L'ARIA. L'aria. L'atmosfera. L'aria secca è una miscela di gas formata da:

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1 L'aria L'aria secca è una miscela di gas formata da: Nome Formula % Massa (u.m.a.) 1 Azoto N 2 78,00 28 Ossigeno O 2 21,00 32 An. carbonica CO 2 0,03 44 Gas rari tracce L'aria contiene inoltre: pulviscolo atmosferico: particelle solide finissime (polveri, polline, spore batteriche e spore di funghi) Vapore acqueo (H2O di massa 18 u.m.a.) che ne determina l'umidità e può raggiungere una quantità max del 7%. Proprietà dell'aria L aria occupa uno spazio, ma non ha una forma ed un volume proprio L aria è comprimibile ed elastica L aria ha un peso (1 litro di aria secca a 20 C pesa circa 1,25 g); l'aria umida è più leggera 2 L aria calda occupa uno spazio maggiore dell aria fredda. L'atmosfera L'atmosfera è la parte gassosa che circonda la Terra (atmos=vapore): non sfugge dalla Terra perché i gas sono attratti dalla forza di gravità che è maggiore vicino alla superficie della Terra. il 75% (¾) della sua massa è concentrata nei primi km. si estende per circa 1000 km dalla superficie terrestre. 1 6x10 23 particelle di azoto pesano 28 g; 6x10 23 particelle di ossigeno pesano 32 g; 6x10 23 particelle di an. carbonica pesano 44 g. 2 L'aria umida ha un peso minore perché la molecola dell'acqua pesa meno degli altri gas. Pag. 1

2 L'atmosfera viene suddivisa in strati in funzione dei cambiamenti di temperatura, di densità e di composizione. 1. Troposfera (0-12 km dal livello del mare) ove avvengono i fenomeni meteorologici (venti, nubi, precipitazioni). E' riscaldata dalla Terra e la temperatura diminuisce dal basso verso l'alto circa 6 C ogni chilometro. Il limite superiore della troposfera è detto tropopausa. 2. Stratosfera (12-50 km). In essa a circa km è presente uno strato di ozono detto ozonosfera. L'ozono (O 3 ) ha la funzione di filtrare i raggi ultravioletti (UV) che oltre una certa quantità sono dannosi agli esseri viventi. 3. Mesosfera (50-95 km) ove si incendiano le meteore. 4. Termosfera ( km) ove hanno sede le aurore polari. 5. Esosfera ( km) lo strato più esterno e più rarefatto. Ossigeno E quasi interamente prodotto dai vegetali grazie alla fotosintesi clorofilliana 3. Favorisce la combustione e l ossidazione Si può trasformare in ozono (O 3 ) che assorbe le radiazioni ultraviolette. Viene utilizzato dagli organismi per la respirazione 4 Anidride carbonica Viene prodotta dalla respirazione e dalle attività dell uomo, ad esempio la combustione (legna, carbone, metano, benzina,.) L anidride carbonica impedisce la combustione Assorbe le radiazioni solari riflesse dalla Terra generando l effetto serra. 5 Viene utilizzata dai vegetali nella fotosintesi clorofilliana Azoto L azoto può essere prodotto dall azione di batteri presenti nel suolo a partire da nitrati. L'azoto: Reagisce difficilmente con gli altri elementi o composti: l azoto è quindi un gas inerte. Rallenta la combustione perché diluisce l ossigeno Viene trasformato in nitrati da batteri azotofissatori che vivono nelle radici delle leguminose e quindi utilizzato dalle piante attraverso il suolo. 3 H 2 O + CO 2 + energia solare = C 6 H 12 O 6 + O 2 (Acqua + an. Carbonica = glucosio + ossigeno) 4 C 6 H 12 O 6 + O 2 = H 2 O + CO 2 + energia chimica 5 L effetto serra naturale garantisce sulla Terra una temperatura adeguata alla vita. Pag. 2

3 L'umidità atmosferica Umidità atmosferica: Quantità di vapore acqueo presente nell'aria in un certo istante. L'umidità dipende dalla temperatura. L'aria più calda può contenere più vapore acqueo. Se la temperatura scende il vapore acqueo può condensare sotto forma di goccioline e si deposita come rugiada o, se le goccioline sono piccolissime, rimane sospeso come nebbia. Può sublimare sotto forma di cristalli di ghiaccio come brina. Nubi e precipitazioni L'aria calda e umida più leggera di quella circostante sale, si espande e si raffredda progressivamente formando le nubi (ammasso di goccioline microscopiche e leggerissime). Le goccioline si formano per condensazione del vapore attorno a particelle di pulviscolo, detti nuclei di condensazione. Se le goccioline si uniscono in gocce più grosse precipitano come pioggia o come fiocchi di neve nel caso in cui la temperatura è uguale o minore di 0 C. Se nelle nubi esistono forti correnti di aria ascendenti i cristalli di ghiaccio ripetutamente spinti verso l'alto formano granuli di ghiaccio compatto, i chicchi di grandine. Pag. 3

4 Pressione atmosferica Pressione esercitata dall'aria sulla superficie terrestre. Una colonna d'aria larga 1 cm 2 e alta quanto tutta l'atmosfera pesa 1033 g. L'aria che sovrasta una mattonella (625 cm 2 ) pesa 1,033x625 kg = 650 kg circa. L'unità di misura della pressione atmosferica è detta atmosfera (atm): 1 atm=1033 g/cm 2 = 760 mmhg=1013 millibar 1 atm= Pa 1 mbar=100 Pa 1 Pa=0,01 mbar Pa (Pascal) è l'unità di misura della pressione nel S.I. La pressione atmosferica dipende dalla temperatura, dall'umidità e dall'altitudine: la pressione diminuisce all'aumentare della temperatura, dell'altitudine e dell'umidità. Pag. 4

5 Misura umidità Umidità assoluta: grammi di vapore acqueo (in grammi) in 1 m 3 d'aria (g/m 3 ); Aumenta all'aumentare della temperatura. Un volume d'aria, a una data temperatura, è saturo se contiene la quantità massima di vapore. La temperatura di rugiada è la temperatura a cui l'aria diventa satura. Ad esempio l aria diventa satura C g/m3-40 0,1-30 0,3-20 1,0-10 2,25 0 4, , , , ,0 Se l'aria, a una data temperatura, satura il vapore acqueo condensa e si ha la rugiada o la brina quando condensa su superfici fredde, si ha la nebbia quando condensa al di sopra del suolo. Umidità relativa: è il rapporto (quoziente) percentuale tra la quantità di vapore contenuto in una massa d'aria e la quantità massima che il volume d'aria può umidità assoluta contenere ad una data temperatura e pressione umidità saturazione x100. Alla temperatura di rugiada l'umidità relativa è 100%. Esempio Una massa d'aria a 20 C contiene 11g/m 3 di vapore acqueo. Qual è l'umidità relativa? umidità assoluta umidità saturazione x100 = 11 17,3 x100=63,58 % Ciò significa che per raggiungere la saturazione occorre il 36% di umidità. A 10 C la stessa quantità di vapore fa raggiungere il 100% di umidità relativa (saturazione). Pag. 5

6 Movimenti dell'aria L'aria verticalmente si muove da una zona a temperatura più alta ad una a temperatura più bassa. L'aria calda si dilata, diventa meno densa e, quindi, sale verso gli strati più alti. L'aria calda in alto si raffredda, diventa più densa e, quindi, più pesante e scende in basso. In basso si riscalda nuovamente e sale. Questi movimenti circolari sono noti come moti convettivi. L'aria orizzontalmete si sposta da una zona a pressione più alta (A), detta anticiclonica, ad una a pressione più bassa (B) detta ciclonica. L'aria si muove secondo orbite circolari da una zona anticiclonica ad una zona ciclonica. Al di sotto dei 2000 metri ha origine il vento. Ad alta quota il movimento dell'aria è inverso a quello di Bassa quota. Nell'emisfero nord il vento ruota in senso orario nelle alte pressione mentre in senso antiorario nelle basse pressioni. Viceversa, nell'emisfero sud. Pag. 6

7 I venti Venti costanti che spirano sempre nella stessa direzione e nello stesso verso. Alisei che spirano dai tropici all'equatore. Ai tropici rispetto l'equatore la pressione è sempre più alta. La fascia tropicale è costantemente anticiclonica motivo per cui è ricca di zone Schema semplificato della formazione del vento ( desertiche. La fascia equatoriale è prevalentemente ciclonica ed è quindi caratterizzata da frequenti temporali (foresta equatoriale). Venti occidentali che spirano dai tropici verso i circoli polari. Venti orientali che spirano dai poli verso i circoli polari. Le aree desertiche sono quelle gialle Pag. 7

8 Venti periodici che periodicamente invertono il loro verso. Monsoni che spirano in estate dal mare verso la terraferma portando abbondanti piogge. In inverno spirano dalla terraferma al mare causando lunghi periodi di siccità. Nel periodo primaverile il continente (B) si riscalda più del mare (A): le masse d'aria si innalzano e il loro vuoto è coperto da venti freschi e umidi provenienti dal mare, e dunque arrivano forti temporali lungo la pianura birmana e indiana. Durante l'inverno il continente (A) si raffredda e le acque oceaniche (B) equatoriali sono più calde. Perciò le masse d'aria si spostano dalla terra (A) verso il mare (B), e quindi in inverno venti secchi e abbastanza freddi spirano dall'interno dell'asia verso l'oceano Indiano. Brezze interessano aree meno estese in prossimità di bacini d'acqua o di valli.. Brezza di mare e di terra. Di giorno la terraferma si riscalda più velocemente (B) rispetto all'acqua di un lago (A) o di un mare; di notte viceversa la terraferma (A) si raffredda più velocemente rispetto l'acqua (B). Allora di giorno l'aria si muove dal mare alla terraferma (brezza di mare), mentre di notte si muove dalla terraferma al mare (brezza di notte). Pag. 8

9 Brezza di monte e di valle. Le brezze di monte sono venti che spirano nelle notti calme e serene, con intensità maggiore in inverno, lungo i fianchi della montagna verso il fondovalle tra le ore 21 e le ore 10 del mattino. Simile alla brezza di monte è la brezza di ghiacciaio che da un ghiacciaio durante la notte. Le brezze di valle sono venti ascendenti che spirano durante il giorno, prevalentemente nel pomeriggio, con intensità maggiore in estate. Venti locali Vento Provenienza Caratteristica Bora Maestrale Libeccio Nord-Est dal Carso all'adriatico Nord-ovest dalla Francia al Tirreno Sud-ovest dalla Libia alle coste tirreniche Freddo e con alta velocità (>120 Km/h) Forte e freddo fino a 80 km/h Soffia a raffiche; è un vento umido che apporta precipitazioni Scirocco Sud-est dalla Siria E' caldo e secco in Sicilia e umido nella penisola dove apporta piogge. Grecale Sud-est dalla Grecia sulle coste sud-orientali dell'italia meridionale Tramontana Da nord a sud Vento gelido e impetuoso, tipico nel medio-tirreno Fohn Dal Nord Europa Interessa la Pianura Padana ed è portatore di pioggia. Pag. 9

10 Bilancio energia solare L'energia solare arriva dovunque, non costa, ed è rinnovabile. Non tutta l'energia irradiata dal Sole raggiunge la superficie della Terra: una parte viene riflessa nuovamente nello spazio; un'altra parte viene dispersa e diffusa in tutte le direzioni dalle molecole d'aria e dalle particelle di polvere dell'atmosfera; una parte ancora viene assorbita dal vapore acqueo, dall'anidride carbonica e dall'ozono. Poco più del 50 % circa raggiunge la superficie terrestre Di tutta l'energia che raggiunge la superficie terrestre solo una parte ritorna nell'atmosfera sotto forma di calore. Quest'ultima parte di energia è quella responsabile dei movimenti dell'aria e, quindi, dei fenomeni atmosferici. Pag. 10