La vitale atmosfera che ci avvolge

di I. Hunstad, L. Cafarella e S. Pau
www.ingvambiente.com

L‘atmosfera terrestre è uno strato gassoso molto sottile che avvolge la Terra. Quantificarne lo spessore non è cosa semplice. Ma se la Terra fosse grande come una palla da pallacanestro, l’atmosfera sarebbe una sottile pellicola di plastica avvolta intorno ad essa.

L’atmosfera rimane localizzata intorno alla Terra e non si disperde nello spazio perché è attratta dalla forza di gravità terrestre, la stessa che ci fa stare con i piedi per terra.

Caratteristiche dell’atmosfera terrestre

È grazie alla presenza dell’atmosfera che è possibile la vita sul nostro pianeta!

Ci protegge infatti dai raggi troppo intensi provenienti dal Sole e dallo spazio. Previene grandi cambiamenti di temperatura tra giorno e notte.

L’atmosfera non è un sistema omogeneo: cambia la sua composizione e densità in base all’altezza. Più si sale in quota e più diventa rarefatta. Possiamo schematicamente suddividerla in due parti: bassa e alta atmosfera. Nella bassa atmosfera la composizione chimica è abbastanza omogenea, mentre nell’alta atmosfera (dai 100 km in su) i gas sono più rarefatti e stratificati, secondo la loro densità. Anche la temperatura varia in base all’altezza.

Solo una piccola frazione della nostra atmosfera è respirabile.

La suddivisione in strati 

L’atmosfera è un sistema molto dinamico che interagisce con il Sole e con l’energia che arriva da questo. Viene suddivisa in 5 strati differenti caratterizzati dall’andamento della temperatura con l’altezza ma lo spessore di questi strati varia molto secondo lo stato del sistema Terra-Sole.

I cinque strati sono: troposfera, stratosfera, mesosfera, termosfera ed esosfera.

La troposfera

Lo strato più vicino alla superficie terrestre è la troposfera ed è lo strato in cui viviamo e che ci interessa da vicino! Qui avvengono i fenomeni atmosferici come la formazione del vapor d’acqua, dei venti, delle nubi, delle piogge. Contiene l’aria che respiriamo e che serve alle piante per fare la fotosintesi. Questo strato parte dalla superficie terrestre e si estende per circa 7 – 15 km, dipende dal punto della superficie terrestre da cui la misuriamo: è più sottile ai poli e più spessa all’equatore.

Nella troposfera più si va in alto più la temperatura diminuisce perché il calore proviene dalla superficie terrestre. Ogni 100 metri la temperatura scende di 0.6 °C. Infatti, in montagna fa più freddo che al mare.

I bassi valori della temperatura nello strato più alto (a circa 15 km) favoriscono la trasformazione del vapore in goccioline (condensazione) impedendo così all’acqua di lasciare la troposfera. Si può dire che la troposfera si comporti nei confronti dell’acqua come una “trappola fredda”. Questo è un bene perché la vita sulla Terra sarebbe impossibile senza acqua.

La troposfera contiene tre quarti della massa dell’intera atmosfera. L’aria qui è costituita per il 78% di azoto e per il 21% di ossigeno. L’ultimo 1% è costituito da argon, vapore acqueo e anidride carbonica.

La stratosfera

La stratosfera è il secondo strato dell’atmosfera. Si estende da 15 a 50 km al di sopra della superficie terrestre. Qui non ci sono tempeste o turbolenze che creano correnti d’aria come accade nella troposfera. Per questo motivo nella parte più bassa della stratosfera volano i jet per evitare le turbolenze.

Nella stratosfera l’aria fredda e pesante si trova in basso mentre l’aria calda e più leggera è in alto. Per questo la temperatura aumenta con il crescere dell’altezza (al contrario di quello che accade nella troposfera). Salendo in quota qui ci toglieremmo i vestiti pesanti, contrariamente a quello che ci accade sulla Terra.

A circa 40 km si trova uno strato di gas molto importante: lo strato di Ozono (O3), essenziale per la vita sul nostro pianeta poiché ci protegge dalle dannose radiazioni ultraviolette del Sole. L’Ozono le assorbe e impedisce che arrivino fino a noi.

La mesosfera

In questo strato l’atmosfera non subisce più l’influsso della superficie terrestre. Anche qui, come nella troposfera, la temperatura diminuisce con la quota fino a raggiungere -85°C, il punto più freddo del sistema TERRA.

Nella mesosfera hanno origine le “stelle cadenti“, cioè i piccoli frammenti meteorici che arrivano fino alla nostra atmosfera. Ma non c’è da temere! Bruciano prima di raggiungere la Terra, lasciando splendide scie luminose e polvere di meteore.

Raramente, ma può accadere, un po’ di vapore d’acqua riesce a sfuggire dalla trappola fredda della troposfera per arrivare nella mesosfera. Questo vapore d’acqua si aggrega e si congela intorno alla polvere meteorica formando le nubi nottilucenti costituite di cristalli di ghiaccio. Queste nubi, riflettendo la luce del Sole, splendono di bianco e di un bel blu brillante. Appaiono in estate dopo il tramonto appena prima che il cielo diventi scuro.

La termosfera

Lo strato successivo è la termosfera, che si estende per diverse centinaia di chilometri (fino a circa 500 km). Le temperature nella termosfera raggiungono i 500 – 2000 °C aumentando la quota.Go to top

Ma è veramente così caldo qui? Non esattamente. Il problema è la definizione di temperatura a noi familiare. Nella termosfera ciascuna molecola ha un’enorme quantità di energia cinetica, perciò è vero che le temperature qui sono molto elevate. Dobbiamo però considerare che quando misuriamo la temperatura dell’aria, le molecole del gas che collidono con il termometro trasferiscono ad esso la loro energia, consentendo al termometro di fornire una misura della temperatura ambientale. Ma nella termosfera il numero di molecole per unità di volume è circa un milionesimo di quello che abbiamo vicino la superficie terrestre. Questo significa che la quantità di energia globale trasferita ad un termometro sarebbe comunque scarsa: un termometro convenzionale nell’alta atmosfera non riuscirebbe a funzionare. Perciò, la temperatura registrata nella termosfera rappresenta una misura dell’energia molecolare (la cosiddetta “temperatura cinetica”) ma il valore ottenuto non è direttamente confrontabile ai valori di temperatura cui siamo soliti fare riferimento per le misure effettuate presso la superficie terrestre e ai quali attribuiamo l’usuale significato di “caldo” o di “freddo”.Go to top

Nella termosfera orbita la Stazione Spaziale Internazionale, a circa 400 km di quota! Qui si trovano anche i satelliti posizionati in orbita bassa.

Lo strato basso della termosfera: la ionosfera

Dalla parte bassa della termosfera parte uno strato speciale chiamato ionosfera, dalla parola “ione” che significa carica elettrica. Qui si trovano molte cariche elettriche libere, positive e negative, create dalla radiazione proveniente dal Sole. La ionosfera ha una notevole importanza pratica per noi perché la sua esistenza permette le comunicazioni radio da una parte all’altra del pianeta.

A volte sul Sole si verifica una tempesta! Di conseguenza dalla nostra stella partono particelle velocissime che riescono a raggiungere l’atmosfera terrestre attraverso i due poli, Nord e Sud della Terra. Qui si scontrano con… L’ARTICOLO CONTINUA QUI