Atmosfera e inquinanti

Atmosfera

L'atmosfera è un involucro gassoso che avvolge il pianeta ed è trattenuto dalla forza di attrazione gravitazionale della Terra e da quella centrifuga dovuta alla rotazione terrestre. Ha il ruolo di filtrare le radiazioni solari altamente energetiche provenienti dal Sole, facendo passare solo le radiazioni tra 300-2500 nm (vicino UV, visibile e vicino IR) e le onde radio, stabilizza inoltre la temperatura sulla Terra riassorbendo le radiazioni IR (attraverso effetto serra naturale). L'atmosfera è costituita dal 68% di azoto, dal 28% di ossigeno e altri gas come CO₂, CH₄ ecc.

Classificazione delle regioni dell'atmosfera in base alla temperatura

• Troposfera → Va da 0 a circa 18 km (a seconda della zona che consideriamo, è minima ai poli, massima all'equatore) e si trova a diretto contatto con la superficie terrestre. È caratterizzata dall'avere una composizione omogenea dei gas. In questa regione la temperatura decresce andando dai +15°C ai -56°C (circa 6°C/km).
• Tropopausa → Si trova al di sopra della troposfera. In questa regione l'acqua ghiaccia e quindi non fotodissocia, impedendo la perdita di idrogeno.
• Stratosfera → Si estende dai 18 ai 50 km. In questa regione si trova lo strato di ozono (reazioni coinvolte nel ciclo di Chapman portano ad un aumento della temperatura) che assorbe le radiazioni UV-B e per questo motivo c'è un aumento della temperatura dai -56°C ai -2°C.
• Mesosfera → Va dai 50 agli 85 km. La temperatura decresce perché l'aria è estremamente rarefatta e non ci sono specie che assorbono le radiazioni, si passa da -2°C a -92°C.
• Termosfera → Va dagli 85 ai 500 km. La temperatura cresce con l'altitudine grazie all'ossigeno e all'azoto che vanno ad assorbire principalmente i raggi UV-C (i più intensi, l'energia è proporzionale alla frequenza), si passa da -92°C ai +1200°C. In realtà O₂ e N₂ sono praticamente assenti, sono presenti in forma ionizzata (ionosfera).

Lunghezze d'onda dei raggi UV provenienti dal Sole

• UV-C 50-220 nm → Assorbita da O₂ e N₂
• UV-B 220-320 nm → Assorbita da O₃
• UV-A 320-420 nm → Non viene assorbita e raggiunge la Terra

Classificazione delle regioni dell'atmosfera in base alla composizione

• Omosfera (da 0 a 80 km) → Caratterizzata da una composizione omogenea dei componenti.
• Eterosfera (da 80 a 500 km) → Le specie sono frazionate in base al peso molecolare, le specie più pesanti si troveranno in basso mentre quelle più leggere in alto.
• Esosfera (da 500 km in poi) → Le specie sfumano nello spazio.

Ionosfera

(Da 60 a 500 km) Comprende la termosfera e la mesosfera, è la parte più esterna dell'atmosfera. Deve il suo nome al fatto che i raggi UV provenienti dal Sole ne ionizzano i gas costituenti. Dobbiamo però distinguere due momenti diversi della giornata nei quali ci sarà una ionizzazione differente; la ionizzazione aumenta durante il giorno, quindi la ionosfera sarà più estesa, perché la radiazione solare fa in modo che la ionizzazione aumenti. Importante per le telecomunicazioni che sfruttiamo sulla Terra, gli ioni presenti nella ionosfera riescono a riflettere le onde elettromagnetiche e permettono di effettuare delle telecomunicazioni.

Aurora

La termosfera è sede delle aurore polari (australe e boreale), che sono il risultato della collisione tra particelle cariche (protoni e elettroni) rilasciate dal Sole e le particelle gassose presenti nell'atmosfera. Questo genera l'emissione di radiazioni (noi vediamo solo quelle generate dagli elettroni):

• Ossigeno colpito da elettroni ad alta energia → Emesso nel verde
• Ossigeno colpito da elettroni a bassa energia → Emesso nel rosso
• Azoto → Emesso nel blu

Acqua atmosferica

• Nella troposfera → Condensa a ghiaccio impedendo la perdita di H per fotodissociazione
• Nella stratosfera → Si produce dal metano CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O → OH• + H•

Aria e temperatura

• Nella troposfera → Il mescolamento delle masse d'aria rende omogenea la composizione, quindi non avviene inversione termica