1. L'atmosferaL'atmosfera

2. La sottile striscia di aria che circonda la Terra (ha uno spessore di circa 1.000 Km ma la sua fascia superiore estremamente rarefatta si estende fino a 30.000 Km di altezza. la fonte di vita del pianeta stessofonte di vita del pianeta stesso. Forse non si riflette a sufficienza sul fatto che si potrebbe sopravvivere senza cibo o senza acqua, ma non senza l'aria. Inoltre senza l'atmosfera non esisterebbero ne i mari ne gli oceani e nemmeno i laghi (l'acqua evaporerebbe). La Terra usa come motore l'energia del Sole, ma solamente una piccolissima porzione di questa energia viene intercettata dal nostro pianeta, buona parte riflessa dall'atmosfera. 3. La superficie della terra in realt situata in fondo a un vasto oceano di aria. Come l'acqua nel mare, l'aria nell'atmosfera preme costantemente sulla superficie solido o liquida del pianeta al di sotto. La pressione atmosfericaLa pressione atmosferica Questa figura rappresenta la pressione atmosferica, come il peso di una colonna d'aria. (a) sistema metrico. Il peso di una colonna di aria 1 cm2 bilanciata dal peso di una massa di circa 1 kg. (B) sistema inglese. 4. La gravit tira i gas verso la superficie terrestre, e l'intera colonna di gas pesa circa 1 kg a livello del mare, una pressione di 1013,25 MB o 760 mm di Hg. La pressione atmosfericaLa pressione atmosferica La quantit di forza esercitata su un'unit di superficie chiamata pressione atmosferica 5. Poich la pressione atmosferica diminuisce rapidamente con l'altitudine in prossimit della superficie, un piccolo cambiamento in elevazioneun piccolo cambiamento in elevazione produce un significativo cambiamento nella pressione dell'aria. La pressione atmosfericaLa pressione atmosferica La pressione atmosferica diminuisce con l'aumentare dell'altitudine di sopra della superficie della Terra. La pressione atmosferica diminuisce rapidamente con l'altezza. Una scalata a una quota di soli 5,5 km ci porta in un luogo in cui la pressione di 500 mb, cio sopra di noi c' la met delle molecole dell'atmosfera. L'altra met nella parteL'altra met nella parte sottostante!sottostante! 6. La temperatura dell'ariaLa temperatura dell'aria La temperatura dell'aria diminuisce con l'altezza. Lo standard (media) nella bassa atmosfera di circa 6,5 C per 1 km. L'aumento della temperatura dell'aria con l'altezza chiamato inversione termica. Le radiosonde sono uno strumento che misurano il profilo verticale della temperatura dell'aria in atmosfera. 7. Il barometroIl barometro Il barometro lo strumento di misura per la pressione atmosferica. Il primo barometro fu costruito da Evangelista Torricelli nel 1643. Questo strumento costituito da un tubo a fondo cieco lungo non meno di 80 centimetri, riempito di mercurio e rivoltato con il lato aperto verso il basso in una vaschetta contenente altro mercurio. La colonna di mercurio tende a scendere nella vaschetta lasciando il vuoto dietro di s. 8. Sulla parte inferiore della colonna agisce per la pressione atmosferica che tende a spingere verso l'alto la colonna. Quando la colonna ha raggiunto una altezza tale che la pressione esercitata alla base controbilancia perfettamente la pressione atmosferica allora la discesa si interrompe. Misurando l'altezza della colonna si pu calcolare la pressione atmosferica. Per questi motivi la pressione stata storicamente a lungo indicata in millimetri di mercurio (mm Hg) e molti barometri a mercurio ancora ne riportano la scala, anche se attualmente la misura corretta nel sistema internazionale il Pascal. vuoto peso 9. Ci sono diversi tipi di gas nell'atmosfera: Azoto - 78% Ossigeno - 21% Vapore acqueo - da 0 a 4% Anidride carbonica - 0,037% Altri gas fanno il resto Composizione dell'atmosferaComposizione dell'atmosfera 10. Composizione dell'atmosferaComposizione dell'atmosfera L'ariaL'aria composta di azoto, ossigeno, argon, vapore acqueo, anidride carbonica, altri gas, e la maggior parte sono invisibiliinvisibili. Le nuvolenuvole non sono gas, ma vapore acqueo condensato sotto forma di goccioline liquide. Lo smogsmog, inquinamento, che a volte visibile, contiene reagenti di azoto e ozono. 11. Gli strati dell'atmosferaGli strati dell'atmosfera Si soliti inoltre suddividere latmosfera terrestre in base allandamento in funzione della quota dei suoi parametri principali, tra tutti la temperatura. Troposfera:Troposfera: lo strato in cui si verificano quasi tutti i fenomeni meteorologici e contiene l'80% della massa gassosa totale e il 99% del vapore acqueo: l'aria della troposfera riscaldata dalla superficie terrestre ed ha una temperatura media globale di 15 C al livello del mare, che diminuisce con l'altitudine (in media 0,65 C ogni 100m di quota) fino ai circa 60 C della tropopausa. La troposfera ha uno spessore variabile a seconda della latitudine: ai poli spessa solamente 8 km mentre raggiunge i 17 km all'equatore. La pressione atmosferica decresce con l'altitudine ; oltre i 7-8 km di quota la pressione tanto bassa che non pi possibile respirare senza l'uso di maschere collegate a bombole di ossigeno. Salendo in quota, ad un certo punto la temperatura si stabilizza a 60 C circa: la tropopausa, la zona di transizione fra troposfera e stratosfera. La troposfera inoltre il luogo della vita oltre che dei fenomeni meteorologici: tutte le piante e tutti gli esseri viventi vivono in essa utilizzando alcuni dei gas che la costituiscono. 12. Gli strati dell'atmosferaGli strati dell'atmosfera StratosferaStratosfera lo strato atmosferico che sta al di sopra della troposfera ed arriva ad un'altezza di 50-60 km. Qui avviene un fenomeno chiamato inversione termica: cio, mentre nella troposfera la temperatura diminuisce con l'altezza, nella stratosfera aumenta, fino alla temperatura di 0 C. Questo fenomeno dovuto alla presenza di uno strato di ozono (molecola di ossigeno triatomica), l'ozonosfera, che assorbe la maggior parte delle radiazioni solari ultraviolette (circa il 99%). In alcuni punti dell'ozonosfera lo strato di ozono si assottigliato (fenomeno del buco nell'ozono, scoperto nella zona antartica) al punto tale che non offre pi un'efficace protezione ai raggi ultravioletti (UV) che, in queste condizioni, riescono a giungere a terra. Questi raggi causano seri danni alle piante e a tutti gli esseri viventi. I danni all'uomo possono essere tumori alla pelle e cecit, a causa di danni irreversibili alla retina. Nella stratosfera le componenti sono sempre pi rarefatti, il vapore acqueo e il pulviscolo diminuiscono; esistono ancora alcuni rari fenomeni meteorologici e certi particolari tipi di nubi (come le nubi madreperlacee). 13. Gli strati dell'atmosferaGli strati dell'atmosfera MesosferaMesosfera In questa zona, che va dai 50 agli 80 km di quota, l'atmosfera non subisce pi l'influsso della superficie terrestre ed costante a tutte le latitudini. Essa caratterizzata da una accentuata rarefazione degli elementi gassosi e da un graduale aumento di quelli pi leggeri a scapito di quelli pi pesanti. In questa parte dell'atmosfera la temperatura riprende a diminuire con l'altezza e raggiunge il valore minimo, variabile tra i 70 ed i 90 C, intorno agli 80 km. L'effetto riscaldante dell'ozono terminato e la temperatura diminuisce sempre pi con la quota fino a stabilizzarsi al limite superiore della mesosfera (80 C nella mesopausa). In questo strato hanno origine le stelle cadenti, cio i piccoli meteoriti che di solito non riescono a raggiungere la superficie terrestre e bruciano prima di raggiungere la Terra, lasciando scie luminose. Oltre la mesopausa, alla quota di circa 100 km, l'aria tanto rarefatta da non opporre una resistenza tangibile al moto dei corpi, e diventa possibile muoversi con il moto orbitale. Per questo motivo, in astronautica la mesosfera viene considerata il confine con lo spazio. 14. Gli strati dell'atmosferaGli strati dell'atmosfera TermosferaTermosfera La termosfera la sfera successiva alla Mesosfera e separata da quest'ultima dalla mesopausa. La temperatura, dopo l'abbassamento avvenuto nella mesosfera, torna a crescere con la quota. Alcuni dati sperimentali affermano che ad un'altezza di circa 300 km la temperatura sarebbe di 1000 C. Per, gli astronauti che si trovano a questa altezza necessitano di indossare delle tute riscaldate a causa del freddo. Questa apparente contraddizione si spiega definendo il calore, cio una forma di energia che si libera negli urti tra le particelle; a causa della bassa densit dei gas questi urti avvengono raramente, spiegando in questo modo il poco calore esistente. 15. Gli strati dell'atmosferaGli strati dell'atmosfera IonosferaIonosfera La ionosfera lo strato di atmosfera in cui i gas atmosferici sono fortemente ionizzati: costituita dagli strati esterni dell'atmosfera, esposti alla radiazione solare diretta che strappa gli elettroni dagli atomi e dalle molecole. Ha uno spessore di alcune centinaia di chilometri e assorbe buona parte delle radiazioni ionizzanti provenienti dallo spazio. La temperatura in questo strato sale con l'altitudine, per l'irraggiamento solare, ed arriva ai 1700 C al suo limite esterno. Al confine fra mesopausa e ionosfera hanno luogo le aurore polari. EsosferaEsosfera la parte pi esterna dell'atmosfera terrestre, dove la composizione chimica cambia radicalmente. L'esosfera non ha un vero limite superiore sfumando progressivamente verso lo spazio interplanetario e arrivando a comprendere parte delle fasce di Van Allen. I suoi costituenti, come gi detto, sono perlopi idrogeno ed elio, in maggioranza particelle del vento solare catturate dalla magnetosfera terrestre. 16. Il ventoIl vento I venti sono il risultato di differenze nella distribuzione orizzontale della pressione atmosferica: laria, infatti, fluisce da zone a pressione pi elevata verso zone a pressione minore. Il vento tende, quindi, ad annullare le differenze di pressione orizzontali dovute al riscaldamento non omogeneo della superficie terrestre. L'intensit del vento direttamente proporzionale alla differenza di pressione tra le due aree e inversamente proporzionale alla loro distanza. Quanto pi elevata la differenza di pressione tra le due configurazioni (alta e bassa) e quanto pi esse sono vicine, tanto maggiore sar la velocit del vento. 17. Circolazione dell'atmosfera Laria che salita verso lalto viene sostituita da aria pi fredda e pi densa che si dirige verso il basso. Si instaura cos una circolazione verticale convettivacircolazione verticale convettiva. Il meccanismo che abbiamo descritto si verifica continuamente nellatmosfera terrestre, ed alimentato dal calore solare. Alla base di una colonna daria ascendente si forma una zona di bassa pressionebassa pressione (aree cicloniche)(aree cicloniche), mentre dove laria scende verso il suolo si forma una zona di altaalta pressione (aree anticicloniche).pressione (aree anticicloniche). 18. BREZZA DI MAREBREZZA DI MARE: Durante le giornate calde e serene, il sole riesce a scaldare la terra ferma anche di 10C mentre non riesce a fare altrettanto con il mare, la cui superficie viene riscaldata solo di un paio di gradi. Per questo motivo, sulla terra ferma si verr a creare una zona di debole bassa pressione dovuta al sollevamento dell'aria calda, che non far altro che attirare verso di se l'aria pi fresca proveniente dal mare per effetto del dislivello barico venutosi a creare. Tenendo presente ci che stato detto si intuisce facilmente che le brezze saranno pi deboli al mattino e alla sera perch la differenza di temperatura scarsa, pi intense nelle ore centrali ( sia del giorno che della notte) perch la differenza massima e del tutto assenti nelle ore in cui le temperature tendono ad eguagliarsi cio circa alle ore 8 e alle ore 20. Quindi, nella tarda mattinata o nel primo pomeriggio dei mesi caldi, in prossimit delle coste, il vento soffia dal mare verso la terraferma (brezza di mare). 19. Brezza di terraBrezza di terra: Durante la notte, il processo continuer perch il terreno tender a perdere il calore accumulato durante la giornata molto pi velocemente rispetto al mare che quindi rimarr pi caldo. Anche in questo caso, pi si andr verso le ore centrali pi il vento si intensificher, sempre continuando a ruotare in senso orario per poi ridiscendere nelle prime ore del mattino, fino a fermarsi verso le ore 8 circa. Avremo cos compiuto una completa rotazione del vento di 360 nelle 24 ore e il ciclo potr cos ricominciare. Nel caso in cui il cielo fosse nuvoloso, essendo minore il riscaldamento, le brezze potranno risultare pi deboli o del tutto assenti. Inoltre, i venti di brezza si verificano quando i venti generali sono quasi del tutto assenti, per cui se questi ultimi invece fossero presenti e di una certa intensit, potranno tranquillamente soppiantarli, deviarli o rafforzarli. 20. Lo stesso fenomeno si presenta considerando le situazioni che si verificano d'estate e d'inverno: In generale d'estate la terra pi calda, e quindi prevale la brezza di mare, viceversa d'inverno prevale la brezza di terra in quanto il mare che si raffredda meno della terra.