L'azoto molecolare (si scrive N 2. L ossigeno molecolare (O 2. L anidride carbonica (CO 2

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3 L aria è un miscuglio di diversi gas mescolati fra loro. La composizione dell'aria è la seguente: - 78% di azoto molecolare (N 2 ) - 21% di ossigeno molecolare (O 2 ) % di anidride carbonica (CO 2 ) % costituito da altri gas, definiti gas nobili, come elio, argon. Questo grafico a torta, ci permetterà di parlare della quantità relativa di ogni gas in termini di spicchi della torta anche se non abbiamo ancora introdotto il concetto di percentuale.

4 L'azoto molecolare (si scrive N 2 perché è composto di due atomi di azoto) è incolore, inodore, insapore e inerte e costituisce il 78% dell'atmosfera terrestre. E il gas maggiormente rappresentato. L ossigeno molecolare (O 2, anche questa molecola è composto di due atomi uguali) è l elemento che permette la vita sulla terra agli animali. Le piante con la fotosintesi clorofilliana producono ossigeno, gli animali e le piante stesse ne hanno bisogno per respirare e produrre energia. L anidride carbonica (CO 2, ossia formata da un atomo di carbonio e due di ossigeno) è prodotta con la respirazione. Piante, animali e attività dell uomo producono CO 2 che, a concentrazioni superiori allo 0.03%, diventa tossica.

5 L Atmosfera circonda e protegge la Terra L atmosfera è il sottile involucro gassoso che avvolge il nostro pianeta. Svolge una funzione protettiva nei confronti degli esseri viventi poiché fa da schermo, tramite uno strato di ozono, alle radiazioni ultraviolette che provengono dal Sole. Difende la Terra e quindi i viventi dalla pioggia quotidiana di corpi solidi (meteoriti) provenienti dallo spazio che, per attrito con i gas atmosferici, si disintegrano prima di raggiungere il suolo. Mantiene la temperatura media dell aria in prossimità del suolo a +15 C. Se non ci fosse l atmosfera, sulla Terra si passerebbe da temperature bassissime di notte a temperature altissime di giorno. Permette la propagazione di suoni e rumori. Dove non c è aria, non c è rumore, perché le onde sonore non possono propagarsi nel vuoto.

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7 L 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, le carte del tempo e i venti

8 Le proprietà fisiche dell atmosfera

9 Il termine atmosfera (dal greco ἀτμός - atmòs - "vapore" e σφαῖρα - sphàira - "sfera") rappresenta l'insieme dei gas che circondano un corpo celeste, le cui molecole sono trattenute dalla forza di gravità del corpo stesso. L'atmosfera terrestre non è un "involucro" omogeneo e per questo viene suddivisa in vari strati che presentano caratteristiche diverse. Gli strati dell'atmosfera terrestre, partendo dal suolo, sono cinque: troposfera, stratosfera (contenente l'ozonosfera), mesosfera, termosfera, esosfera, mentre in buona parte della mesosfera e termosfera è compresa la cosiddetta ionosfera.

10 La troposfera è lo strato in cui viviamo e nel quale si verificano i fenomeni atmosferici. E spessa 12 chilometri. Ogni 100m la temperatura scende di 0,5 C

11 La statosfera è lo strato tra i 10 e i 50 chilometri dal suolo. E lo strato dove c è l ozono e dove tutti gli altri gas sono rarefatti. La temperatura prima diminuisce, poi subisce un aumento, dovuto alla presenza di uno strato di ozono (ozonosfera), che blocca le radiazioni ultraviolette dei raggi solari generando calore.

12 La mesosfera è lo strato compreso tra circa 45 e 80 chilometri di altezza. E lo stato in cui si incendiano le meteore e si disintegrano. La temperatura è molto bassa.

13 La termosfera o ionosfera è lo strato compreso tra circa 80 e 640 chilometri di altezza. La temperatura di questo strato tende a salire rispetto agli strati sottostanti. L aria è colpita da raggi UV e X provenienti dal sole e le molecole vengono ionizzate. Questo strato permette le trasmissioni radio: alcuni tipi di onde vengono sparate verso questo strato che le riflette e le rimanda su ricevitori molto lontani. Al di sopra dei 500 km le particelle cariche elettricamente sono piuttosto stabili e risentono del campo magnetico terrestre. Qui inizia la magnetosfera in cui hanno luogo le aurore polari.

14 L esosfera è la parte esterna, non ha uno spessore definito e sfuma nello lo spazio interplanetario. La temperatura è circa 700 C.

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16 La Temperaura dell aria e l effetto serra 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. Cavazzuti, Gandola, Odone,Terra, Acqua, Aria Zanichelli 2014

17 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. Cavazzuti, Gandola, Odone,Terra, Acqua, Aria Zanichelli 2014

18 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 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. Cavazzuti, Gandola, Odone,Terra, Acqua, Aria Zanichelli 2014

19 I gas serra contribuiscono a regolare la temperatura sulla terra 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. Cavazzuti, Gandola, Odone,Terra, Acqua, Aria Zanichelli 2014

20 Cavazzuti, Gandola, Odone,Terra, Acqua, Aria Zanichelli 2014

21 Pressione, carte del tempo e venti 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). 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. 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. 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. Cavazzuti, Gandola, Odone,Terra, Acqua, Aria Zanichelli 2014

22 L atmosfera è la sede dei fenomeni meteorologici da cui dipendono le variazioni climatiche del nostro pianeta. Quando l'aria viene riscaldata aumenta di volume e la pressione diminuisce. Questo dimostra che a parità di volume l'aria calda, essendo meno densa, è più leggera della stessa aria non riscaldata. Se una zona della superficie terrestre viene riscaldata dai raggi solari, si crea una bassa pressione. In quella zona di bassa pressione l'aria calda che si espande, essendo più leggera di quella circostante, tende a salire verso l'alto. In altre parole, in quel posto si genera un vortice di aria calda che va verso l'alto, che attira per compenso l'aria circostante. In questo modo si forma il vento.

23 Poiché l'atmosfera terrestre non viene riscaldata uniformemente in tutti i suoi punti (a causa della sua forma sferica e per i moti di rotazione e rivoluzione della Terra), sia al suolo che in alta quota avvengono continui spostamenti di masse d'aria. Questi spostamenti riferiti al suolo o a basse quote si definiscono "venti riferiti ad alte quote si chiamano "correnti"

24 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. Cavazzuti, Gandola, Odone,Terra, Acqua, Aria Zanichelli 2014

25 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. Cavazzuti, Gandola, Odone,Terra, Acqua, Aria Zanichelli 2014

26 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 I venti possono essere classificati in base alla loro direzione e alla loro intensità Cavazzuti, Gandola, Odone,Terra, Acqua, Aria Zanichelli 2014

27 L azione del vento Il vento trasporta le particelle solide di diverse dimensioni Cavazzuti, Gandola, Odone,Terra, Acqua, Aria Zanichelli 2014

28 L azione erosiva del vento è dovuta alle particelle di sabbia trasportate che poi si depositano Cavazzuti, Gandola, Odone,Terra, Acqua, Aria Zanichelli 2014

29 Costruiamo il NEFOSCOPIO Il nefoscopio (dal greco nefos, nuvola e scopos, esame) è uno strumento che serve a determinare la direzione dei venti in altitudine osservando attraverso uno specchio la direzione nella quale si muovono le nuvole. E uno strumento molto semplice: prendiamo uno specchio e incolliamolo su di un cartoncino di dimensioni maggiori su cui disegneremo i punti cardinali. Posiamolo orizzontalmente sul terreno e orientiamolo, aiutandoci con una bussola.

30 Ora possiamo osservare riflesse nello specchio le nuvole, e quindi scoprire la direzione del vento o delle correnti ad alta quota che le muovono. Per la perfetta riuscita di questa esperienza, è opportuno imparare a capire la disposizione dei punti cardinali. Tracciamo alla lavagna le linee che definiscono la direzione N-S e E-O. Poi tracciamo le altre che indicano l orientamento SO-NO e SE-NE. Se vediamo che i bambini sono in grado di andare ulteriormente nel particolare, possiamo anche tracciare SSE-NNO e così via. Perché venga compreso e acquisito il meccanismo con il quale si nominano le direzioni, scriviamo alla lavagna definendo il nord (N), sud (S), est (E) e ovest (O) e diciamo ai bambini che le linee tra una direzione e l altra prendono il nome dalle direzioni adiacenti: per esempio la direzione tra S ed E si chiama SE, mentre quella tra S e SE si chiama SSE. Come ultima parte di questo lavoro possiamo far ritagliare il quadrato che è disegnato al centro e puntare il nostro foglio verso il cielo in modo da usare il nefoscopio al contrario. In questo modo insegneremo ai bambini a vedere non solo dove vanno le nuvole, ma soprattutto ad osservare ciò che c è sopra la nostra testa.

31 L'atmosfera terrestre non ha un confine esterno ben definito: la densità sfuma lentamente verso lo spazio interplanetario con il colore che passa progressivamente dall'azzurro al blu fino al nero intenso del quasi vuoto interplanetario. Senza aria per disperdere la luce solare e creare un cielo azzurro, lo spazio appare come una coperta scura cosparsa di stelle. Perchè il cielo è azzurro se in realtà è nero? Esso ci appare azzurro solo perché la Terra è circondata da un involucro atmosferico: gli strati d aria filtrano la luce del Sole lasciandone passare solo la parte azzurra, che colpisce così il nostro occhio. Se salissimo sempre più in alto vedremmo il colore del cielo diventare gradualmente di un blu sempre più scuro, fino a trapassare nel viola e infine nel nero assoluto dello spazio interplanetario. Sulla Luna, che non ha un atmosfera, il cielo è nero anche di giorno.