l` atmosfera terrestre

L’ ATMOSFERA TERRESTRE
Tra tutti i pianeti del Sistema Solare la Terra è l'unico a possedere un'atmosfera ricca di ossigeno e
di azoto, elementi fondamentali per consentire la presenza della vita in tutte le sue forme, animali e
vegetali. L'atmosfera svolge anche un ruolo essenziale per garantire la protezione della vita: essa
costituisce infatti uno schermo estremamente efficiente per assorbire le radiazioni ultraviolette e per
il flusso di particelle provenienti dal Sole, che altrimenti la distruggerebbero quasi immediatamente.
L'atmosfera protegge inoltre la superficie terrestre dall'impatto delle meteoriti che, a eccezione di
alcune di dimensioni particolarmente rilevanti, si disintegrano per l'attrito con gli strati superiori.
L'atmosfera svolge anche un ruolo molto rilevante nella definizione della morfologia della
superficie terrestre: i moti, i fenomeni meteorologici, le reazioni chimiche che hanno luogo nella
bassa atmosfera costituiscono una delle cause più importanti delle continue trasformazioni della
litosfera e della idrosfera. L'atmosfera interviene infatti in modo quasi esclusivo nei processi di
erosione e di sedimentazione oltreché nel ciclo dell'acqua.
Composizione dell’ atmosfera
Lo strato di atmosfera che circonda la Terra è estremamente sottile. Se si considera solo la parte più
densa che giunge sino a circa 60 km al di sopra della superficie terrestre, si ha uno spessore che è
pari a solo un centesimo del raggio terrestre all'equatore, che è di 6.378 km. In realtà, non si può
definire un vero e proprio limite superiore dell'atmosfera, ma solo una regione di transizione in cui
essa si confonde con lo spazio interplanetario. La composizione chimica e le caratteristiche fisiche
dell'atmosfera variano secondo la quota. La composizione dell'atmosfera tra il suolo e 10-12 km può
però considerarsi pressoché costante e formata da un miscuglio di gas tra i quali dominano
nettamente l'azoto e l' ossigeno. Nell'atmosfera, in prossimità del suolo, sono pure presenti in tracce
di poche parti per miliardo in volume: ossido di carbonio CO (190 ppb), ozono O ³ (40 ppb),
ammoniaca NH³ (4 ppb), biossido di azoto NO² (1 ppb), anidride solforosa SO² (1 ppb), cloro l² (0,6
ppb), ossido di azoto NO (0,5 ppb), solfuro di idrogeno H²S (0,05 ppb), iodio I² (0,01 ppb). Le loro
concentrazioni possono subire fortissime variazioni in ragione dell'inquinamento atmosferico.
L’ atmosfera è suddivisa in strati concentrici, disomogenei per temperatura e densità::
TROPOSFERA (0 - 14 Km): la parte più densa dell'atmosfera, sede della maggior parte dei
fenomeni
meteorologici;
la
temperatura
decresce
con
l'altezza
STRATOSFERA (14 - 60 km): contiene lo strato di ozono; la temperatura cresce con l'altezza
MESOSFERA (60 - 90 km): il gas diventa molto più rarefatto; la temperatura decresce con
l'altezza
IONOSFERA (fino a 4-500 km): é ricca di particelle ionizzate; questo strato filtra la radiazione
solare, lasciando passare soltanto certe bande spettrali, come quella ottica o radio, ed è sede delle
aurore
polari
ESOSFERA (dai 4-500 km in su): è la parte meno conosciuta della nostra atmosfera, dove essa
decresce in densità fino a perdersi nello spazio
Immagine presa da.http://www.pd.astro.it/urania/schede/atmosfera.html
Pressione atmosferica
L’aria che ci circonda pesa, anche se non ce ne accorgiamo. Il peso dell’aria esercita una pressione
sulla superficie terrestre, cioè la spinge. Questa pressione si chiama pressione atmosferica.
La pressione dell’aria non è sempre uguale: cambia quando cambiano la temperatura e l’altitudine.
La pressione atmosferica diminuisce se aumenta l’altitudine. Su un’alta montagna, per esempio, la
pressione atmosferica è più bassa rispetto alla pressione atmosferica che c’è sulla riva del mare.
Sulla montagna, infatti, lo strato di atmosfera è più sottile e quindi c’è minore quantità di atmosfera
che spinge sulla Terra.
Hai mai ascoltato le previsioni del tempo alla televisione?
I meteorologi sono gli studiosi del tempo atmosferico e registrano su mappe particolari le variazioni
della pressione atmosferica nelle varie località. Se la pressione atmosferica è bassa, il tempo è
spesso umido e nuvoloso; se è alta, invece, ci sono poche nuvole e il cielo di solito è sereno. Per
misurare i cambiamenti della pressione atmosferica si utilizza uno strumento specifico: il barometro
Per essere più precisi si definisce pressione atmosferica il peso esercitato sull'unità di superficie
dalla
colonna
d'aria
al
di
sopra
del
punto
che
si
considera.
Al livello del mare, si assume come pressione normale il valore di 1033 kg/cm², equivalente al peso
di una colonna di mercurio alta 760 mm e agente su un cm² di superficie. La pressione atmosferica
viene generalmente misurata in millimetri di mercurio o millibar. Un millibar (mb) è un millesimo
di bar. Un bar è la pressione esercitata da 750,06 mm di mercurio (mmHg) alla temperatura di 0°C
(760 mm di mercurio corrispondono a 1.013 millibar). La pressione atmosferica è un importante
fattore che influenza l'andamento del tempo meteorologico e che svolge pure un ruolo nella sua
previsione.
L’altitudine: è altezza del terreno rispetto al livello del mare.
Umidità
Per umidità atmosferica s'intende la quantità di vapore acqueo contenuto nell'aria e che
proviene dall'evaporazione dell'acqua dalla superficie terrestre per azione della radiazione solare e
anche, in piccole quantità, dalla traspirazione delle piante.
Il vapore acqueo ha un ruolo importantissimo nell'atmosfera, perché, come vedremo in seguito,
dalla sua condensazione si formano le nubi, la nebbia e hanno origine le precipitazioni. Il vapore
acqueo contenuto nell'atmosfera può essere espresso come umidità assoluta e umidità relativa.
L'umidità assoluta indica i grammi di vapore acqueo contenuti in 1 metro cubo di aria.
L'umidità relativa (UR) rappresenta il rapporto percentuale tra la quantità effettiva di vapore
acqueo presente nell'aria e la massima quantità che, alla medesima temperatura, sarebbe necessaria
perché l'aria fosse satura di vapore acqueo. Infatti, per ogni valore di temperatura dell'aria, esiste
una quantità massima di vapore acqueo che può essere contenuta allo stato aeriforme: superata
questa quantità, il resto del vapore acqueo condensa in goccioline di acqua allo stato liquido o,
se la temperatura è uguale o minore di 0 °C, sublima in piccoli cristalli di ghiaccio. Quando il
vapore acqueo contenuto nell'aria comincia a condensare, si dice che l'aria è satura di vapore
acqueo. Un valore di UR pari, per esempio, al 70% significa che l'aria contiene il 70% del vapore
acqueo che, a una data temperatura, la renderebbe satura; un valore di UR pari al 100% indica,
invece, che l'aria è satura e, se la temperatura si abbassa o se altro vapore si aggiunge, il vapore
presente in eccesso condensa. Il valore dell'umidità relativa dipende dalla temperatura dell'aria:
all'aumentare della temperatura, aumenta la quantità di vapore acqueo necessaria perché l'aria sia
satura; viceversa, se la temperatura è bassa, una minor quantità di vapore acqueo sarà sufficiente per
saturare l'aria.
Gli strumenti impiegati per la misura dell'umidità dell'aria si chiamano igrometri, di cui esistono
diversi tipi: il più diffuso è l'igrometro a capello, il cui funzionamento sfrutta la proprietà dei capelli
di allungarsi all'aumentare dell'umidità relativa dell'aria e di accorciarsi al diminuire della
medesima. In un igrometro a capello, un fascio di capelli, tesi non tirati, è fissato a un'estremità,
mentre l'altra estremità è fissata a un sistema di amplificazione che comanda un indice di
riferimento su una scala graduata.
Temperatura
Il calore dell'atmosfera è dovuto all'irraggiamento solare. Il 30% della radiazione solare viene
riflesso e diffuso nello spazio esterno dalle nubi; il restante viene assorbito dall'aria e dalla
superficie terrestre. L'atmosfera ha anche un'azione selettiva sulle radiazioni solari. L'aria è infatti
trasparente alla radiazioni dello spettro visibile, da 400 a 700 nm, e alle radiazioni delle cosiddette
finestre radio, radioonde di lunghezza d'onda compresa tra alcuni millimetri e alcune decine metri.
L'assorbimento dei raggi ultravioletti (lunghezza d'onda inferiore a quella del visibile) avviene
nell'alta atmosfera e vi provoca un tipico riscaldamento. La radiazione infrarossa (lunghezza d'onda
superiore a quella del visibile), fortemente calorifica, viene invece assorbita nella zona più bassa
dell'atmosfera dall'anidride carbonica e dal vapore acqueo presenti vicino alla superficie terrestre.
Queste due sostanze si comportano come il tetto di vetro di una serra e favorisce
l'immagazzinamento di calore in prossimità del suolo. Questo effetto, noto come "effetto serra",
contribuisce notevolmente a determinare la temperatura diurna sulla superficie terrestre, che risulta
in media di circa 20 °C, mentre senza di esso dovrebbe essere di circa -23 °C. La trasmissione del
calore tra suolo e atmosfera avviene per moti convettivi verticali. La temperatura dell'aria è
variabile fortemente con l'altezza; fino a una quota di 10-12 km diminuisce regolarmente di 0,5-0,7
°C ogni 100 m sino a raggiungere -55 °C circa; da 12 km a 50 km aumenta sino a raggiungere 0 °C
circa. Da questo punto la temperatura riprende nuovamente a diminuire sino a giungere a valori tra 70 e -100 °C a 80-90 km di quota. Ha allora inizio un rapido aumento che raggiunge negli strati
atmosferici più alti i 1.000-2.000 °C circa. Data però l'estrema rarefazione delle molecole a queste
altezze, il termine temperatura non ha riferimento alcuno con sensazioni fisiologiche, me è correlato
unicamente all'energia di agitazione termica delle singole molecole. Il modo in cui varia la
temperatura con l'altezza viene usato per definire i diversi strati dell'atmosfera stessa.
Tale suddivisione, adottata dall'Unione Internazionale di Geodesia nel 1951, è: troposfera,
tropopausa, stratosfera, stratopausa, mesosfera, mesopausa, termosfera, termopausa, esosfera.
La temperatura dell'aria è determinata essenzialmente dalla temperatura del suolo. L'atmosfera si
riscalda, pertanto, a partire dal basso; è facile quindi comprendere come la temperatura dell'aria
debba diminuire con l'altitudine. La diminuzione della temperatura con la quota è in genere diversa
da un luogo all'altro e per lo stesso luogo da un giorno all'altro. Tuttavia, si può ritenere che in
media la temperatura dell'aria, in quiete, diminuisca alle nostre latitudini di circa 6 gradi ogni 1000
metri fino alla quota di 10-12 mila metri. Tale entità della temperatura con la quota viene definito
gradiente termico verticale.
INVERSIONI
Questa regola fondamentale subisce, sia al suolo che in quota, delle eccezioni. Nelle notti serene,
soprattutto invernali, il suolo si raffredda (per irraggiamento) fortemente; lo strato d'aria a contatto
del suolo si raffredda anch'esso sensibilmente e più degli strati d'aria superiori. La temperatura
dell'aria, a partire dal suolo, aumenta quindi con la quota: si ha in questo caso un'inversione al
suolo. Connesse alle inversioni al suolo sono le nebbie d'irraggiamento. Un esempio caratteristico è
quello delle nebbie della pianura padana. Le inversioni al suolo possono aversi anche con aria in
movimento, soprattutto nel caso di aria calda e umida che passa sopra una superficie più fredda. E'
il caso di aria che si muove dal mare verso la terraferma; questa in inverno, raffredda fortemente gli
strati d'aria a contatto di essa. La temperatura dell'aria al suolo risulta inferiore a quella dell'aria
posta a qualche decina di metri di quota. A tale tipo di inversione sono connesse le nebbie da
trasporto o avvenzione. Oltre a formarsi al suolo, le inversioni possono avere origine anche in quota
e avere in questo caso uno spessore anche di diverse centinaia di metri e una grande estensione
orizzontale. Sono prodotte da uno scorrimento in quota di aria più calda di quella sottostante; in
questo strato di inversione possono originarsi formazioni nuvolose stratiformi.
Serena Bartalini