L`atmosfera - Libro più web
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TEMA 0 UNO • LEZIONE 1 IL MONDO L'atmosfera Scheda Azoto 78% SGUARDO SUL MONDO 2000 Anidride carbonica 0,03% Aurore polari Ossigeno 21% Esosfera Sonde spaziali 1000 900 800 700 600 500 Satelliti artificiali 400 300 L’aria è una miscela gassosa contenente il 78% di azoto, il 21% di ossigeno e quote minime di altri gas, fra cui vapore acqueo e anidride carbonica. Nell’alta atmosfera le molecole dell’aria si presentano ionizzate (cioè “rotte”) dalla radiazione solare, e ancora più in alto compaiono anche l’idrogeno e l’elio. Gli strati dell’atmosfera. Quello più basso, la troposfera, è più sottile ai poli, ma sale fino a circa 18 km di altezza sopra l’equatore. Dove termina, la temperatura dell’aria scende a -50 -60 °C. L’atmosfera è un involucro gassoso di oltre 2.000 km di spessore, trattenuto attorno alla Terra dalla forza di gravità. In base a come varia la temperatura vi si possono distinguere quattro strati sovrapposti. A contatto con il suolo vi è la troposfera, dove si verificano i fenomeni meteorologici. Qui la temperatura decresce all’aumentare della quota e anche la densità dell’aria si riduce rapidamente: a 5.000 m è già dimezzata rispetto al livello del mare e a 30 km di altezza è pari ad appena l’1%. Segue la stratosfera, in cui la temperatura dell’aria tende nuovamente a salire. Ciò si deve alla presenza di una varietà di ossigeno, l’ozono, che assorbe la radiazione più energetica del Sole, quella ultravioletta. Negli strati successivi, ionosfera ed esosfera, si ha dapprima un calo della temperatura, ma oltre i 100 km di altezza i gas, sempre più rarefatti, sono surriscaldati dalle particelle atomiche provenienti dal Sole. Le funzioni dell’atmosfera L’atmosfera ha numerose funzioni. Prima di tutto filtra i raggi solari, impedendo che riscaldino in misura eccessiva la Aurore polari 100 90 80 70 60 50 Nubi nottilucenti Limite inferiore della ionosfera 40 30 Nubi madreperlacee Stratosfera 20 10 0 Troposfera Fenomeni atmosferici Poli superficie del pianeta. Questo compito viene svolto dalle nubi, dall’umidità, dal pulviscolo disperso nell’aria e soprattutto dall’ozono presente nella stratosfera, specializzato nell’assorbire i raggi ultravioletti, che se giungessero integralmente al suolo danneggerebbero ogni forma di vita. L’atmosfera svolge anche il ruolo opposto, quello di trattenere parte del calore solare, che altrimenti si allontanerebbe rapidamente, facendo scendere le temperature a valori molto bassi. Questo fenomeno viene chiamato effetto serra. Un terzo ruolo dell’atmosfera terrestre è quello di contribuire, insieme alle acque marine, alla distribuzione del calore sulla superficie terrestre. Questo compito è svolto dai venti, che spirano caldi dalle regioni tropicali verso le alte latitudini e freddi in direzione opposta. I venti, insieme alle precipitazioni, sono anche responsabili dei fenomeni esogeni, che modificano in continuazione la superficie della Terra. Un’ulteriore funzione dell’atmosfera terrestre è quella di consentire la vita. Come sappiamo, infatti, gli animali hanno continuamente bisogno di ossigeno, che attraverso la respirazione viene trasformato in anidride carbonica; i vegetali, invece, quando sono esposti Equatore Litosfera Idrosfera alla luce svolgono la funzione opposta (fotosintesi), assorbendo anidride carbonica e liberando ossigeno. Immagine da satellite di un ciclone, gigantesco vortice di nubi che si sposta rispetto al suolo, sotto l’azione dei venti. Fra le funzioni svolte dall’atmosfera vi è anche quella di scudo nei confronti delle meteoriti che cadono sulla Terra. La maggior parte di esse, di piccole dimensioni, viene distrutta prima di giungere al suolo. E. Fedrizzi-A. Della Valentina, Dossier Terra. Italia, Europa, Mondo, Minerva scuola Gli strati dell’atmosfera Ionosfera Meteoriti 200 Altitudine km Argon 0,9% TEMA 0 UNO SGUARDO SUL MONDO • LEZIONE 1 IL MONDO Fascia fredda Circo l o p ola re a rt i c o Fascia temperata 45° Tropico del Cancro Fascia torrida 90° Equatore Tropico del Capricorno Fascia temperata 45° Ci r Fascia fredda i co c o lo po lare a n ta r t Le fasce climatiche, distinte in base all’angolo di incidenza dei raggi solari. Il riscaldamento del suolo varia anche con la stagione (è maggiore in estate), con l’esposizione (nord o sud) e nel corso della giornata (fa più caldo a mezzogiorno). Come varia la temperatura dell’aria Oltre alla quota e all’angolo di incidenza dei raggi solari, altri fattori influenzano il riscaldamento dell’aria. Uno di questi è la natura Estate Inverno Venti marini Località vicino al mare Venti provenienti dall’entroterra Estate Inverno Escursione termica L’atmosfera, essendo trasparente alla luce, non viene scaldata direttamente dai raggi del Sole: prima si riscalda la superficie terrestre ed è questa che trasmette il suo calore all’aria sovrastante. Per tale motivo la temperatura dell’aria diminuisce con l’altezza, al ritmo di circa 6 °C ogni mille metri. Come già sappiamo, però, non tutti i punti della Terra ricevono la stessa energia, perché la superficie del pianeta è sferica e dunque i raggi del Sole cadono con un angolo di incidenza che varia con la latitudine. Nelle zone equatoriali, dove i raggi solari sono quasi a perpendicolo, l’energia luminosa si concentra maggiormente e risulta quindi più efficace. Nelle zone polari, al contrario, i raggi molto obliqui disperdono la loro energia su una grande superficie. Per questo motivo si è soliti suddividere la superficie terrestre in cinque fasce, a seconda del grado di insolazione: una fascia torrida, compresa fra i due tropici, due fasce temperate, fra i tropici e i circoli polari, e due fasce fredde, sulle calotte polari. Escursione termica E. Fedrizzi-A. Della Valentina, Dossier Terra. Italia, Europa, Mondo, Minerva scuola Il riscaldamento dell’aria Località lontana dal mare Una località su cui spirano venti marini gode di un clima più mite rispetto a una località investita da venti provenienti dall’entroterra continentale. della superficie terrestre, visto che il suolo si riscalda e si raffredda più rapidamente di quanto non faccia una massa d’acqua. Dunque, a parità di altre condizioni, una località di mare presenta un’escursione termica annua minore di una località continentale. Anche la copertura vegetale influisce sulla temperatura, in quanto un ambiente ricco di vegetazione è sempre umido. Il vapore acqueo attenua la radiazione solare che giunge al suolo e trattiene parte di quella emessa dal terreno per cui, a parità di altre condizioni, una zona boscosa presenta escursioni termiche minori di una spoglia. Anche la posizione geografica può con- dizionare l’andamento della temperatura: per esempio, una regione soggetta a venti marini gode di condizioni termiche più favorevoli rispetto a una zona battuta da venti che spirano da un entroterra continentale. Inoltre, località prossime al mare, ma separate da esso da una catena montuosa, possono non risentire affatto dei suoi effetti termici. Le variazioni di pressione Per quanto leggeri, i gas dell’atmosfera hanno un peso: una colonnina d’aria con sezione pari a 1 cm2 e alta come tutta l’atmosfera pesa circa 1 kg. Questo peso, esercitato a livello del suolo, esercita una pressione at- TEMA 0 UNO mosferica, che può essere misurata attraverso appositi strumenti, i barometri. La pressione atmosferica varia in relazione all’altitudine, alla temperatura e all’umidità. La diminuzione con l’altitudine è facilmente comprensibile, essendo chiaro che quanto SGUARDO SUL MONDO più si sale di quota, tanto minore è il quantitativo d’aria che preme sul suolo. Per quanto riguarda la temperatura, bisogna considerare che l’aria riscaldata si dilata, diviene meno densa e quindi pesa meno di un uguale volume d’aria fredda. Di conseguenza, • LEZIONE 1 IL MONDO l’aria calda tende a salire di quota, mentre quella fredda scende verso il basso. L’umidità dell’aria, infine: all’aumentare del contenuto di vapore acqueo, più leggero dell’azoto e dell’ossigeno, la pressione atmosferica diminuisce. Vuoto torricelliano Aria fredda discendente Mercurio Ven to 760 mm Pressione atmosferica Aria calda ascendente Alta pressione (anticiclone) Il barometro a mercurio. In condizioni di tempo bello e a livello del mare, la colonnina è alta 760 mm. A questo valore, pari al peso di 1 kg su ogni cm2 di suolo, si dà il nome di atmosfera. Il suo valore è pari a 1013 hPa (ettopascal, l’unità della pressione atmosferica utilizzata in meteorologia). Bassa pressione (ciclone) In un’area anticiclonica, cioè di alta pressione, scende a spirale aria fredda e secca, determinando condizioni di bel tempo. In un’area ciclonica, di bassa pressione, si avrà invece aria calda e umida, che si innalza, condensa la sua umidità in nuvole e dà origine a precipitazioni. Quando fra due aree limitrofe esiste una differenza di pressione, si verifica necessariamente un trasferimento d’aria che prende il nome di vento. Come accade per l’acqua, che scende più velocemente da un pendio ripido rispetto a uno poco inclinato, così accade per il vento: l’aria “scende” da una zona di alta pressione a una di bassa pressione, con velocità direttamente proporzionale alla differenza di pressione. I venti possono essere distinti in tre categorie fondamentali. Venti locali. Interessano aree ristrette e hanno spesso andamento irregolare, legato a minime variazioni di pressione. I più comuni sono le brezze, che si verificano in condizioni di tempo stabile a causa del differente riscaldamento di aree adiacenti: fra le più comuni vi sono le brezze di mare e le brezze di terra. Altri caratteristici venti locali sono il föhn, che interessa il versante sottovento di una catena montuosa investita da un vento umido, la bora e il maestrale. Venti periodici. I più caratteristici sono i monsoni, che interessano la fascia intertropicale, mutando di direzione in relazione alla stagione. L’area monsonica più tipica è quella che interessa la penisola indiana: qui, Banderuola libera di ruotare Mulinello Indice Contagiri Un anemometro, strumento utilizzato per misurare la velocità del vento. La direzione di provenienza si osserva mediante una banderuola lasciata libera di orientarsi. E. Fedrizzi-A. Della Valentina, Dossier Terra. Italia, Europa, Mondo, Minerva scuola I venti TEMA 0 UNO durante la stagione invernale spirano venti da nord-est, freddi e asciutti, richiamati dalla bassa pressione che staziona sull’oceano Indiano; d’estate la bassa pressione si porta sul continente, verso cui soffiano venti provenienti dall’oceano, che per la loro umidità arrecano piogge in abbondanza. Venti costanti. Gli alisei, i venti occidentali e i venti polari sono frutto della regolare distribuzione delle fasce cicloniche e anticicloniche a livello planetario (vedi a pagina seguente). Per quanto distribuiti con regolarità sulla superficie terrestre, risultano tuttavia soggetti a periodici spostamenti stagionali. E. Fedrizzi-A. Della Valentina, Dossier Terra. Italia, Europa, Mondo, Minerva scuola Pinnacoli di roccia nel Bryce Canyon (Utah, Stati Uniti), modellati dall’azione del vento. SGUARDO SUL MONDO • LEZIONE 1 IL MONDO
