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Meteorologia
L'Atmosfera
L ' intero globo terrestre è avvolto da un involucro gassoso che prende il nome di atmosfera. Essa si estende in altezza per centinaia di chilometri, sfumando nello spazio, e rappresenta una cortina che protegge il nostro pianeta moderandone la temperatura e schermando le radiazioni e le particelle dannose provenienti dallo spazio esterno.
La densità dell'aria che costituisce l'atmosfera non è uniforme, ma diviene sempre meno densa quanto più si sale in quota. Il 99% dell'aria è compresa nelle quote inferiori ai 32 Km, mentre solo il rimanente 1% è distribuito nelle centinaia di chilometri della fascia superiore. Nell'intento di mettere in rilievo le differenze di temperatura, composizione chimica, pressione ed altre proprietà, tipiche delle diverse quote, l'atmosfera viene suddivisa in vari strati sovrapposti. In uno schema semplificato essa può essere suddivisa in cinque strati: troposfera, stratosfera, mesosfera, termosfera ed esosfera.
- Troposfera
La Troposfera è lo strato d'aria in cui viviamo. Il termine " Troposfera " significa "sfera della turbolenza", poiché i principali fenomeni meteorologici e tutte le tempeste grandi e modeste avvengono in questo strato. In essa la temperatura diminuisce regolarmente con l'altezza secondo un gradiente termico che in media vale 0,6 °C ogni 100 m di ascesa. Il motivo di questa diminuzione è dato dal fatto che l'aria è sostanzialmente trasparente alla radiazione solare visibile e non viene riscaldata dall'alto direttamente dai raggi solari, ma dal basso, grazie al calore emesso dal suolo e dalle acque superficiali riscaldati a loro volta dal Sole. La distribuzione verso l'alto del calore avviene ad opera di correnti convettive: l'aria calda si solleva lasciando il posto a quella fredda che tende a spostarsi verso il basso.
Il cielo della troposfera appare blu perché l'aria e le particelle di polvere che vi si trovano diffondono la luce bianca del Sole in maniera da deviare verso la nostra linea visiva le radiazioni azzurre. Il ciclo blu, però, non si estende in profondità nello spazio, ma costituisce, insieme alle nuvole, un fenomeno che si produce solo nella troposfera.
Nella porzione più alta di questo strato si muovono, ad elevate velocità, venti che prendono nome di "correnti a getto".
L'altezza della troposfera varia da 16 Km all'equatore a poco più di 8 Km ai poli; nelle latitudini intermedie si aggira sugli 11-12 Km. E non è molto se pensiamo che l'Everest è alto quasi 9 Km! Essa è influenzata, comunque, anche dalle stagioni e dalle condizioni atmosferiche generali. Al limite superiore della troposfera, definita con il termine di tropopausa, la temperatura, che raggiunge i 60 °C sotto lo zero, cessa improvvisamente di scendere con l ' aumentare dell'altitudine, qui ha inizio la stratosfera.
- Stratosfera
La stratosfera si estende fino ad una quota di circa 50 Km sul livello del mare. In essa l'aria è pressoché priva di umidità e senza nubi; i venti diminuiscono con l'aumentare dell'altitudine e non vi sono correnti ascendenti e discendenti o
tempeste. La temperatura si mantiene intorno ai -60 °C fino ad una altezza di 22-23 Km, qui comincia ad aumentare giungendo a 0 °C alla quota di 50 Km che delimita la parte superiore della Stratosfera e che prende il nome di Stratopausa. Nella stratosfera, ad una altezza di 35 Km, c'è una molecola particolare dell'ossigeno, l'ozono (l'ossigeno presente nell'aria che respiriamo ha una molecola costituita da due atomi, O2 , mentre quello dell'ozono ne presenta 3, O3). La fascia di ozono assorbe la maggior parte della radiazione ultravioletta proveniente dal Sole; in seguito a ciò essa si riscalda, riscaldando a sua volta la parte di atmosfera più vicina. L'ozono protegge, perciò, gli organismi viventi dell'azione letale che avrebbero queste radiazioni se riuscissero a raggiungere indisturbate la superficie terrestre. Una parte, però, vi giunge ugualmente e ad essa si deve l'abbronzatura della pelle, la prevenzione del rachitismo e l'uccisione dei batteri.
- Mesosfera
La mesosfera (sfera intermedia) si estende dalla stratopausa fino a circa 80 Km. In essa la temperatura diminuisce con l'altezza fino a toccare valori bassissimi di circa 90° sotto zero a livello della mesopausa, la cerniera di separazione tra la mesosfera e la sfera successiva, la termosfera.
- Termosfera
La fascia superiore della mesosfera, la Termosfera (sfera del calore) si estende da 80 a circa 570 Km sul livello del mare. Essa è così chiamata perché la temperatura vi aumenta rapidamente con l'altezza e al di sopra di 200 Km subisce ampie variazioni in rapporto all'attività solare, passando da valori di circa 60 °C, quando il Sole è in quiete, a valori oltre tre volte superiori nei periodi di massima attività solare, toccando anche i 2000 °C.
Nella termosfera vi è uno strato, la cui posizione cambia, spostandosi più in alto o più in basso sotto l'effetto del Sole, detto ionosfera (sfera elettricamente carica). In essa le molecole dell'aria assorbono i raggi X ed i raggi ultravioletti provenienti dal Sole caricandosi elettricamente, ossia diventano ioni. La ionosfera è importante nelle comunicazioni radio perché i suoi ioni riflettono verso la terra le onde radio consentendo loro di viaggiarvi intorno. Gli spettacoli delle aurore boreali ed australi hanno origine nella ionosfera: in essa le particelle cariche emesse dal suolo colpiscono gli atomi e le molecole della ionosfera facendoli diventare luminosi.
Nella termosfera l'aria è estremamente rarefatta, circa 10 milioni di volte più rarefatta di quella al livello del mare, ma nonostante ciò offre un attrito sufficiente a polverizzare la maggior parte dei meteoroidi che vi entrano, facendo da schermo di protezione alla terra.
- Esosfera
L 'esosfera comincia ai limiti della termosfera e si estende per migliaia di chilometri, sfumando via via. L'aria è così rarefatta che le molecole possono percorrere enormi distanze senza urtarsi fra loro.