Comprendere l'atmosfera terrestre: composizione, struttura e fenomeni

L'atmosfera terrestre

L’atmosfera è l’involucro gassoso che circonda la Terra e che, a causa della forza di gravità, l’accompagna nei suoi movimenti. Essa è costituita da una miscela di gas, chiamata aria, che diventa più rarefatta in proporzione alla quota.

La temperatura è data da molti fattori, ma principalmente dai raggi del sole: se sono perpendicolari la temperatura è maggiore perché coprono una porzione minore di territorio; in caso contrario coprono una zona minore dunque la temperatura à più bassa.

Composizione dell'aria

L’aria della bassa atmosfera è una miscela di azoto, ossigeno, argo e biossido di carbonio, mescolati con vapore acqueo in quantità variabili. In relazione alla presenza di vapore acqueo si distingue l’aria secca dall’aria umida. In genere, nell’aria si trovano anche il pulviscolo atmosferico, costituito da particelle di varia natura, e tra i 15 e i 50 km l’ozono (O3).

Componenti dell’aria secca nella bassa atmosfera

azoto (N2) 78%

ossigeno (O2) 21%

argo (Ar) 0,93%

biossido di carbonio (CO2) 0,03%

altri gas 0,01%

L’ozono è costituito dall’ossigeno triatomico: i raggi UV colpiscono l’ossigeno atmosferico (O2) e rompono i legami, formando due singoli atomi di ossigeno; ma dato che esso non può esistere in forma atomica, essi si legano e formano l’ozono.

Struttura dell'atmosfera

L’atmosfera si può suddividere in 5 involucri concentrici, detti zone, separati da superfici di discontinuità, dette pause. Dall’alto al basso di succedono:

- la troposfera è a contatto con la superficie terrestre: in essa hanno sede i fenomeni meteorologici. Essa ha uno spessore che diminuisce con la latitudine (6-8km ai poli, 16-18 all’equatore); è separata dalla stratosfera dalla tropopausa;

- la stratosfera si estende fino a circa 50 km ed ha una densità minore rispetto alla troposfera perché i gas sono più rarefatti. Oltre i 20 km circa è presente l’ozonosfera, uno strato di ozono che assorbe i raggi ultravioletti. Essa è separata dalla mesosfera dalla stratopausa.

- la mesosfera arriva ad un’altezza di circa 80 km e termina con la mesopausa;

- la termosfera è compresa tra gli 80 e i 600 km circa. Tale strato è anche detto ionosfera, in quanto gli ioni dei gas risentono dell’influenza dei raggi solari: qui avviene il respingimento delle onde radio e si verificano le aurore polari; termina con la termopausa.

- l’esosfera è la zona più esterna e non ha un limite ben definito in quanto essa non risente della forza della gravità e tende a confondersi con l’atmosfera solare. In questa zona si trovano atomi di elio ed idrogeno.

LVi sono molti fattori che possono influenzare la temperatura. Innanzitutto, dipende da come i raggi del sole giungono su un territorio: se perpendicolarmente, essi colpiscono una parte minore di territorio e dunque generano una temperatura maggiore; se, invece, deviati o storti, colpiscono una superficie di territorio maggiore e dunque generano una temperatura minore.

I fattori maggiormente responsabili sono:

- l’altitudine, in generale salendo di quota la temperatura diminuisce;

- la latitudine, procedendo dall’equatore ai poli la quantità di energia ricevuta è minore;

- la durata del dì e della notte;

- la distribuzione dei bacini oceanici;

- i fattori geografici, come catene montuose o correnti oceaniche;

- l’umidità, in quanto l’aria umida si riscalda meno dell’aria secca;

- l’urbanizzazione, in quanto le città, essendo costruite prettamente in cemento e asfalto, assorbono il calore.

Escursione termica e isoterme

L’escursione termica diurna è la differenza tra le temperature massime e minime registrate in un certo giorno in un dato luogo.

La temperatura media giornaliera è la media tra le temperature massima e minima della giornata.

L’escursione termica media annua è la differenza tra la temperatura media del mese più caldo e la temperatura media del mese più freddo.

Le isoterme sono delle linee che congiungono sulla carta geografica tutti i punti che hanno la stessa temperatura media.

Si possono distinguere cinque zone termiche:

- una zona equatoriale torrida, con temperatura media annua superiore ai 20° C;

- due zone temperate, una a nord boreale e una a sud australe, con temperatura media annua compresa tra i 10 e i 20° C;

- due zone polari, una artica e una antartica, con temperatura media inferiore ai 10° C.

L’equatore termico non coincide con l’equatore geografico.

Pressione atmosferica

La pressione è una grandezza fisica definita come il rapporto tra la forza che agisce perpendicolarmente sulla superficie e la superficie stessa. Si misura in pascal (Pa).

P=F/S

La pressione atmosferica è il peso dell’aria secca e pura su una superficie unitaria (1 cm2) misurata al livello del mare, alla latitudine di 45° e alla temperatura di 0° C.

La pressione atmosferica ha come unità di misura l’atmosfera (atm) che equivale al peso di una colonna di mercurio alta 760 mm con una sezione di 1 cm2.

Per misurare il valore della pressione atmosferica si usa il barometro.

Le isobare sono linee che uniscono i luoghi con la stessa pressione atmosferica. In base al loro andamento si possono distinguere:

- le aree cicloniche, caratterizzate da pressione minore rispetto a quelle circostanti, e nelle quali i valori della pressione diminuiscono dalle isobare più esterne a quelle più interne;

- le aree anticicloniche, caratterizzate da pressione maggiore rispetto a quelle circostanti e nelle quali i valori aumentano dalle isobare più esterne a quelle più interne.

Tra le aree cicloniche e anticicloniche si generano solitamente moti convettivi: in un’area ciclonica l’aria converge verso il centro e sale; in un’area anticiclonica, l’aria si muove dall’alto verso il basso e dal centro verso l’esterno.

Umidità dell'aria

L’umidità dell’aria è un fattore variabile che dipende dalla quantità di vapore acqueo in essa contenuta. Esso, proviene soprattutto dall’evaporazione delle grandi distese oceaniche, dal suolo e dalla evapotraspirazione delle piante, in particolare nelle foreste tropicali.

Il vapore acqueo è concentrato quasi esclusivamente nella troposfera e il suo strumento di misurazione è l’igrometro.

L’umidità assoluta è la quantità in grammi di vapore acqueo contenuta in 1 m3 d’acqua.

Il limite di saturazione è la quantità massima (in grammi) di vapore che può essere contenuta in 1 m3 d’acqua: esso è variabile, in quanto aumenta col salire della temperatura.

L’umidità relativa è il rapporto tra umidità assoluta e limite di saturazione dell’aria ad una certa temperatura. Si esprime in percentuale, per cui l’aria satura è tale quanto la sua umidità relativa è pari al 100%.