L atmosfera è un involucro sottile e attivo L atmosfera è l involucro gassoso che avvolge la Terra e la segue nei suoi movimenti grazie alla forza di gravità. E un sistema dinamico che filtra le radiazioni solari nocive, scherma l energia termica in uscita, distribuisce il calore solare e interagisce con la litosfera, la biosfera e l idrosfera.
Composizione dell atmosfera La composizione dell atmosfera è variabile a seconda dell altitudine, ma è principalmente costituita da azoto (78,08%), ossigeno (20,95%), argon (0,93%), anidride carbonica (0,03%) e altri gas, come neon, elio, kripton, xenon, idrogeno, metano, anidride solforosa, ammoniaca, ossido di carbonio,... (0,01%) Nell aria si trovano anche il vapore acqueo e gli aerosol atmosferici.
La struttura dell atmosfera L atmosfera è suddivisa in strati (sfere) che hanno un diverso andamento della temperatura (struttura termica) e densità decrescente salendo di quota: troposfera stratosfera mesosfera termosfera esosfera La troposfera, a contatto con il suolo, manifesta fenomeni meteorologici e interagisce con la superficie e i viventi.
La struttura dell atmosfera
L atmosfera e la radiazione del Sole Di tutta la radiazione solare in arrivo sulla Terra, l atmosfera riflette nello spazio circa il 30% (albedo) assorbe circa il 20% (raggi X, gamma e UV). I raggi UV sono assorbiti dall ozono nell ozonosfera. Circa il 50% della radiazione solare raggiunge la superficie terrestre, dove è assorbita quasi interamente. Nel corso di un anno il 30% dell energia solare in arrivo è riflesso direttamente nello spazio, il 70% assorbito e poi riemesso. Il bilancio termico annuale della Terra è in pareggio.
L atmosfera e la radiazione del Sole
L effetto serra è «buono» oppure no? Vapore acqueo, CO 2, N 2 O, CH 4 e gas fluorurati sono i principali responsabili di un effetto serra naturale che riscalda la superficie terrestre, sensibilmente aumentato a causa dell inquinamento (riscaldamento globale).
La temperatura dell aria non è costante La temperatura dell aria varia in relazione a molti fattori geografici e biologici come: l altitudine e la latitudine la stagione e l ora del giorno la distribuzione delle terre e dei bacini oceanici la presenza o meno di vegetazione la copertura nuvolosa La posizione geografica o esposizione topografica
Temperature medie e isoterme La temperatura media giornaliera si calcola facendo la media delle temperature nell arco delle 24 ore. In modo analogo si calcolano le temperature medie mensili. L escursione termica è la differenza tra il valore massimo e minimo della temperatura in una giornata (giornaliera) o durante l anno (annua).
Temperature medie e isoterme Mappa delle isoterme Isoterma
La pressione atmosferica La pressione atmosferica normale (a livello del mare, alla latitudine di 45 gradi e alla temperatura di 0 gradi) è pari a 760 mmhg (= 1013, 2 mb = 1013,2 hpa). Si misura con il barometro (più diffuso il barometro aneroide). Essa dipende da: altitudine temperatura umidità
La pressione atmosferica mette in moto l aria La pressione dell aria calda e umida è minore di quella dell aria fredda e secca. Le aree di alta pressione sono chiamate anticicloni e quelle di bassa pressione sono dette cicloni. Le isobare sono linee che congiungono tutti i punti della superficie in cui sono stati misurati uguali valori di pressione atmosferica
La pressione atmosferica e i venti Quando due zone contigue della troposfera hanno una diversa pressione atmosferica (gradiente di pressione), si genera un flusso d aria orizzontale: il vento. I venti sono masse d aria che si spostano da una zona di alta pressione verso una di bassa pressione.
La pressione atmosferica e i venti Le correnti verticali e i flussi orizzontali di aria formano un ciclo o cella convettiva.
La circolazione dell aria nella bassa troposfera Nella bassa troposfera ci sono zone di alta e bassa pressione generate dal riscaldamento diseguale dell aria. Questo determina la circolazione generale dell aria che ridistribuisce il calore a livello globale.
La circolazione dell aria nella bassa troposfera
La circolazione dell aria nell alta troposfera Oltre i 3000 m di altezza l aria in movimento non è frenata dall attrito con la superficie terrestre e i venti sono più regolari e veloci. Le condizioni di pressione sono invertite rispetto a quelle della bassa troposfera.
La circolazione dell aria nell alta troposfera
L umidità dell aria Il vapore acqueo svolge la funzione di trasportare calore nell atmosfera assorbendolo dall ambiente durante l evaporazione e rilasciandolo durante la condensazione. Il vapore nell aria costituisce l umidità. Aumenta con la temperatura. Anche il limite di saturazione aumenta con la temperatura. Il 100% di umidità relativa significa che l aria è satura. Si misura con l igrometro a capello.
La formazione delle nuvole Le nuvole si formano quando le masse di aria umida raffreddano lontano dal suolo. E un processo adiabatico (senza scambi di calore con l esterno) favorito dalla presenza nell atmosfera dei nuclei di condensazione.
Le nuvole orografiche
Le precipitazioni atmosferiche
La distribuzione delle precipitazioni Le precipitazioni sono intense nelle aree equatoriali, abbondanti alle medie latitudini, variabili nelle zone tropicali e scarse nelle regioni polari. Le isoiete sono linee che uniscono punti della superficie dove è uguale la quantità di precipitaz ioni.
I fronti freddi e caldi Una massa d aria è un volume d aria con temperatura, umidità e pressione omogenee. La zona di contatto tra due masse d aria è detta fronte.
I cicloni tropicali I cicloni tropicali (o uragani o tifoni) sono aree di bassa pressione sede di precipitazioni e vortici di vento. Si formano sull oceano e si spostano da Est verso Ovest spinti dagli alisei. Sulla terraferma o su acque oceaniche fredde si trasforma in un forte temporale.
Tornado e temporali Il tornado (tromba d aria) è una violenta tempesta di vento. Appare come un lungo vortice d aria a forma di imbuto che si muove sul terreno a spirale. Ha origine in una nube temporalesca. Le trombe marine sono simili ai tornado, ma si formano sul mare. Un temporale è una violenta perturbazione con vento, pioggia e grandine e scariche elettriche. È un fenomeno di breve durata particolarmente frequente nelle regioni caldo-umide.