Appunti sull'atmosfera

Atmosfera

L'atmosfera è l'involucro di gas che circonda il nostro pianeta. È alta decine di chilometri e i gas sono concentrati nei primi 10-20 km; successivamente, diventa rarefatta. Si è formata nei primi stadi di formazione della Terra. All'inizio comprendeva:

• Elio
• Idrogeno
• Metano
• Ammoniaca
• Azoto
• Ossigeno — raro, era prodotto solo dalla scissione di acqua. È diventato un componente importante quando si sono sviluppati i primi organismi unicellulari (cianobatteri) in grado di usare la fotosintesi per produrre sostanza organica.

Attualmente nell'atmosfera si ha:

• Azoto 78%
• Ossigeno 21%
• Argon 1%
• Diossido di carbonio 0.004%
• La percentuale di acqua (umidità atmosferica) varia localmente in funzione della temperatura.
• Metano — si crea dalla decomposizione di organismi in zone prive di ossigeno.
• Elio
• Neon
• Ozono — è concentrato negli strati alti dell'atmosfera ed è prodotto dall'azione della radiazione ultravioletta sulle molecole di ossigeno.

Parametri dell'atmosfera

L'atmosfera si descrive attraverso tre parametri: temperatura, umidità e pressione.

Temperatura

La temperatura è lo stato energetico delle molecole di un corpo, il moto di vibrazione a cui sono soggetti gli atomi nelle molecole. In un gas caldo, le molecole sono soggette a una forte agitazione. La temperatura si misura con il termometro a condizioni standard: ombra, 1,2 m di altezza dal suolo. Non può essere perfetta ed è soggetta a variazioni cicliche, giornaliere e di vicinanza con corpi che prendono e rilasciano calore.

Il ciclo annuale della temperatura dipende da tre fattori:

• Latitudine — man mano che aumenta, decresce la media annua della radiazione solare e con essa la temperatura. Influenza la variazione annua dell'insolazione, accentuando con il suo aumento l'intensità delle sue cicliche variazioni annue.
• Effetto mitigatore del mare — le correnti oceaniche possono influenzare la temperatura con le loro acque più o meno calde.
• Altitudine — la temperatura decresce quando la quota aumenta.

Temperatura dell'aria al suolo

Nelle aree urbane, il terreno è coperto da asfalto, cemento e strutture che assorbono molto calore (calore scuro) e presentano scarsa evaporazione. Le aree asfaltate trattengono più del doppio dell'energia rispetto alla vegetazione. Nelle superfici naturali, l'evaporazione assorbendo energia abbassa la temperatura.

Temperatura dell'aria in montagna

La temperatura è inferiore, ciò è dovuto alla minore pressione dell'atmosfera che restituisce una minore quantità di calore in forma di radiazione infrarossa. Con l'aumento della quota, diminuisce la temperatura media ma aumenta l'escursione termica.

Temperatura dell'aria in atmosfera

L'aria è più fredda man mano che aumenta l'altitudine. La diminuzione della temperatura in rapporto con l'altitudine si chiama gradiente termico ed equivale a 6,49 °C/km. Intorno ai 12-13 km di altezza, la temperatura torna ad aumentare a causa dell'assorbimento da parte delle molecole di ozono dei raggi UV. Ciò avviene nella tropopausa (limite superiore della troposfera). La troposfera è lo strato più basso dell'atmosfera, è più spessa nella fascia tropicale ed equatoriale ed è più sottile ai poli. Contiene molto vapore acqueo e gli aerosol — corpuscoli piccolissimi dove il vapore acqueo si condensa per formare le nubi e le nebbie. Nella stratosfera, la temperatura torna a salire; l'aria diventa più calda con l'aumentare dell'altitudine, raggiungendo il suo massimo nella stratopausa (limite superiore della stratosfera). Dopo, nella mesopausa, la temperatura diminuisce, tornando ad aumentare poi nella termosfera.

Temperatura di acqua e suolo

Sul suolo, la radiazione solare scalda pochi chilometri, mentre nell'acqua la radiazione arriva fino a 40-50 km di profondità. Questo succede poiché l'acqua è trasparente e assorbe e immagazzina molto calore, che rende poi lentamente mitigando le escursioni termiche giornaliere e stagionali.

Umidità

L'umidità è il contenuto di vapore acqueo per unità di volume. Il vapore acqueo immagazzina energia e tale energia muove molti fenomeni meteorologici.

Umidità atmosferica

È la misura del contenuto di vapore acqueo in atmosfera. L'atmosfera può...