saperi essenziali

Cap. 7 L’atmosfera: saperi essenziali
7.1 Definizione
Col termine atmosfera intendiamo l’involucro gassoso della Terra
7.2 Composizione atmosferica
L’atmosfera della terra è un miscuglio di gas, vi predominano
azoto (78%) e ossigeno (21%). Troviamo anche anidride
carbonica e vapore acqueo e il pulviscolo atmosferico
7.3 Dimensioni dell’atmosfera
La dimensione dell’atmosfera è di circa 3000 Km.
7.4 La stratificazione atmosferica
L’atmosfera si divide in
1. Troposfera
2. Stratosfera
3. Mesosfera
Fig.1
4. Ionosfera
5. Esosfera
7.4.1 Troposfera (fig. 1)
La troposfera ha uno spessore variabile fra 8 km e 12 km.
La troposfera è zona dell’atmosfera che fa parte della biosfera ed
è la sede delle perturbazioni atmosferiche.
7.4.2. Stratosfera
Si estende fino ad un’altezza di 50 km.
Vi si trova l’ozono che forma una struttura, detta ozonosfera, che
blocca i raggi ultravioletti del Sole molto pericolosi per gli esseri
Fig.2
viventi.
Nella zona più bassa sono presenti le correnti a getto venti le cui
velocità superano i 90 km/h (fig. 2)
7.4.3 Mesosfera
La mesosfera si estende fino agli 85 km di altezza; vi si osservano
due fenomeni particolari:
Fig. 3
1. le nubi nottilucenti (fig. 3)
2. le meteore (fig. 4)
7.4.5 Ionosfera
La ionosfera ha la proprietà di riflettere le onde radio (fig. 5) e vi
si manifestano le aurore polari (Fig. 6).
7.4.7 Esosfera
Si estende fino ai confini dello spazio interplanetario.
Fig.4
7.5 Pressione
Per trovare la pressione dobbiamo tener conto sia del peso di un
oggetto sia della superficie su cui poggia.
La pressione è data dalla divisione fra il peso di un oggetto e la
Fig. 5
sua superficie di appoggio (fig. 7).
7.6 La pressione atmosferica
Si definisce “Pressione Atmosferica” la pressione esercitata
dall’atmosfera sulla superficie terrestre.
Fig. 6
7.6.2 Esperienza di Torricelli (fig. 8)
Per misurare la pressione Evangelista Torricelli prese un
recipiente contenente mercurio, poi riempì un tubo contenente
Fig. 7
anch’esso del mercurio ed infine prese questo tubo, lo tappo con
un dito, lo capovolse e lo immerse nel recipiente contenete
mercurio. Fatto questo tolse il dito ed il mercurio fluì nella
bacinella tuttavia ad un certo punto il processo si arrestò.
A questo punto concluse che la pressione atmosferica è uguale
Fig. 8
alla pressione esercitata da una colonna di mercurio alta 760 mm.
7.7 Unità di misura dell’atmosfera
Nel sistema internazionale si usa il Pascal fig. 16)
7.7.4 Perché non ci schiacciamo?
Su ogni centimetro quadrato agisce un peso di circa 1 kg, questo
dovrebbe schiacciarci ma non succede perché? Perché i nostri
fluidi si trovano alla stessa pressione e contrastano la pressione
Fig.9
esterna (fig. 10).
7.8 Fattori che influenzano la pressione
I fattori che influenzano la pressione atmosferica sono tre:
altitudine, umidità e temperatura.
Con l’altitudine abbiamo una diminuzione della pressione perché
L’altezza della colonna d’aria sovrastante diminuisce.
L’umidità atmosferica è dovuta alla presenza di vapore acqueo
che pesa meno dei gas atmosferici e pertanto un’aria umida ha
una pressione minore di un’aria secca.
I corpi riscaldati aumentano di volume quindi un’aria fredda ha
Fig. 10
una densità maggiore di un’aria calda perciò un’aria fredda ha
una pressione maggiore di un’aria più calda.
7.8.1 Umidità dell’aria
L’umidità è data dalla quantità di vapore acqueo presente
nell’aria; questa quantità può essere espressa come umidità
assoluta, cioè come quantità di vapore acqueo presente nell’unità
di volume oppure come umidità relativa, cioè la percentuale di
umidità presente rispetto alla quantità massima di vapore acqueo
che l’aria può contenere.
7.9 Bassa e Alta pressione
La pressione sulla Terra non è costane perché le condizioni di
temperatura e umidità non sono costanti sul pianeta.
Si ha una zone di Bassa Pressione ogni volta che in una data
zona c’è una pressione più bassa di quella delle aree circostanti.
Si ha una zona di Alta Pressione ogni volta che la pressione è più
alta di quella delle zone circostanti (fig. 11).
7.10 Vento
Nell’atmosfera si verificano delle correnti d’aria che vanno dalle
zone di alta a quelle di bassa pressione (fig. 12). Diamo a questo
movimento il nome di vento
Fig. 11
7.11 Caratteristiche dei venti
Fig. 12
Le caratteristiche dei venti sono due: direzione e velocità.
La direzione Indica la provenienza del vento ha come riferimento
la rosa dei venti (fig. 13); La velocità viene espressa in metri al
secondo e si misura con gli anemometri (fig. 14)
7.12 La classificazione dei venti
Fig. 13
I venti si dividono in costanti, periodici e variabili
7.12.1 I venti costanti
I venti costanti sono venti che spirano sempre nella stessa
direzione e sono:
1. I venti polari che spirano Dai poli verso il Circolo Polare
2. I venti occidentali spirano sempre dai tropici verso le zone
temperate
3. Gli alisei che spirano dai tropici verso l’Equatore (fig. 15)
Fig. 14
7.12.2 Venti periodici
I venti periodici sono venti che invertono il senso in cui spirano nel
corso delle stagioni o anche nel corso di una stessa giornata, a
seguito di variazioni della pressione atmosferica locale, ne sono
esempi i monsoni e le brezze.
I monsoni (fig. 16) sono venti periodici che interessano il
Fig. 15
Subcontinente Indiano spirano da terra verso mare in inverno
(stagione secca) e da mare verso terra in estate (stagione umida).
Le brezze cambiano di direzione fra pomeriggio e mattina nelle
zone in cui sono presenti significative masse d’acqua.
Durante il dì i venti spirano da mare verso terra (brezze di mare).
Di notte la terra le correnti d’aria invertono il movimento
precedente e si hanno le brezze di terra (figura sottostante)
Fig. 16
7.12.3 Venti variabili (fig. 17)
Fig. 17
I venti variabili sono venti che non sono sempre presenti in una
data zona ma dipendono dal tempo atmosferico.
Essi sono:
1. Scirocco, vento caldo che viene da sud –est
2. Bora, vento freddo che viene dai balcani
3. Tramontana, vento freddo che viene da nord
4. Maestrale, vento freddo che viene da nord-ovest
5. Libeccio, vento caldo che proviene da sud-est
6. Grecale, vento caldo che viene da est
7. Fhöhn, vento caldo (per compressione) e secco proveniente
da nord che soffia nella Pianura Padana
7.13 le nuvole
Le nuvole che generalmente formano sistemi nuvolosi sono una
forma visibile di acqua, condensata nell'atmosfera.
Le nuvole si muovono all'interno dell'atmosfera, ad altezze
comprese fra 1 e 12 Km.
7.13.1 Nomenclatura delle nuvole
Le nubi (fig. 18) vengono suddivise in base all’altezza a cui si
formano
Distinguiamo:
1. Nuvole alte
Fig. 18
2. Nuvole medie
3. Nuvole basse
7.13.2 Nuvole alte (fig. 19)
Cirri
Cirrocumuli
Sono nubi che si trovano dai 5 ai 13 Km di altezza e si dividono
in:
1. Cirri
2. Cirrocumuli
Fig. 19 Cirrostrati
3. Cirrostrati Possono coprire totalmente o parzialmente il
cielo e possono anche creare una specie di alone intorno al
sole.
Fig. 20 altocumuli e altostrati
7.13.3 Nuvole medie (fig. 20)
Si dividono in
1. Altocumuli: sono nubi medie che si presentano sotto
Fig. 21 stratocumulo e cumulo
forma di fiocchi globulari compatti . (Wikipedia)
2. Altostrati: sono nubi medie che possono essere anche
molto spesse (Wikipedia).
7.13.4 Nuvole basse (fig. 21)
La base di queste nuvole si estende in altezza da vicino alla
superficie ai 3 Km.
1. Stratocumuli; sono nubi basse e scure; si presentano come
ammassi tondeggianti, di colore grigio. (Wikipedia)
2. Strato: sono nubi molto basse e uniformi a sviluppo
orizzontale, di colore variabile dal grigio scuro al quasi
bianco. (Wikipedia)
7.13.5 Nubi a sviluppo verticale (fig. 22)
Sono nubi che partendo anche da quote basse possono
raggiungere altezze notevoli anche di 8 – 10 km; possono dare
fenomeni atmosferici molto intensi. Si dividono in:
1) Cumuli: sono nubi a piccolo o medio sviluppo verticale, che
si presenta come una piccola torre o cavolfiore; (Wikipedia)
Fig. 22 Cumuli e cumulonembi
2) Cumulonembi: sono nubi ad elevato sviluppo verticale, che
si possono estendere per tutta l'altezza della troposfera.
3) Nembostrati: sono nubi a grande sviluppo orizzontale, di
colore grigiastro - nero, è la classica nube da maltempo.
(Wikipedia). (fig. 23)
Fig. 23
7.14 Le precipitazioni atmosferiche
Si definisce precipitazione la fase del ciclo dell’acqua in cui si ha il
passaggio dell’acqua dall’atmosfera al suolo. Possono essere di
Fig. 24
due tipi; liquide e solide.
7.14.1 Le precipitazioni liquide (fig. 24)
Le precipitazioni liquide avvengono sotto forma di pioggia, si
verificano quando la temperatura dell’aria supera i 0°.
7.14.2 Precipitazioni nevose (fig. 36)
Fig. 25
Le precipitazioni solide sono di due tipi la neve e la grandine.
La neve si forma quando tutta la massa d’aria è sotto il punto di
congelamento dell’acqua, in questo caso l’acqua può cristallizzare
formando soffici cristalli di giaccio.
7.14.3 Grandine
Per la grandine sono necessarie condizioni termiche speciali con
nubi che presentano negli strati più bassi temperature superiori
agli 0° mentre negli strati alti la temperature deve essere sotto lo
zero. Nelle nubi che originano la grandine il singolo chicco di
grandine percorre diverse volte la nube prima di precipitare
ingrandendosi ogni volta prima di precipitare. (fig. 26)
7.15 Inquinamento atmosferico (Fig. 27)
Qualunque contaminazione dell’aria che respiriamo viene
definita inquinamento atmosferico, mentre gli agenti che la
provocano sono detti inquinanti. (fonte ESA)
7.15.1 Cause dell’inquinamento atmosferico
Le cause dell’inquinamento atmosferico sono rappresentate da:
Fig. 26
1. I gas di scarico degli autoveicoli.
2. Gli scarichi da riscaldamento.
3. I fumi immessi dalle industrie .
7.15.2 Il ruolo dell’atmosfera per la vita
Fig. 27
L’atmosfera svolge molte funzione senza le quali non potrebbe
esistere la vita sulla Terra (fig. 28):
1) Ci scherma dai raggi U.V. (ultravioletti) del sole.
2) Grazie all’effetto serra mantiene una temperatura media
di 15°.
3) Ci protegge dagli asteroidi le cui dimensioni non superano
le decine di metri.
7.15.3 Le attività antropiche:
Fig. 28
L’uomo sta provocando molti danni all’ambiente:
1. Sta immettendo nell’atmosfera gas che danneggiano la
fascia di ozono che ci protegge dai raggi ultravioletti del
sole.
Fig. 29
2. Immette nell’atmosfera grandi quantità di CO2 che
provocano un aumento della temperatura tramite
l’effetto serra.
3. Inquina l’aria provocando le piogge acide.
7.15.4 Il buco dell’ozono
La fascia di ozono che si trova nella stratosfera è intaccata da dei
particolari tipi di gas provocando ai Poli il cosiddetto Buco
dell’ozono (fig. 29).
Per questo molte nazioni si sono riunite a Montreal dove hanno
deciso di sospendere l’emissione di questi gas.
7.15.5 Effetto Serra
L’anidride carbonica è la principale componente dei gas che
causano il problema dell’effetto serra (fig. 30).
Un eccesso di questo gas provocherebbe un grosso innalzamento
Fig. 30
delle temperature con gravi conseguenze climatiche.
Per questo motivo molte nazioni si sono ritrovate a Kyoto dove
hanno firmato un protocollo con cui si impegneranno a
diminuire le emissioni di CO2
Fig.31
7.15.6 Piogge acide (fig. 31)
Le piogge acide sono provocate da sostanze inquinanti che
reagendo con l’acqua formano acidi.
Quando si hanno le piogge acide la vegetazione viene quasi
distrutta (fig. 32).
Fig. 32
7.16.7 Possibili soluzioni
Per il buco dell’ozono è stato deciso di sospendere la produzione
dei gas che lo danneggiano
Riguardo l’effetto serra invece è stato deciso con il protocollo di
Fig. 33
Kyoto di diminuire le emissioni di CO2 attraverso l’utilizzo di
energie alternative Sole (Fig. 33) e vento (fig. 34)
Fig. 34