Ambiente dell'uomo, Geografia

L'ambiente dell'uomo

La geografia studia gli elementi fisici di un territorio e i suoi aspetti antropici: tra i due elementi esiste una connessione (poiché l'uomo entra in contatto con la natura) e un'interdipendenza, perché se l'elemento naturale prevale su quello antropico allora si avrà una modifica di quello che l'uomo ha costruito: es. terremoto. Spesso però, anche l'uomo modifica l'ambiente naturale, partecipando, così, al processo di mutamento del territorio (casa in montagna). In altre parole, la geografia studia lo spazio e come questo può cambiare.

Atmosfera e clima

L'atmosfera

Nella stratosfera, l'ozono svolge una funzione essenziale in quanto assorbe quasi la totalità delle radiazioni ultraviolette che provengono dal sole, le quali se non fossero filtrate provocherebbero danni biologici, come i tumori della pelle. Tuttavia, l'ozono, pur svolgendo una funzione essenziale per la conservazione della vita, può provocare danni alla salute umana se si trova negli strati più bassi della troposfera.

L'atmosfera è lo strato gassoso che circonda la litosfera (= Terra solida) e l'idrosfera. Nella sua parte più inferiore (troposfera), hanno luogo i fenomeni meteorologici, costituendo il clima. L'atmosfera è un involucro gassoso trattenuto intorno alla Terra dalla forza di gravità che si estende per alcune centinaia di km in altezza e dalla forza centrifuga dovuta alla rotazione terrestre. La densità di questo involucro è massima a livello del mare e diminuisce con l'aumentare della quota. In base all'altezza, variano la composizione e le caratteristiche dei parametri fisici e per questo è possibile suddividere l'atmosfera in sfere concentriche, le cui zone di separazione vengono definite pause.

La composizione dell'atmosfera

L'atmosfera viene divisa in omosfera ed eterosfera in base alla composizione chimica:

• Omosfera: si spinge dalla superficie terrestre fino a 80-100 km di altezza e presenta una composizione uniforme e invariabile nelle componenti gassose. L'omosfera, intesa come aria secca e pura, è composta da:
  • Azoto: 78%, gas inerte.
  • Ossigeno: 21%, gas molto attivo.
  • Gas nobili: 1%. Detti così perché gas rari: argon, anidride carbonica (svolge un ruolo fondamentale nell'equilibrio termico del pianeta, poiché assorbe una parte delle radiazioni caloriche emesse dalla superficie terrestre e le irradia di nuovo su di essa), metano, ozono (che si forma fra i 25-50 km di altezza attraverso la reazione tra radiazioni ultraviolette e ossigeno: l'ozono assorbe le radiazioni ultraviolette, formando di nuovo ossigeno e impedendo che le radiazioni raggiungano la superficie terrestre, cui possono essere dannose per la vita animale e vegetale) e pulviscolo atmosferico (minuscole particelle costituite da ceneri vulcaniche, spore, pollini, polveri, sali, fumi di combustione, batteri = impurità); inoltre, è presente anche il vapore acqueo, derivante dall'evaporazione delle acque continentali.
• Eterosfera: si estende al di sopra di 80-100 km. La composizione dell'aria varia con l'altitudine e infatti qui è più accentuata l'azione delle radiazioni ultraviolette. In questa fascia troviamo (oltre le radiazioni ultraviolette) ossigeno, elio e idrogeno. Al di sopra dell'eterosfera ci sono fasce sempre più rarefatte che costituiscono la frangia dell'atmosfera: non ha un limite superiore ben identificabile, però convenzionalmente la si considera estesa fino a 2000 km.

Secondo le teorie più recenti, l'atmosfera si è formata per la liberazione dei gas dall'interno del pianeta attraverso le eruzioni vulcaniche (azoto, anidride carbonica e vapore acqueo), mentre l'atmosfera primordiale sarebbe andata persa durante le ultime fasi di formazione della Terra.

Suddivisione termica dell'atmosfera

La temperatura è il parametro fisico dell'atmosfera e questa varia con l'altezza in modo discontinuo. Questo permette di distinguere l'atmosfera in:

• Troposfera: ambiente in cui è inserito l'uomo. Qui si verificano i più importanti fenomeni meteorologici (perturbazioni, nuvole, precipitazioni). Essa varia con il livello del mare da 0 m fino a 12 km di altezza. È formata dai gas più pesanti (azoto, ossigeno, metano, anidride carbonica e polveri sottili) che tendono a muoversi in base alla direzione dei venti.
• Tropopausa: è il punto di passaggio dalla tropopausa alla stratosfera e la temperatura varia con il variare dell'altezza.
• Stratosfera: dai 12 km a 50 km di quota. Il vapore acqueo e il pulviscolo atmosferico sono molto ridotti quindi non si formano nuvole e precipitazioni. La temperatura resta costante fino ai 20 km con valori simili a quelli della troposfera (0,6° C per ogni 100 m –> gradiente verticale di T dell'ambiente). In questa sfera vi è un gas molto importante per l'uomo: l'ozono che ha il compito di riflettere i raggi solari come fosse uno scudo, quindi ci protegge dalle radiazioni ultraviolette. Si è verificato un assottigliamento dell'ozono a causa dell'anidride carbonica (inquinamento) che non permette la giusta protezione oltre al fatto che ha provocato l'aumento della temperatura sulla Terra.
• Stratopausa: punto di passaggio.
• Mesosfera: va dai 50 km agli 80 km; in base all'altezza la temperatura diminuisce raggiungendo valori come -80° C; caratteristica di questa fascia è che durante l'estate e alle latitudini più alte, sono state osservate nubi sottili (nottilucenti), visibili alla luce del tramonto o dell'alba e che sono probabilmente formate da cristalli di ghiaccio e da minutissime polveri cosmiche; sono presenti gas leggeri.
• Termosfera: vi è un aumento della temperatura poiché è la sfera più vicina al Sole e dista dalla Terra di circa 100 km (100° C) e a 300 km la temperatura può arrivare anche ai 1000° C. Qui si trovano i gas più leggeri che si muovono liberamente, perché sempre meno influenzati dalla gravità terrestre.
• Esosfera: si registra un aumento della temperatura fino a 2000° C. Non è possibile indicare un vero e proprio limite superiore dell'atmosfera, però convenzionalmente si considera estesa fin dove i gas risentono ancora del campo gravitazionale terrestre.

Alterazioni antropiche dell'atmosfera

Nella troposfera non vi sono solo i suoi componenti gassosi (azoto e ossigeno), ma anche particelle solide (ceneri vulcaniche, pollini, polveri sollevati dal vento). A queste sostanze naturali, l'uomo nel tempo ha aggiunto altre particelle gassose, liquide e solide derivanti dalle attività agricole e industriali che hanno portato ad un'alterazione della composizione dell'aria e della sua qualità, determinando il cosiddetto inquinamento atmosferico.

Quando si parla di "inquinamento atmosferico" si fa riferimento a una serie di sostanze che vengono scaricate nell'aria come polveri e ceneri e sostanze gassose (anidride carbonica, anidride solforosa, ossido di carbonio) che vengono immesse per tre motivi:

• Fenomeni meccanici: vengono immesse nell'atmosfera particelle solide, provenienti ad esempio dalle cave, dalle miniere a cielo aperto, dalle discariche, dalle centrali nucleari (particelle radioattive).
• Reazioni chimiche: fa riferimento ai numerosi processi industriali che generano gas scaricati nell'atmosfera. Esempio: "idrogeno solforato" liberato dalle raffinerie di petrolio e il "cloro" emesso dalle industrie dei fosfati e della ceramica.
• Combustione del carbone per riscaldamento.

Una conseguenza legata all'inquinamento atmosferico è il fenomeno delle piogge acide che hanno effetti dannosi su animali e vegetali. La loro "acidità" è dovuta alla presenza di acido solforico e acido nitrico. È un fenomeno che riguarda tutto il pianeta poiché le correnti aeree trasportano le masse d'aria inquinata anche lontano dai siti di produzione di tali sostanze.

Esistono alcuni gas che non fanno parte della composizione naturale dell'atmosfera (quelli provocati dall'uomo) e questi provocano un particolare fenomeno: la rimozione dell'ozono stratosferico e quindi provocano il buco dell'ozono. Questo gas (ozono) ha una funzione essenziale nell'assorbire e filtrare le radiazioni ultraviolette provenienti dal Sole che sono dannose per la vita sulla Terra (aumento tumori della pelle, danni di tipo genetico perché i raggi ultravioletti possono colpire il DNA, deficienze immunitarie). Inizialmente, in Inghilterra si pensava che fosse un fenomeno naturale causato da particolari condizioni climatiche di quell'area. In seguito, ci si rese conto che la riduzione dell'ozono fosse un fenomeno esteso su tutto il pianeta e che sia da attribuire all'immissione nell'atmosfera di alcuni gas: i clorofluorocarburi che salgono verso la stratosfera dove liberano il cloro che reagisce chimicamente con le molecole di ozono fino a distruggerle.

Come ridurre o prevenire l'inquinamento atmosferico? La situazione è complessa però le soluzioni che sono state messe in atto sono:

• Riduzione delle concentrazioni di piombo nell'aria, evitando di utilizzare questo metallo come additivo per la benzina.
• Il passaggio dalla nafta al gasolio (per il riscaldamento degli edifici) e successivamente al metano che ha portato alla riduzione del biossido di zolfo.

Accanto a questi risultati positivi, bisogna tener presente anche degli insuccessi causati dai consumi dei combustibili fossili da parte degli Stati Uniti che non vogliono modificare le proprie strategie economiche, basate sull'industrializzazione e i consumi di massa. Infatti, attualmente manca un piano organico e globale per ridurre l'inquinamento atmosferico; si cerca, d'altra parte, di utilizzare dei "provvedimenti tampone", ad esempio, a Città del Messico, dopo aver osservato gli uccelli cadere per avvelenamento dell'aria urbana, è stata vietata la circolazione automobilistica per un giorno alla settimana e sono state intensificate le revisioni degli autoveicoli. Un'altra soluzione potrebbe essere quella di piantare più alberi, perché emettono più ossigeno.

Il clima

Vi è una differenza tra clima e tempo:

• Clima: è dato dalle condizioni meteorologiche di un determinato territorio considerando un lungo periodo di tempo (almeno 30 anni).
• Tempo: condizioni meteorologiche limitate nello spazio e nel tempo (max 48 ore).

Bisogna ora comprendere quali sono i fenomeni che avvengono nella troposfera e che alla base sono condizionati da temperatura, umidità e pressione. Infatti, il motore del sistema climatico è costituito dall'energia termica proveniente dal Sole, che a causa della forma della terra (detta geoide) e dei suoi movimenti, si distribuisce in modo differenziato sulla superficie terrestre.

La trasmissione di energia termica da un corpo all'altra può avvenire per:

• Conduzione: quando molecole con alta energia cinetica urtano molecole con energia minore; è il caso dei solidi.
• Convenzione: tipico dei fluidi con caratteristiche termiche diverse che si muovono per gravità l'uno rispetto all'altro e tendono all'equilibrio termico.
• Irraggiamento: energia trasmessa sottoforma di onde elettromagnetiche.

Il riscaldamento della Terra e degli altri pianeti avviene per irraggiamento: la terra (è una stella) ha una temperatura superficiale di circa 6000°C ed emette un fascio di onde elettromagnetiche, in ogni direzione. Questa energia nasce dalla parte più interna del sole e viene poi trasportata verso la superficie della terra (per conduzione e convenzione) e viene poi irradiata nello spazio.

Ogni corpo emette delle radiazioni elettromagnetiche e le loro caratteristiche dipendono dalla temperatura del corpo stesso: maggiore è la temperatura e minore sarà la lunghezza d'onda della radiazione emessa. Il sole, essendo molto caldo, emette radiazioni corte delle quali solo una piccola parte arriva al limite superiore dell'atmosfera terrestre. Questa quantità di energia viene definita costante solare. L'atmosfera fa sì che la terra riceva solo una piccola parte di energia infatti il 33% delle radiazioni viene riflessa nello spazio (fenomeno dell'albedo), il 24% viene assorbito direttamente dall'atmosfera e il 43% giunge sulla superficie terrestre che si riscalda (ma solo fino ad una T media di 13°C) e diventa a sua volta un corpo radiante.

I gas che compongono l'atmosfera (soprattutto vapore acqueo, anidride carbonica e ozono) assorbono la maggior parte delle radiazioni termiche emesse dalla superficie terrestre, in questo modo l'atmosfera si riscalda ed emette delle radiazioni infrarosse sia verso lo spazio sia verso la superficie terrestre. L'atmosfera si comporta quindi come i vetri di una serra, che sono trasparenti ai raggi luminosi e caldi a onda corta provenienti dal Sole, ma non permettono la dispersione dei raggi termici a onda lunga emessi dal suolo. Con il termine effetto serra intendiamo l'insieme dei fenomeni di assorbimento da parte dell'atmosfera della radiazione termica emessa dalla superficie terrestre e del successivo controirraggiamento dall'atmosfera verso la terra. Se non ci fossero questi processi, la Terra sarebbe al di sotto dei 0°C e tutta l'acqua sarebbe allo stato solido portando ad una difficoltà dello sviluppo della vita.

La temperatura del nostro pianeta è stabile, pertanto il flusso di energia emesso dal sole e quello emesso dalla terra si equivalgono. Possiamo distinguere due tipi di effetto serra:

• Effetto serra primario o naturale: fenomeno che consente alla Terra di conservare una T media di circa 15°C e di mantenere condizioni favorevoli lo sviluppo della vita.
• Effetto serra secondario o antropico: amplificazione dell'effetto serra primario e quindi alterazione della composizione dell'atmosfera provocato dalle attività umane, poiché i gas nell'atmosfera aumentano e di conseguenza aumenta anche il fenomeno dell'effetto serra.

I gas serra sono numerosi e tra questi vi sono:

• Il vapore acqueo, la cui quantità dovrebbe aumentare con l'aumentare della temperatura.
• L'anidride carbonica che deriva principalmente dal traffico veicolare.
• Il metano, prodotto dalla decomposizione di sostanze organiche.
• I clorofluorocarburi, non presenti in natura, ma prodotti dopo la II GM e nonostante la loro limitata produzione, hanno un rilevante ruolo nell'incrementare l'effetto serra.

Ad ogni modo, il maggior contributo all'effetto serra deriva dall'anidride carbonica. Per quanto riguarda gli effetti dell'effetto serra, troviamo:

• Aumento temperatura media.
• Riduzione di circa il 50% delle masse glaciali montane.
• Incremento di circa 13 cm del livello medio del mare.

L'insolazione è la quantità di energia che raggiunge una zona esposta al sole; essa varia da un luogo all'altro della Terra e dipende dalla sfericità del pianeta e dai suoi movimenti di rotazione (compie attorno al proprio asse, da ovest verso est. La durata è di 24 ore) e rivoluzione (movimento che la Terra compie intorno al Sole. La durata di questo moto è di 365 giorni; se non ci fosse la rivoluzione, la diversa insolazione diventerebbe un fenomeno costante e si avrebbe una zona polare sempre esposta alla luce mentre l'altra resterebbe sempre in ombra), ma dipende anche dall'inclinazione e dal parallelismo dell'asse terrestre (se l'asse non fosse inclinato, sui poli l'insolazione sarebbe nulla, mentre sull'equatore vi sarebbe costantemente la massima intensità di radiazione).

L'insolazione e il riscaldamento variano passando dalle fasce intertropicali a quelle polari. Infatti alle fasce intertropicali si ha un riscaldamento sempre molto intenso e non si può parlare di alternanze stagionali, mentre nelle zone polari vi è un maggiore divario nella durata del dì e della notte.

Bisogna comunque tener presente che esistono regioni che pur essendo esposte alla stessa latitudine (ricevono perciò la stessa quantità di energia solare), presentano temperature differenti che dipendono da diversi fattori tipicamente geografici, legati cioè alle caratteristiche fisiche della superficie terrestre. Infatti, la temperatura indica la capacità di un corpo di assorbire una quantità di calore che varia in base ai seguenti fattori:

• Distribuzione delle terre e dei mari e il loro diverso comportamento nell'assorbire e nel rilasciare il calore: nel terreno solido il calore penetra solo nello strato più superficiale, mentre nell'acqua può arrivare fino a 7 m di profondità per le variazioni termiche diurne e fino a 200 m per quelle annuali, a causa delle correnti. Queste variazioni si hanno poiché acqua e suolo hanno un diverso "calore specifico" (quello dell'acqua è quasi doppio rispetto al suolo) e quindi per portare alla stessa temperatura due identiche masse di acqua e suolo, sarà necessario fornire alla prima una quantità di calore quasi doppia rispetto al secondo. L'acqua quindi si riscalda (e si raffredda) meno intensamente e più lentamente rispetto al suolo e presenta pertanto contrasti termici meno accentuati.
• Rilievo: anche se la radiazione solare in alta montagna è elevata, l'aria rarefatta e secca non è in grado di trattenere in modo efficace l'energia proveniente dal Sole e quella irradiata dalla superficie terrestre e quindi si riduce la temperatura man mano che l'altezza aumenta con un gradiente di 0,6°C ogni 100 m. Le catene montuose creano delle barriere alla circolazione atmosferica, modificando la temperatura: nell'emisfero settentrionale, catene con andamento Est-Ovest limitano le masse d'aria che provengono da Nord (Alpi che formano una barriera naturale).