tanto che la
superficie del mare è circa mezzo metro più alta
in Indonesia che in Ecuador.
Inoltre nel Pacifico occidentale l'acqua è di circa
8° C più calda che al largo delle coste
sudamericane poiché il sistema di correnti
provoca una risalita delle acque profonde più
fredde specialmente in corrispondenza del Perù.
Poiché le acque profonde sono più ricche di sali nutrienti queste acque sono molto ricche di flora e
di fauna marina. Si trovano qui alcune delle zone più pescose al mondo.
Tuttavia questo sistema di correnti (La Niña) non è molto stabile. Periodicamente possono
svilupparsi condizioni particolari per cui la forza degli alisei diminuisce, le piogge che sono
normalmente sul Pacifico occidentale si spostano verso est e si hanno periodi di siccità in Australia
e in Indonesia, mentre la risalita delle acque fredde al largo del Sud America si attenua portando a
una decisa diminuzione dell'abbondanza degli organismi marini e quindi della pesca.
Queste particolari condizioni si hanno spesso
nel periodo natalizio e per questa ragione il
fenomeno viene chiamato El Niño. Questa
oscillazione è uno dei fenomeni che ha la
maggior rilevanza nel determinare la
meteorologia del nostro globo anche in zone
distanti dall'Oceano Pacifico.
