C L U B S E Q U O I A

Relazione della gita didattica a Morbegno

Un pianeta da salvare

BIBLIOGRAFIA:Materiale didattico scolastico a disposizione di ogni alunnoSito internet della ARPA veneto e Ministero dell’Ambiente

di Alessandro Possenti

C L U B S E Q U O I A

La Terra, un Sistema da salvaguardare Negli ultimi anni si è registrato un improvviso aumento costante e massiccio della temperatura terrestre e dei fenomeni meteorologici catastrofici. La diffusione di questi eventi ha portato numerosi danni in tutto il mondo. Ciò che è più preoccupante è che avvengono a una velocità che allarma gli scienziati e lascia le comuni persone senza notizie, poiché non hanno i mezzi necessari per contrastare il nemico incombente.

Il clima, l ’ e q u i l i b r i o energetico tra il flusso di energia entrante sul nostro pianeta ed il flusso totale di energia uscente dal nostro pianeta.

Punti e questioni descritte e raccontate nell’articolo:

L’atmosfera, involucro di gas e vapori che circonda la Terra. Tutrice della vita. Racchiude a sua volta numerosi strati.

materiali; tra i quali si distinguono i gas fossili.L’Effetto serra, fenomeno per cui l'atmosfera terrestre intrappola il calore del sole al suo interno con conseguente riscaldamento della superficie terrestre.

L e p i o g g e a c i d e , soluzioni acide create dal risultato della mescolanza di d i v e r s i i n q u i n a n t i industriali con l'ossigeno e il vapore acqueo presenti nell'atmosfera. Lo Smog, nebbia di fumo creata dall’inquinamento dell’uomo, prodotto dalla combustione di numerosi

Il Clima

Il climaIl clima, è l'insieme delle condizioni atmosferiche, normali e anormali, che caratterizzano una determinata regione, ossia caratteristiche generali del tempo atmosferico di un’area geografica per un lungo periodo di tempo. I climi sono in gran parte dominati da elementi, come la latitudine, la topografia, la distribuzione geografica della terra e del mare, le correnti oceaniche e la natura e influenza della vegetazione e dei suoli. Per clima, a livello globale, deve intendersi lo stato di equilibrio energetico tra il flusso totale di energia entrante sul nostro pianeta, che è quasi totalmente l'energia solare, ed il flusso totale di energia uscente dal nostro pianeta; che è in parte radiazioni solari riflesse dall'atmosfera, dal suolo e dalle nubi, ed in parte energia emessa o irraggiata dalla Terra.  Questo equilibrio viene minacciato anche dall'introduzione nel sistema di sostanze aggiuntive quali gas-serra, che nel loro complesso aumentano la capacità termica del nostro pianeta, la capacità cioè, di trattenere, sulla superficie terrestre, calore ed energia

aggiuntiva.   Pertanto, tutto il sistema tende a raggiungere nuovi equilibri e quindi il clima tende a cambiare per mantenere equilibrati i valori di energia in entrata e in uscita. 

L’ecosistema mondiale è molto fragile e delicato, infatti tutte le specie viventi e non animate risentono dei piccolo cambiamenti a cui è sottoposto il clima negli ultimi anni. Il fattore che allarma maggiormente gli scienziati è il fatto che i cambiamenti potrebbero portare all’estinzione e alla trasformazione drastica dell’ambiente.

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L’AtmosferaL’atmosfera è un involucro di gas e vapori che circonda la Terra. Le molecole gassose tendono a occupare tutto lo spazio a loro disposizione, ma l’attrazione gravitazionale li trattiene vicino alla Terra. Tra tutti i pianeti del sistema solare la Terra è l’unico a possedere un’atmosfera ricca di ossigeno e di azoto, elementi fondamentali per consentire la presenza della vita in tutte le sue forme, animali e vegetali. L’atmosfera svolge anche un ruolo essenziale per garantire la protezione della vita: essa costituisce infatti uno schermo efficace per le radiazioni ultraviolette e per il flusso di particelle provenienti dal Sole, le radiazioni nocive alla vita, che altrimenti la distruggerebbero quasi immediatamente. L’atmosfera può essere suddivisa in due parti in base alla composizione dell’aria. La prima è la bassa atmosfera, più vicina alla superficie terrestre, caratterizzata da continui rimescolamenti i quali rendono l’aria omogenea e uniforme, con la stessa percentuale di elementi gassosi. La seconda è l’alta atmosfera, involucro gassoso che si trova sopra la prima sezione di atmosfera, caratterizzata dalla

distribuzione dei gas in base ala loro densità, poiché i moti di rimescolamento non sono presenti.

Esiste un ulteriore suddivisione dell’atmosfera in involucri concentrici, detti sfere, in base alla variazione della temperatura e della densità al crescere della quota. Il primo strato è la Troposfera, strato più basso dell'atmosfera terrestre, che si estende dalla superficie fino ad un'altezza di 8km ai poli e di 18 km sopra all'equatore. Questa sfera è in una condizione di permanente instabilità ed è caratterizzata da un continuo rimescolamento di masse d’aria, provocato dalla presenza di continui moti orizzontali e verticali dell'aria. La composizione chimica dell’aria è omogenea e ritroviamo a queste quote abbondanza di elementi gassosi, come il vapore acqueo. Nello troposfera avvengono i principali fenomeni meteorologici e salendo di altitudine diminuiscono la temperatura, calore proveniente dalla superficie terrestre, e la pressione atmosferica. Il confine tra due sfere, è segnalato da uno strato aeriforme, detto pausa, dove avviene l’inversione dell’andamento della temperatura. Al termine della troposfera è situata una fascia di transizione che è chiamata Tropopausa, caratterizzata da forti correnti d'aria, dette correnti a getto, che possono raggiungere velocità di 300 km/h e soffiano da Est a Ovest. Questi veri e propri fiumi d'aria vengono utilizzati dagli aeroplani diminuire la durata del volo. Oltrepassata la fascia della tropopausa si entra in un'altra zona dell'atmosfera terrestre, la Stratosfera. E’ la fascia di atmosfera terrestre che si estende da 8-18km fino a 50km di altezza. Nella stratosfera il vapore acqueo

non è ancora del tutto assente, fino a 20-30 chilometri di quota è possibile osservare la formazione di nubi iridescenti. Nubi colorate che derivano dall’incidenza dei raggi solari con cristalli di ghiaccio particolarmente piccoli o da goccioline d’acqua. Grandi cristalli di ghiaccio producono aloni solari o lunari, ma minuscoli cristalli di ghiaccio o goccioline d’acqua provocano la luce che viene rifratta diffondendo questo effetto, l’arcobaleno fra le nuvole. La distanza della stratosfera dalla superficie terrestre non consente di beneficiare del riscaldamento proveniente dal suolo, ma oltrepassati i 30 km la temperatura inizia a risalire per effetto della presenza dello strato di ozono che cattura i raggi solari provenienti dallo spazio. La funzione dell'ozono è molto importante per la vita sulla Terra. Lo strato di ozono filtra i raggi solari ed assorbe quelli più pericolosi, proteggendo in tal modo gli organismi viventi sulla superficie dai raggi ultravioletti più potenti provenienti dal Sole. Quando l'ozono assorbe i raggi ultravioletti genera calore, questo spiega aumento della temperature al crescere dell’altitudine.

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La Mesosfera è lo strato dell'atmosfera che si estende da 50km a circa 80km di altitudine. Essendo molto lontana dal calore irradiato dalla superficie terrestre e da quello proveniente dallo spazio, si verifica una costante diminuzione della temperatura e della pressione atmosferica. La presenza di cristalli di ghiaccio contribuisce talvolta a formare sottili nubi nottilucenti di alta quota, visibili al crepuscolo, create dalla riflessione degli ultimi raggi di sole, che arrivano perpendicolari alla volta terrestre, contro le piccole particelle ghiacciate.

La mesosfera funge da barriera contro i corpi celesti, provenienti dallo spazio, di piccole dimensioni, come meteoriti, i quali prendono fuoco a causa dell'attrito provocato dall’atmosfera terrestre dando luogo al fenomeno delle "stelle cadenti”, visibili dalla superficie terrestre sotto forma di brevi scie luminose nel cielo notturno. Un’ulteriore caratteristica della mesosfera è la presenza di un complesso sistema di correnti aeree che raggiungono una velocità di circa 300 km/h. Al termine della mesosfera troviamo la Mesopausa, uno strato intermedio dell'atmosfera che separa la mesosfera dalla termosfera, che tende continuamente a modificare la sua altezza a causa delle costanti venti provenienti dalla mesosfera. La Termosfera è uno strato dell'atmosfera terrestre che si estende da 80km a 500km di altezza. Nella termosfera la temperatura si innalza oltre i 1000 °C, poiché i raggi solari cedono direttamente energia alle rarefatte molecole dei gas. La temperatura cresce, valore che corrisponde alla misura della velocità media di ciascuna particella incrementata dalle radiazioni solari, mentre il calore diminuisce, poiché èla misura dell’energia liberata tra gli urti tra particelle, fenomeni molto rari in questa sfera. Nella termosfera i gas sono presenti al loro stato atomico e sono fortemente ionizzati. Nella termosfera si

verifica uno dei fenomeni più noti dell'alta atmosfera terrestre: l'aurora boreale. Gli elettroni e i protoni provenienti dal Sole si infrangono sulle particelle della ionosfera terrestre, producendo dei fenomeni luminosi elettrici e geomagnetici.

Al termine della termosfera, ad un'altezza di circa 500km di altezza, si trova la fascia detta Termopausa che separa la termosfera dall'esosfera. La termopausa è composta principalmente da idrogeno ed elio dove orbitano i satelliti artificiali attorno al nostro pianeta.

L'Esosfera è la zona dell'atmosfera terrestre al di sopra di 500km di quota. A differenza della termosfera, l'esosfera ha una temperatura cinetica costante,circa 2000°C, ed è a diretto contatto con le particelle provenienti dallo spazio esterno. Una sorta di zona di confine tra il vuoto cosmico e l'atmosfera terrestre. E’ lo strato più esterno dell'atmosfera. Le particelle gassose che superano la “velocità di fuga" abbandonano l'atmosfera e si disperdono nello spazio esterno. Si tratta per lo più di particelle con elementi leggeri, come l'idrogeno o l'elio. Pur non esistendo un limite superiore dell'esosfera, generalmente si tende identificare il confine l’area dove le particelle non sono più attratte dalla forza di gravità e non partecipano alla rotazione terrestre.

L'uomo non solo vive nell'aria; vive grazie all'aria. È la sostanza più miracolosa presente sulla Terra, responsabile del cibo che mangiamo, del clima, dell'acqua e della capacità di trasmettere e sentire i suoni. Dobbiamo esseri curiosi a sfogliare uno ad uno gli strati dell'atmosfera, raccontando le straordinarie imprese delle persone che ne hanno svelato i segreti.

Fenomeno per cui l'atmosfera terrestre intrappola il calore del sole al suo interno con conseguente riscaldamento della superficie terrestre. Questo fenomeno è provocato da alcuni gas presenti nell'atmosfera, detti gas serra, capaci di assorbire una parte dei raggi infrarossi, provenienti dalle radiazioni solari, riflessi dal suolo e dagli oceani nell’atmosfera. L'aumento della concentrazione dei gas serra presenti nell'atmosfera, a causa delle emissioni legate alle attività umane, genera un aumento dell'effetto serra, e dunque un anomalo aumento della temperatura atmosferica. Si parla di riscaldamento globale, ossia un eccessivo effetto terra dovuto dalla presenza abbondante di quantità di anidride carbonica, vapore acqueo, metano, ozono e clorofluorocarburi. I gas che divengono inquinanti a causa della loro crescente abbondanza

sono dovuti da cause antropiche, prodotto umano, e cause naturali

L’Effetto Serra

Le piogge acide sono le precipitazione dall'atmosfera di soluzioni diluite di acidi minerali forti. Queste soluzioni acide sono il risultato della mescolanza di diversi inquinanti industriali (biossido di zolfo, ossidi di azoto, cloruro di idrogeno e altri composti minori) con l'ossigeno e il vapore acqueo naturalmente presenti nell'atmosfera. Le soluzioni acide precipitano poi sotto forma di pioggia, neve o nebbia. L'acqua piovana "pura" ha un pH di circa 6,5 mentre quello della pioggia acida è di solito inferiore a 4,5 (con un pH minimo pari a 2,5). L'acidificazione dell'atmosfera costituisce una grande minaccia per l'ambiente dell'emisfero settentrionale. Secondo le stime, le grandi aree urbane e industrializzate producono un inquinamento annuale dovuto a 90 milioni di tonnellate di biossido di azoto, la maggior parte del quale viene direttamente immessa nell'atmosfera. Le centrali elettriche e le industrie che dipendono per il loro funzionamento dai combustibili fossili sono i maggiori produttori di biossido di zolfo. I gas di scarico dei mezzi di trasporto rappresentano la fonte principale di ossidi di azoto.

Dei gas di scarico fortemente inquinanti vengono emessi da alte ciminiere a temperature elevate e ad alta velocità di effusione. Lo smog, letteralmente nebbia di fumo, si genera dalla condensazione del vapore acqueo, il quale non raggiunge livelli appropriati di umidità per precipitare, che diviene nebbia che contiene a sua volta le impurità delle combustioni, i gas serra nocivi per l’ambiente. Questo fenomeno crea una cappa estesa su svariate regione del mondo. Questi due fenomeni disastrosi per l’ambiente sono trasportati dai venti per molte centinaia di chilometri fino a quando gli inquinanti non vengono spazzati via dall'atmosfera per effetto delle piogge.

La relazione che ho scritto vuole far apprendere a tutti noi che abbiamo un ruolo fondamentale nella possibilità di salvaguardare il nostro pianeta. Come dice Albert Einstein“Il mondo è un bel posto e per esso vale la pena di lottare. È nostro dovere rendere al mondo almeno altrettanto quello che abbiamo ricevuto.”

Prendiamo una piccola bottiglia di plastica vuota. Versiamo all’interno del contenitore poca acqua, avvitiamo il tappo. Poi esercitando pressione sulla bottiglia, generiamo calore, il quale permette all’acqua di evaporare condensandosi sulle pareti del recipiente. Svitiamo il tappo e inseriamo un fiammifero spento, accesso in precedenza. Avvitiamo di nuovo e facciamo pressione sulla bottiglia. Svitiamo il tappo e osserviamo che si dissolve nell’aria una massa di aria nera, lo smog. Questo esempio pratico ci spiega che lo smog si genera da una combustione, da cui vengono lasciati nell’aria i gas-serra, anidride carbonica, che si aggregano con il vapore acqueo, creando condensa

Prendiamo una bacinella trasparente e versiamo all’interno di essa una grande quantità di aceto, immergiamo un gessetto. Col passare del tempo potremo vedere che il gesso inizia a corrodersi lentamente sotto l’azione dell’aceto. Le piogge acide si comportano nello stesso modo. Col passare del tempo possono corrodere e levigare monumenti, come statue, ma anche distruggere interi ambenti naturali. Dove i livelli elevati di acidità dell’acqua distruggono i la vita, le cellule e le molecole

Le Piogge Acide e Lo Smog

Realizzazione pratica dei processi chimici che generano lo smog

Realizzazione pratica dei danni causati dalle piogge acide

Ciò che abbiamo potuto imparare e constatare, ciò che osserviamo con i nostri occhi ogni giorno è che mai nella storia del pianeta Terra si sono verificati svariati fenomeni catastrofici e allarmanti in così poco tempo. L’innalzamento della temperatura a solo un grado porterebbe a enormi siccità e alla comparsa di deserti, allo scioglimento dei ghiacciai e all’innalzamento del livello dei mari, uragani e trombe d’aria. L’aumento di alcuni gradi della temperatura causerebbe la glaciazione, poiché il flusso delle correnti oceaniche sarebbe interrotto dallo scioglimento delle masse dolci ghiacciate. E arrivati ad un aumento di cinque gradi si verificherebbe l’estinzione della specie umana.Un solo grado in più porterebbe a carestie e a disordine sociale, e a fenomeni catastrofici.