GLI STRATI DELL' ATMOSFERA TERRESTRE
Ha
una struttura piuttosto complessa e suddivisa in più strati,
chiamati sfere, che dal basso in ordine di altezza sono: troposfera,
stratosfera,
mesosfera,
termosfera,
ionosfera,
esosfera.
Lo
studio dell'atmosfera in tutti i suoi aspetti rientra nel vasto
ambito e discipline delle scienze
dell'atmosfera.
Tralasciando
la presenza nell'atmosfera terrestre di polveri, aerosol e
inquinanti di origine antropogenica
(prodotti
dall'uomo),
essa può essere considerata come una miscela di
gas avente la seguente composizione chimica media al
suolo (le percentuali indicate sono in volume):
- Azoto (N2): 78,084%
- Ossigeno (O2): 20,946%
- Argon (Ar): 0,934%
- Neon (Ne): 0,0018% (18 ppm)
- Elio (He): 0,000524% (5 ppm)
- Metano (CH4): 0,00016% (2 ppm)
- Kripton (Kr): 0,000114% (1,1 ppm)
- Idrogeno (H2): 0,00005% (0,5 ppm)
- Xeno (Xe): 0,0000087% (0,08 ppm).
Sono
anche presenti, in tracce, ossidi
di azoto (NO,
NO2; N2O), monossido
di carbonio (CO), ammoniaca (NH3), biossido
di zolfo (SO2), solfuro
di idrogeno (H2S).
Non
tutti gli strati hanno le stesse concentrazioni di gas: ad esempio il
vapore acqueo è presente quasi soltanto nella troposfera, lo strato
più basso, ed è praticamente assente nella termosfera e
nell'esosfera, che viceversa contengono quasi tutto l'elio e
l'idrogeno.
La
concentrazione del vapore acqueo in troposfera inoltre non è
costante, ma varia anche sensibilmente da luogo a luogo e nel tempo
in conseguenza del variare del tempo
atmosferico ovvero
attraverso i processi di evaporazione e condensazione,
tappe intermedie del ciclo
dell'acqua.
L'ozono
è contenuto in massima parte nella stratosfera in cui costituisce un
importante strato: l'ozonosfera.La
composizione dei gas dell'atmosfera non è sempre stata quella
attuale, ma durante la storia
della Terra è
considerevolmente variata.
LA TROPOSFERA:
La troposfera (dal
greco:τροπος, modo,
mutazione, cambiamento)
è la fascia sferoidale aeriforme dell'atmosfera che
si trova a diretto contatto con la superficie terrestre, di spessore
variabile a seconda della latitudine:
ai poli è spessa solamente 8 km mentre
raggiunge i 20 km all'equatore.
In
essa sono concentrati i 3/4 dell'intera massa gassosa e quasi tutto
il vapore
acqueo dell'atmosfera.
È
lo strato dove avvengono la maggior parte dei fenomeni di
carattere meteorologico,
causati dalla circolazione delle masse d'aria e che danno vita
ai venti,
alle nuvole e
alle precipitazioni atmosferiche.
La
troposfera è riscaldata principalmente dal basso ovvero dalla terra
riscaldata a sua volta dalla radiazione
solare.
Ne deriva che la temperatura diminuisce
con l'altitudine,
e varia fino a raggiungere un minimo di −50 °C a 12 km di
altezza.
A
un certo punto la temperatura si stabilizza a −55 °C circa: è
la tropopausa,
la zona di transizione fra troposfera e stratosfera.
La
maggior parte degli inquinanti atmosferici emessi rimane confinata
nella troposfera,
alcuni concentrati vicino alla superficie terrestre, altri
come O3, CO2, CH4,
sono distribuiti in modo più uniforme.
La
troposfera è il luogo della vita:
tutte le piante e tutti gli esseri umani vivono in essa, utilizzando
alcuni dei gas che la costituiscono (ossigeno, azoto, anidride
carbonica, vapore
acqueo).
LA
STRATOSFERA:
La stratosfera è
il secondo dei cinque strati in cui è convenzionalmente suddivisa
l'atmosfera (troposfera,
stratosfera, mesosfera, termosfera e esosfera).
La
stratosfera è caratterizzata dal
fatto che
in essa la
temperatura aumenta leggermente
con la quota, contrariamente a quanto avviene nello strato
sottostante. Questo aumento di temperatura con la quota è dovuto
alla dissociazione delle molecole di ozono
presenti
nella stratosfera. L'ozono è un gas le
cui molecole sono formate da tre atomi di ossigeno:
quando i raggi
ultravioletti emessi
dal Sole vanno
a urtare contro le molecole di ozono, queste si dissolvono, ovvero i
tre atomi che le compongono si dividono.
Il
processo ha due effetti: la produzione di calore e l'arresto dei
raggi ultravioletti che sono dannosi per la vita.
L'emanazione
di calore ha effetto di riscaldare l'atmosfera circostante, per cui
nella stratosfera la temperatura aumenta con la quota.
La
stratosfera comincia intorno ai 12 km (8 km ai poli e 20 km
all'equatore) e termina a un'altitudine di circa 50 km, dove la
temperatura raggiunge un massimo di -3 gradi Celsius. Al di sopra di
essa troviamo la stratopausa che
è una zona di transizione che divide la stratosfera dallo strato
immediatamente superiore, la mesosfera.
LA
MESOSFERA:
La
parola mesosfera può essere riferita a:
Nella
mesosfera la temperatura
dell'aria diminuisce
con l'aumentare dell'altezza. Il limite superiore della mesosfera è
la mesopausa, etichettato come luogo più freddo a livello naturale
sulla Terra,
con temperature inferiori a 130 K (pari
a circa −143 °C).
I
confini esatti superiori e inferiori della mesosfera variano con
la latitudine e
con la stagione,
ma il limite inferiore della mesosfera solitamente si trova ad
un'altezza di circa 50 km sopra
la superficie
terrestre e
la mesopausa è di solito ad altezze nei pressi di 100 km.La
stratosfera, mesosfera e la parte più bassa della termosfera sono
indicate collettivamente come "atmosfera di mezzo".
La
mesosfera è caratterizzata da una accentuata rarefazione
degli elementi gassosi e
da un graduale aumento di quelli più leggeri a scapito di quelli più
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 −140 °C,
intorno agli 80 km.
Attorno
agli 80 km di quota si possono osservare, talvolta, le nubi
nottilucenti,
costituite probabilmente di cristalli
di ghiaccio e
minutissime polveri. Tali nubi sono visibili durante l'estate, al
crepuscolo, e si presentano come sottili e brillanti, intensamente
illuminate dagli ultimi raggi del Sole. L'osservazione di queste nubi
mostra che nell'alta mesosfera esiste un complesso sistema di
correnti aeree, ad andamento variabile, che dovrebbero raggiungere
velocità fino a 300 km/h.
IONOSFERA:
La ionosfera è
quella fascia dell'atmosfera nella
quale le radiazioni del Sole,
e in misura molto mino
La
ionosfera si estende fra i 60 e i 450 km di altitudine e dunque
appartiene parzialmente sia alla mesosfera che
alla termosfera.
Può essere ulteriormente divisa in strati.
La
ionosfera è estremamente rarefatta: pur essendo spessa centinaia di
kilometri, essa contiene solamente l'1% circa della massa gassosa
atmosferica complessiva. La temperatura diurna varia dai 200 K degli
strati più interni ai 1500 K degli strati più esterni, maggiormente
esposti al Sole. La presenza dell'illuminazione solare esercita una
grande influenza sulle proprietà dei gas ionosferici, che dunque
cambiano sensibilmente tra il giorno e la notte. Anche il ciclo molto
più lungo dell'attività
solare ha
effetti sensibili sulla ionosfera.
Emma
Giulia Novelli IB
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