Atmosfera terrestre - Struttura

L’atmosfera terrestre

L’atmosfera terrestre è trattenuta dal pianeta per un fatto puramente casuale:

•se la massa della Terra fosse stata minore, la forza di gravità esercitata non sarebbe stata sufficiente a trattenere nessuno strato di gas (come ad esempio la Luna, che ha massa minore e non trattiene nessuna atmosfera).
•se la massa della terra fosse stata maggiore, la forza di gravità avrebbe avuto una forza tale da attrarre un’atmosfera molto più densa. (Tuttavia un’atmosfera più densa avrebbe significato una temperatura più alta e tale da non permettere la vita).

L’atmosfera primordiale si formò grazie ai gas liberati in seguito all’eruzione dei vulcani. (CO2, N2, H2, CH4, NH3 e vapore acqueo)
L’assenza di ossigeno ha fatto sì che si sviluppassero le molecole organiche, secondo l’ipotesi di Oparin.
Ipotesi di Oparin: La comparsa della vita sulla terra fu preceduta da una lunga serie di eventi che prende il nome di evoluzione chimica. Oparin ipotizzò che in condizioni in cui l’ossigeno libero era quasi totalmente assente nell’atmosfera, dai gas di quest’ultima si potessero formare grandi quantità di molecole complesse, che in seguito si sarebbero raccolte nei mari dei laghi e del pianeta dando origine a un “brodo primitivo”.
Questo era possibile grazie alla considerevole quantità di energia presente sulla terra (soprattutto sotto forma di calore e scariche elettriche) che demoliva solamente le molecole instabili e alla condizione di quasi totale anaerobia, che rendeva l’ambiente antisettico, come se fosse “sottovuoto”.
L’attuale atmosfera terrestre è formata dal 78% di Azoto,21% di ossigeno, 0,03 % di Anidride carbonica e il rimanente è una miscela di gas (tra cui l’Argon) più o meno rappresentati (← composizione dell’aria secca)
La quantità di Anidride Carbonica e di Ossigeno nell’atmosfera sono mantenute in equilibrio dalla fotosintesi e dalla respirazione cellulare degli organismi.
L’Atmosfera è suddivisa in più strati:

Troposfera

Strato inferiore dell’atmosfera, in cui avvengono gli eventi climatici (Le precipitazioni). Insieme alle parti superficiali della litosfera e dell’idrosfera, forma la biosfera.
Nella troposfera è conservato l’ 85-90 % dei gas.
Lo spessore medio della troposfera è di circa 12 Km, tuttavia non è uniforme in quanto ai poli è di circa 8-10 Km, mentre all’equatore può arrivare anche a 17 Km. (La superficie terrestre irraggia calore e scalda la temperatura. All’equatore, al limite esterno della troposfera, sarà più freddo che ai poli)
La troposfera ha un gradiente termico verticale tale che la temperatura diminuisce di 0,6 °C ogni 100 metri.
La troposfera è delimitata superiormente da una “pausa”, la Tropopausa, una zona di transizione fra troposfera e stratosfera.

Stratosfera

Dai 12 ai 50 Km di altitudine, circa 38 Km di spessore. Sono presenti correnti e venti che possono raggiungere i 90 Km/h.
La temperatura inizia nuovamente a salire, fino alla Stratopausa (dove si raggiungono temperature prossime agli 0°C): ciò è dovuto alla presenza dell’Ozono.
Nella stratosfera avviene la scissione dell’O2 in due atomi di O (reazione fortemente esoergonica) O2→O+O
I due atomi di Ossigeno tendono a legarsi con altre molecole di O2, formando così l’Ozono (O3). O+ O2 → O3
(in alcuni casi può succedere che i due atomi di Ossigeno tornino a formare una molecola di O2).
Questo processo ha due effetti: la produzione di calore, tanto più grande quanto maggiori sono le dissociazioni, e l'arresto dei raggi ultravioletti che sono dannosi per la vita. L'emanazione di calore in seguito alla dissociazione dell'ozono ha effetto di riscaldare l'atmosfera circostante, per cui nella stratosfera la temperatura aumenta con la quota.
Nei poli lo spessore dell’ozonosfera è diminuito del 40% a causa delle radiazioni ultraviolette (e dei CFC, clorofluorocarburi, che all’inizio si credeva fossero inermi e poi si è scoperto che danneggiavano l’ambiente, così sono stati vietati). L’ozonosfera assorbe i raggi UV e scalda la sfera.
Nella stratopausa il gradiente si inverte nuovamente.

Mesosfera

La temperatura dell'aria diminuisce con l'aumentare dell'altezza. Il limite superiore della mesosfera è la mesopausa, con temperature inferiori a 130 K.
si possono osservare, le nubi nottilucenti, costituite probabilmente di cristalli di ghiaccio e polveri.
Al confine fra mesopausa e termosfera hanno luogo le aurore polari.

Termosfera

La temperatura comincia a salire e teoricamente può arrivare fino a migliaia di gradi, tuttavia nella termosfera è freddo (viene detta temperatura cinetica).
Temperatura cinetica: temperatura alla quale dovrebbero trovarsi le particelle del gas sulla superficie terrestre per muoversi con energia cinetica pari a quella che hanno nelle condizioni in cui invece si trovano (consiste nell'energia posseduta dai singoli atomi.)
Nella termosfera il gas è rarefatto e le particelle non si incontrano mai (Per questo è freddo nella termosfera: non essendoci urti, non si libera calore)
Nella termosfera si trova la ionosfera, lo strato dell'atmosfera terrestre che riflette le onde radio.
La termopausa delimita la termosfera ma non fa variare gradiente. Qui i componenti principali dell'atmosfera non sono più azoto ed ossigeno, ma idrogeno ed elio

Esosfera

Strato più esterno dell’atmosfera, le particelle possono raggiungere la velocità di fuga (11Km/s) e sfuggire all’attrazione terrestre. Confina con l’atmosfera solare (è infatti dalla radiazione solare che arriva l’energia).