Cristina Cavazzuti, Laura Gandola, Roberto Odone. Terra, acqua, aria

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1 Cristina Cavazzuti, Laura Gandola, Roberto Odone Terra, acqua, aria

2 Capitolo 6. Atmosfera: l aria e i suoi movimenti 1. Le proprietà fisiche dell aria 2. La temperatura dell aria e l effetto serra 3. La pressione dell aria e le carte del tempo 4. Il movimento delle masse d aria e la classificazione dei venti 5. L azione del vento e il passaggio eolico 2

3 1. L atmosfera circonda e protegge la superficie terrestre L atmosfera è l involucro aeriforme che circonda la Terra ed è essenziale per la vita sul nostro pianeta perché contiene la riserva di ossigeno necessaria alla maggior parte degli organismi per respirare e compiere le fondamentali funzioni vitali; filtra i raggi del Sole impedendo ad alcune radiazioni nocive di raggiungere la superficie terrestre; ci protegge da eventuali impatti di meteoriti provenienti dallo spazio. 3

4 2. L atmosfera viene suddivisa in cinque fasce Circa il 50% dell aria presente sul nostro pianeta è concentrato nei primi 5 km di altitudine e il 90% non supera i 16 km; oltre questa quota, l aria si fa sempre più rarefatta. 4

5 2. L atmosfera viene suddivisa in cinque fasce L atmosfera ha caratteristiche diverse mano a mano che ci si allontana dalla superficie della Terra. Si possono distinguere cinque zone concentriche. La troposfera ha uno spessore medio di circa 10 km. In essa avvengono tutti i fenomeni meteorologici. La stratosfera è la fascia che circonda la Terra fino a un altezza di 50 km. Al suo interno è presento uno strato di ozono che filtra i raggi ultravioletti provenienti dal Sole. 5

6 2. L atmosfera viene suddivisa in cinque fasce La mesosfera circonda la Terra fino a un altezza di circa 80 km. La termosfera si trova tra gli 80 e i 600 km di altitudine; è la fascia di atmosfera in cui si verificano le aurore polari. L esosfera è la fascia più esterna dell atmosfera: si estende oltre i 600 km di altitudine. 6

7 2. L atmosfera viene suddivisa in cinque fasce 7

8 3. La composizione attuale della troposfera è diversa da quella dell attuale atmosfera primitiva La composizione della troposfera è un miscuglio di azoto (78,09%), ossigeno (20,94%), anidride carbonica (0,03%) e una piccola percentuale di altri gas. L aria contiene anche particelle solide trasportate dal vento e quantità variabili di vapore acqueo. Gli scienziati ritengono che l atmosfera primitiva fosse priva di ossigeno. 8

9 4. La temperatura dell aria dipende dall altitudine e da altri fattori geografici La temperatura dell aria dipende innanzitutto dall altitudine: poiché l aria si scalda dal basso, più ci si allontana dalla superficie terrestre, più la temperatura scende. La diminuzione di temperatura in rapporto all altitudine è detto gradiente termico verticale. 9

10 4. La temperatura dell aria dipende dall altitudine e da altri fattori geografici A parità di altitudine la temperatura dell aria diminuisce con l aumentare della distanza dall Equatore. Un altro fattore che influenza la temperatura dell aria è la distribuzione delle terre emerse e delle masse d acqua dolce e marina. 10

11 5. La temperatura locale dell aria varia sia nel corso della giornata sia nel corso dei mesi In prossimità del suolo la temperatura dell aria subisce notevoli variazioni giornaliere regolari dovute al variare dell altezza del Sole sull orizzonte. La temperatura massima dell aria viene raggiunta quando l energia ricevuta dal Sole è pari a quella emessa dal suolo. La differenza tra la temperatura massima e la minima registrate in uno stesso giorno è chiamata escursione termica diurna. L escursione termica riferita ad un anno è detta escursione termica annua. 11

12 6. I gas serra contribuiscono a regolare la temperatura sulla Terra Se nell atmosfera non ci fossero i gas serra, di cui il vapore acqueo rappresenta il componente principale, la superficie del nostro pianeta sarebbe troppo fredda per la vita. L insieme di questi gas è in grado di ostacolare l allontanamento dalla superficie terrestre di parte delle radiazioni termiche a onda lunga emesse dal suolo riscaldato dal Sole (radiazioni infrarosse) e di intrappolare il calore in prossimità della superficie terrestre. 12

13 6. I gas serra contribuiscono a regolare la temperatura sulla Terra 13

14 7. L aumento della concentrazione dei gas serra fa innalzare la temperatura dell atmosfera L equilibrio tra i livelli di anidride carbonica, di vapore acqueo e degli ossidi di azoto dipende da processi naturali di riciclaggio di sostanze come il carbonio, l azoto e l acqua. Tuttavia, negli ultimi due secoli l immissione di anidride carbonica è aumentata enormemente a causa dei processi di combustione dovuti alle attività umane. Tra le conseguenze di questo riscaldamento globale o global warming si prevedono importanti cambiamenti climatici e la parziale fusione dei ghiacci delle calotte polari. 14

15 7. L aumento della concentrazione dei gas serra fa innalzare la temperatura dell atmosfera 15

16 7. L aumento della concentrazione dei gas serra fa innalzare la temperatura dell atmosfera 16

17 8. La pressione dell aria varia al variare dell altitudine L aria che costituisce l atmosfera ha un certo peso e, quindi, esercita sulla superficie terrestre una pressione detta pressione atmosferica. Nel 1643 Evangelista Torricelli osservò sperimentalmente che la pressione dell aria è equivalente a quella esercitata da un colonnina di mercurio con sezione di un centimetro quadrato e alta 760 mm. Questo valore (760mHg) è chiamato atmosfera (atm). 17

18 8. La pressione dell aria varia al variare dell altitudine L unità di misura della pressione è il pascal: 1 pascal (Pa) corrisponde alla pressione esercitata dalla forza di 1 newton (N) su una superficie di 1 m 2. Ogni punto della superficie terrestre è sottoposto a una pressione che dipende dal peso della colonna d aria sovrastante; pertanto la pressione atmosferica varia con l altitudine. 18

19 5. La pressione atmosferica dipende anche dalla temperatura dell aria e dalla sua umidità La densità dell aria dipende dalla temperatura. L aria calda, a parità di volume, pesa meno dell aria fredda ed esercita una pressione minore sulla superficie terrestre. 19

20 5. La pressione atmosferica dipende anche dalla temperatura dell aria e dalla sua umidità Il grado di umidità dell aria è in stretta relazione con la sua pressione. L aria umida è più leggera dell aria secca perché il vapore acqueo è più leggero sia dell azoto sia dell ossigeno. 20

21 10. Le carte del tempo si costruiscono in base ai valori delle pressioni atmosferiche La meteorologia è la scienza che studia i processi che hanno luogo nell atmosfera e le loro influenze sul clima. Per ottenere un riscontro visivo si costruiscono le carte del tempo. Unendo tutti i punti che presentano la stessa pressione atmosferica si ottengono delle linee curve chiuse, concentriche dette isobare. 21

22 10. Le carte del tempo si costruiscono in base ai valori delle pressioni atmosferiche Una zona in cui le isobare hanno valori crescenti dal centro alla periferia è chiamata area ciclonica e sulla carta è segnata con la lettera B (bassa pressione). Se invece le isobare hanno valori più alti al centro che alla periferia, l area è detta anticiclonica e si indica con la lettera A (alta pressione). 22

23 11. I movimenti delle masse d aria sono dovuti a differenze di pressione atmosferica L aria che sovrasta zone diverse si trova in condizioni di pressioni differenti; tale situazione determina il movimento di masse d aria che chiamiamo vento. Le differenze di pressione responsabili dei movimenti di masse d aria sono dette gradienti barici o gradienti di pressione. 23

24 12. Un gradiente barico può essere determinato da temperature differenti La brezze marine sono dovute al gradiente barico, ossia alla differenza di pressione che si determina tra la massa d aria che si trova sopra il mare e quella che si trova sopra la terraferma. 24

25 13. La teoria delle celle convettive spiega i movimenti delle masse d aria su scala mondiale I movimenti di masse d aria che salgono raffreddandosi per poi scendere altrove compiono un ciclo, che viene chiamato cella convettiva. 25

26 14. I venti possono essere classificati in base alla loro direzione e alla loro intensità I venti possono essere classificati in base al loro comportamento nel corso dell anno: costanti: spirano sempre nella stessa direzione e nello stesso verso sono provocati da dislivelli di pressione atmosferica generati dalla diversa distribuzione dell energia solare. Un esempio è costituito dagli alisei. 26

27 14. I venti possono essere classificati in base alla loro direzione e alla loro intensità periodici: i monsoni sono venti periodici originati dall inversione stagionale delle zone di alta e bassa pressione sull oceano e sul continente. 27

28 14. I venti possono essere classificati in base alla loro direzione e alla loro intensità variabili: sono dovuti a movimenti di masse d aria a scala locale generati dalla diversa morfologia della superficie terrestre, come per esempio le brezze di ghiacciaio. Un altra classificazione prende in considerazione la loro intensità. La velocità del vento si misura con uno strumento chiamato anemometro. 28

29 15. Il vento trasporta le particelle solide di diverse dimensioni Quando in una zona arida soffia un vento forte, il prelievo e il trasporto di particelle, dette nel loro complesso deflazione, avvengono secondo tre diverse modalità: rotolamento; saltellamento; sospensione. 29

30 13. L azione erosiva del vento è dovuta alle particelle di sabbia trasportate che poi si depositano Quando le particelle trasportate dal vento colpiscono rocce compatte o materiali a grana grossolana, esercitano su di essi una forte azione abrasiva chiamata corrasione eolica. 30

31 13. L azione erosiva del vento è dovuta alle particelle di sabbia trasportate che poi si depositano Le forme di deposito eolico sono caratterizzate da una granulometria molto omogenea dei sedimenti; in base alle dimensioni delle particelle si distinguono in: dune: sono formate dalle particelle più grossolane. Si possono formare nei deserti sabbiosi (dune continentali) o lungo le coste (dune costiere). löss: è formato dal materiale più sottile della sabbia e viene trasportato dal vento in sospensione a grandi altezze e per lunghe distanze; quando si deposita tende a coprire aree molto vaste. 31

32 13. L azione erosiva del vento è dovuta alle particelle di sabbia trasportate che poi si depositano 32