Atmosfera. Composizione 07/01/2018

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1 Atmosfera L atmosfera è l insieme dei gas che circondano la Terra trattenuti dalla forza di attrazione gravitazionale. Di conseguenza questi gas sono molto addensati in prossimità della superficie, dove la gravità è maggiore, e si vanno sempre più rarefacendo man mano che ci si allontana dal pianeta. Non esiste un confine netto dell atmosfera: essa si rarefà sempre di più fino a sparire. Convenzionalmente si considera il limite di 500 km di altitudine. Oltre i 500 km si parla di esosfera. Composizione I gas che formano l atmosfera sono prevalentemente azoto e ossigeno. La loro percentuale è variabile a seconda dell altitudine: oltre i 100 km di altezza l azoto e l ossigeno sono molto scarsi e predominano altri gas come l elio e l idrogeno. In media l atmosfera è composta dal di 78% azoto, dal 21% di ossigeno e dall 1% di altri gas. 1

2 Composizione L atmosfera non ha sempre avuto questa composizione: quando si è formata era costituita quasi sicuramente da idrogeno, metano, ammoniaca ed elio, i gas normalmente presenti nelle nebulose stellari. Successivamente, con il raffreddamento della Terra, apparvero azoto ed anidride carbonica, mentre l idrogeno, il metano e l ammoniaca furono utilizzati dalle piante che, in cambio, vi immisero l ossigeno. Si pensa che l attuale composizione dell atmosfera risalga a non più di 2 miliardi di anni fa. Colore Sulla Luna e sui pianeti dove non c è atmosfera, il cielo appare scuro mentre sulla Terra esso è di colore azzurro. Ciò è dovuto alla diffusione della luce da parte dei gas e del pulviscolo atmosferici. La lunghezza d onda maggiormente diffusa è quella che i nostri occhi percepiscono come azzurra. Al tramonto e all alba, invece, la luce solare giunge con maggiore inclinazione e la lunghezza d onda maggiormente diffusa è quella rossa e arancione. Nei pianeti con atmosfera diversa da quella terrestre, il cielo appare di colori differenti. Suddivisione L atmosfera viene suddivisa in strati concentrici detti sfere: troposfera, stratosfera, mesosfera, termosfera. Ciascuna sfera è separata da quelle adiacenti da suddivisioni dette pause, che prendono il nome dalla sfera sottostante: tropopausa, stratopausa, mesopausa e termopausa. 2

3 Suddivisione La suddivisione si fa in base al comportamento della temperatura: se aumenta o diminuisce con l altitudine. Nelle troposfera la temperatura diminuisce progressivamente man mano che ci si allontana dalla superficie terrestre, nella stratosfera tende invece ad aumentare, mentre torna a diminuire nella mesosfera e di nuovo ad aumentare nella termosfera. Troposfera È la parte di atmosfera compresa tra la superficie terrestre ed un altezza variabile dai 10 (in corrispondenza dei poli) ai 18 km (in corrispondenza dell equatore). Qui avvengono tutti i principali fenomeni meteorologici e qui è concentrata la maggior parte (80%) dei gas che compongono l atmosfera. Nella troposfera la temperatura diminuisce man mano che si sale. Ciò è dovuto al fatto che la principale fonte di riscaldamento dell atmosfera non è il Sole, ma il calore della Terra riscaldata dal Sole: salendo di quota ci allontaniamo dalla sorgente di calore e, di conseguenza, la temperatura diminuisce. Stratosfera Si estende dal termine della troposfera fino a circa 50 km di altezza; è delimitata in basso dalla tropopausa e in alto dalla stratopausa. Qui, a causa della rarefazione dei gas e della scarsità di vapore acqueo, non avvengono fenomeni meteorologici. La composizione è simile a quella della troposfera con un importante eccezione: qui troviamo l ozono, un gas che deriva dalla trasformazione dell ossigeno. La formazione dell ozono produce calore e questo è il motivo per cui nella stratosfera la temperatura aumenta salendo di quota. La parte di stratosfera dov è maggiormente concentrato l ozono viene detta ozonosfera. 3

4 L ozono è un gas che si forma dall ossigeno: nell ossigeno normale gli atomi sono uniti a coppie, mentre nell ozono si uniscono a tre a tre. Questo avviene a causa delle radiazioni che provengono dal Sole. L ozono svolge una funzione assai importante: impedisce che la maggior parte dei raggi UV arrivi sulla superficie terrestre. Queste radiazioni sono in grado di provocare gravi danni agli organismi viventi, alterandone irreversibilmente il DNA. Nel 1985 alcuni studiosi fecero una sconcertante scoperta: lo strato di ozono stava assottigliandosi e, in corrispondenza dell Antartide, la diminuzione era più massiccia che altrove. È da allora che si parla di buco dell ozono, intendendo non una vera e propria mancanza di ozono, ma un suo assottigliamento. Il fenomeno è dovuto alla presenza di gas in grado di attaccare l ozono. Le sostanze più implicate sono i clorofluorocarburi o CFC. Questi composti vengono utilizzati come solventi, come propellenti per gli spray e come gas refrigeranti. In questi ultimi anni l uso dei CFC è notevolmente diminuito e, parallelamente, si è assistito ad un miglioramento dello strato d ozono il cui buco ha raggiunto la più piccola dimensione da 29 anni a questa parte. 4

5 Mesosfera Nella mesosfera, che va da circa 50 a circa 80 km d altezza, la temperatura torna a diminuire perché ci allontaniamo dalla zona di formazione dell ozono. Al limite superiore della mesosfera si ha il curioso fenomeno delle nubi nottilucenti, nuvole visibili solo di notte. Queste nubi non sono fatte di goccioline d acqua, ma sono composte da granelli di polvere. Termosfera Nella termosfera la temperatura aumenta perché ci si avvicina al Sole, che da qui in poi è la fonte di calore più importante. La termosfera e l alta mesosfera formano la ionosfera, così chiamata perché i gas sono presenti sotto forma di ioni. La ionosfera produce due interessanti fenomeni: 1. la riflessione delle onde radio 2. le aurore polari Termosfera Gli ioni non si lasciano attraversare dalle onde radio che, di conseguenza, vengono riflesse sulla Terra. Il fenomeno era sfruttato (e in parte lo è ancora oggi) per inviare segnali radio a grande distanza: a causa della curvatura della superficie terrestre non è possibile inviare segnali radio in linea retta su grandi distanze, per questo tali segnali venivano inviati verso la ionosfera e da qui essi riflessi verso altre stazioni radio. 5