Atmosfera

Cristina Cavazzuti, Laura Gandola,
Roberto Odone
Terra, acqua, aria
Capitolo 6. Atmosfera: l’aria e i suoi
movimenti
1. Le proprietà fisiche dell’aria
2. La temperatura dell’aria e l’effetto serra
3. La pressione dell’aria e le carte del tempo
4. Il movimento delle masse d’aria e la
classificazione dei venti
5. L’azione del vento e il passaggio eolico
Cavazzuti, Gandola, Odone Terra, acqua, aria © Zanichelli editore 2014
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1. L’atmosfera circonda e protegge
la superficie terrestre
L’ atmosfera è l’involucro aeriforme che circonda la Terra
ed è essenziale per la vita sul nostro pianeta perché
• contiene la riserva di ossigeno necessaria alla maggior
parte degli organismi per respirare e compiere le
fondamentali funzioni vitali;
• filtra i raggi del Sole impedendo ad alcune radiazioni
nocive di raggiungere la superficie terrestre;
• ci protegge da eventuali impatti di meteoriti provenienti
dallo spazio.
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2. L’atmosfera viene suddivisa in
cinque fasce
Circa il 50% dell’aria presente sul nostro pianeta è
concentrato nei primi 5 km di altitudine e il 90% non supera
i 16 km; oltre questa quota, l’aria si fa sempre più rarefatta.
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2. L’atmosfera viene suddivisa in
cinque fasce
L’atmosfera ha caratteristiche diverse mano a mano che ci
si allontana dalla superficie della Terra. Si possono
distinguere cinque zone concentriche.
• La troposfera ha uno spessore medio di circa 10 km. In
essa avvengono tutti i fenomeni meteorologici.
• La stratosfera è la fascia che circonda la Terra fino a
un’altezza di 50 km. Al suo interno è presento uno strato
di ozono che filtra i raggi ultravioletti provenienti dal Sole.
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2. L’atmosfera viene suddivisa in
cinque fasce
• La mesosfera circonda la Terra fino a un’altezza di circa
80 km.
• La termosfera si trova tra gli 80 e i 600 km di altitudine;
è la fascia di atmosfera in cui si verificano le aurore
polari.
• L’esosfera è la fascia più esterna dell’atmosfera: si
estende oltre i 600 km di altitudine.
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2. L’atmosfera viene suddivisa in
cinque fasce
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3. La composizione attuale della
troposfera è diversa da quella
dell’attuale atmosfera primitiva
La composizione della troposfera è un
miscuglio di azoto (78,09%), ossigeno
(20,94%), anidride carbonica (0,03%) e una
piccola percentuale di altri gas.
L’aria contiene anche particelle solide
trasportate dal vento e quantità variabili di
vapore acqueo.
Gli scienziati ritengono che l’atmosfera primitiva fosse priva
di ossigeno.
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4. La temperatura dell’aria dipende
dall’altitudine e da altri fattori
geografici
La temperatura dell’aria dipende
innanzitutto dall’altitudine: poiché
l’aria si scalda dal basso, più ci si
allontana dalla superficie terrestre,
più la temperatura scende.
La diminuzione di temperatura in
rapporto all’altitudine è detto
gradiente termico verticale.
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4. La temperatura dell’aria dipende
dall’altitudine e da altri fattori
geografici
A parità di altitudine la
temperatura dell’aria diminuisce
con l’aumentare della distanza
dall’Equatore. Un altro fattore
che influenza la temperatura
dell’aria è la distribuzione delle
terre emerse e delle masse
d’acqua dolce e marina.
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5. La temperatura locale dell’aria
varia sia nel corso della giornata
sia nel corso dei mesi
In prossimità del suolo la temperatura dell’aria subisce
notevoli variazioni giornaliere regolari dovute al variare
dell’altezza del Sole sull’orizzonte.
La temperatura massima dell’aria viene raggiunta quando
l’energia ricevuta dal Sole è pari a quella emessa dal suolo.
La differenza tra la temperatura massima e la minima
registrate in uno stesso giorno è chiamata escursione
termica diurna. L’escursione termica riferita ad un anno è
detta escursione termica annua.
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6. I gas serra contribuiscono a
regolare la temperatura sulla Terra
Se nell’atmosfera non ci fossero i gas serra, di cui il vapore
acqueo rappresenta il componente principale, la superficie
del nostro pianeta sarebbe troppo fredda per la vita.
L’insieme di questi gas è in grado di ostacolare
l’allontanamento dalla superficie terrestre di parte delle
radiazioni termiche a onda lunga emesse dal suolo riscaldato
dal Sole (radiazioni infrarosse) e di intrappolare il calore in
prossimità della superficie terrestre.
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6. I gas serra contribuiscono a
regolare la temperatura sulla Terra
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7. L’aumento della concentrazione
dei gas serra fa innalzare la
temperatura dell’atmosfera
L’equilibrio tra i livelli di anidride carbonica, di vapore acqueo e
degli ossidi di azoto dipende da processi naturali di riciclaggio
di sostanze come il carbonio, l’azoto e l’acqua.
Tuttavia, negli ultimi due secoli l’immissione di anidride
carbonica è aumentata enormemente a causa dei processi di
combustione dovuti alle attività umane. Tra le conseguenze di
questo riscaldamento globale o global warming si prevedono
importanti cambiamenti climatici e la parziale fusione dei
ghiacci delle calotte polari.
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7. L’aumento della concentrazione
dei gas serra fa innalzare la
temperatura dell’atmosfera
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7. L’aumento della concentrazione
dei gas serra fa innalzare la
temperatura dell’atmosfera
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8. La pressione dell’aria varia al
variare dell’altitudine
L’aria che costituisce l’atmosfera ha un
certo peso e, quindi, esercita sulla
superficie terrestre una pressione detta
pressione atmosferica.
Nel 1643 Evangelista Torricelli osservò
sperimentalmente che la pressione
dell’aria è equivalente a quella esercitata
da un colonnina di mercurio con sezione
di un centimetro quadrato e alta 760 mm.
Questo valore (760mHg) è chiamato
atmosfera (atm).
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8. La pressione dell’aria varia al
variare dell’altitudine
L’unità di misura della pressione è il pascal: 1 pascal (Pa)
corrisponde alla pressione esercitata dalla forza di 1 newton
(N) su una superficie di 1 m2.
Ogni punto della superficie
terrestre è sottoposto a una
pressione che dipende dal peso
della colonna d’aria
sovrastante; pertanto la
pressione atmosferica varia con
l’altitudine.
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5. La pressione atmosferica
dipende anche dalla temperatura
dell’aria e dalla sua umidità
La densità dell’aria dipende
dalla temperatura. L’aria
calda, a parità di volume,
pesa meno dell’aria fredda
ed esercita una pressione
minore sulla superficie
terrestre.
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5. La pressione atmosferica
dipende anche dalla temperatura
dell’aria e dalla sua umidità
Il grado di umidità dell’aria è
in stretta relazione con la
sua pressione. L’aria umida
è più leggera dell’aria secca
perché il vapore acqueo è
più leggero sia dell’azoto sia
dell’ossigeno.
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10. Le carte del tempo si
costruiscono in base ai valori delle
pressioni atmosferiche
La meteorologia è la scienza che studia i processi che hanno
luogo nell’atmosfera e le loro influenze sul clima. Per ottenere
un riscontro visivo si costruiscono le carte del tempo.
Unendo tutti i punti che
presentano la stessa
pressione atmosferica si
ottengono delle linee curve
chiuse, concentriche dette
isobare.
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10. Le carte del tempo si
costruiscono in base ai valori delle
pressioni atmosferiche
Una zona in cui le isobare hanno valori crescenti dal centro alla
periferia è chiamata area ciclonica e sulla carta è segnata con
la lettera B (bassa pressione).
Se invece le isobare hanno
valori più alti al centro che
alla periferia, l’area è detta
anticiclonica e si indica con
la lettera A (alta pressione).
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11. I movimenti delle masse d’aria
sono dovuti a differenze di pressione
atmosferica
L’aria che sovrasta zone diverse si trova in condizioni di
pressioni differenti; tale situazione determina il movimento di
masse d’aria che chiamiamo vento.
Le differenze di
pressione responsabili
dei movimenti di masse
d’aria sono dette
gradienti barici o
gradienti di pressione.
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12. Un gradiente barico può essere
determinato da temperature differenti
La brezze marine sono dovute al gradiente barico, ossia alla
differenza di pressione che si determina tra la massa d’aria
che si trova sopra il mare e quella che si trova sopra la
terraferma.
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13. La teoria delle celle convettive
spiega i movimenti delle masse d’aria
su scala mondiale
I movimenti di
masse d’aria che
salgono
raffreddandosi per
poi scendere altrove
compiono un ciclo,
che viene chiamato
cella convettiva.
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14. I venti possono essere classificati
in base alla loro direzione e alla loro
intensità
I venti possono essere classificati in base al loro comportamento
nel corso dell’anno:
• costanti: spirano sempre nella stessa
direzione e nello stesso verso sono
provocati da dislivelli di pressione
atmosferica generati dalla diversa
distribuzione dell’energia solare. Un
esempio è costituito dagli alisei.
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14. I venti possono essere classificati
in base alla loro direzione e alla loro
intensità
• periodici: i monsoni sono venti periodici originati
dall’inversione stagionale delle zone di alta e bassa
pressione sull’oceano e sul continente.
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14. I venti possono essere classificati
in base alla loro direzione e alla loro
intensità
• variabili: sono dovuti a movimenti di masse d’aria a scala
locale generati dalla diversa morfologia della superficie
terrestre, come per esempio le brezze di ghiacciaio.
Un’altra classificazione prende
in considerazione la loro
intensità. La velocità del vento
si misura con uno strumento
chiamato anemometro.
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15. Il vento trasporta le particelle
solide di diverse dimensioni
Quando in una zona arida soffia un vento forte, il prelievo e il
trasporto di particelle, dette nel loro complesso deflazione,
avvengono secondo tre diverse modalità:
• rotolamento;
• saltellamento;
• sospensione.
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13. L’azione erosiva del vento è
dovuta alle particelle di sabbia
trasportate che poi si depositano
Quando le particelle trasportate dal vento colpiscono rocce
compatte o materiali a grana grossolana, esercitano su di
essi una forte azione abrasiva chiamata corrasione eolica.
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13. L’azione erosiva del vento è
dovuta alle particelle di sabbia
trasportate che poi si depositano
Le forme di deposito eolico sono caratterizzate da una
granulometria molto omogenea dei sedimenti; in base alle
dimensioni delle particelle si distinguono in:
• dune: sono formate dalle particelle più grossolane. Si
possono formare nei deserti sabbiosi (dune continentali) o
lungo le coste (dune costiere).
• löss: è formato dal materiale più sottile della sabbia e viene
trasportato dal vento in sospensione a grandi altezze e per
lunghe distanze; quando si deposita tende a
coprire aree molto vaste.
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13. L’azione erosiva del vento è
dovuta alle particelle di sabbia
trasportate che poi si depositano
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