L'atmosfera terrestre

Composizione e Struttura dell'Atmosfera Terrestre

L'atmosfera terrestre è una miscela di gas che avvolge il pianeta, essenziale per la vita e per la protezione dalle radiazioni solari dannose. È composta principalmente da azoto (circa il 78%) e ossigeno (circa il 21%), con l'aggiunta di argon (circa lo 0,93%) e una piccola percentuale di altri gas come l'anidride carbonica (circa lo 0,04%, con una concentrazione in aumento a causa delle attività umane), il metano, l'ozono e i gas nobili come elio, neon, cripto e xeno. Il vapore acqueo è presente in quantità variabile, influenzando notevolmente il clima e i fenomeni meteorologici. L'atmosfera contiene anche particelle solide e liquide sospese, note come aerosol, che provengono sia da fonti naturali sia antropogeniche. La densità dell'aria diminuisce esponenzialmente con l'altitudine, con circa la metà della massa atmosferica contenuta entro i primi 5,6 km dalla superficie terrestre. L'atmosfera è suddivisa in strati basati su gradienti di temperatura: la troposfera, la stratosfera, la mesosfera, la termosfera e l'esosfera, ciascuno con caratteristiche fisiche e chimiche distinte.

Gli Strati dell'Atmosfera e le loro Caratteristiche

La troposfera, lo strato più basso dell'atmosfera, si estende fino a circa 8-15 km di altezza e ospita la maggior parte dei fenomeni meteorologici. La temperatura in questo strato diminuisce con l'aumento dell'altitudine. Sopra la troposfera si trova la stratosfera, che si estende fino a circa 50 km di altezza e contiene la maggior parte dell'ozono atmosferico, fondamentale per assorbire la maggior parte della radiazione ultravioletta del Sole. La temperatura nella stratosfera aumenta con l'altitudine a causa dell'assorbimento di radiazione UV da parte dell'ozono. La mesosfera, che si estende fino a circa 85 km di altezza, vede una diminuzione della temperatura con l'altitudine e ospita fenomeni come le meteore e le onde di gravità atmosferiche. La termosfera, che si estende fino a 600-800 km di altezza, è caratterizzata da un aumento della temperatura con l'altitudine e dalla presenza di ioni e elettroni liberi, che danno origine alle aurore polari e influenzano la propagazione delle onde radio. Infine, l'esosfera è lo strato più esterno, dove gli atomi e le molecole possono sfuggire nello spazio, e si estende fino a circa 10.000 km di altezza.

Il Fenomeno dell'Ozono e il Buco nell'Ozono

L'ozono (O3) è una molecola composta da tre atomi di ossigeno e si forma principalmente nella stratosfera quando le molecole di ossigeno (O2) interagiscono con i raggi ultravioletti del Sole. Questo strato di ozono è cruciale per la vita sulla Terra poiché assorbe la maggior parte della radiazione UV nociva. Negli anni '80, si è scoperto che sostanze chimiche prodotte dall'uomo, in particolare i clorofluorocarburi (CFC), stavano danneggiando lo strato di ozono, portando alla formazione del cosiddetto "buco nell'ozono" sopra l'Antartide. Questa scoperta ha portato alla firma del Protocollo di Montréal nel 1987, che ha regolamentato la produzione e l'uso di CFC e altre sostanze dannose per l'ozono. Grazie a queste misure, lo strato di ozono sta lentamente recuperando, ma il monitoraggio e la protezione rimangono essenziali.

Misurazione della Temperatura Atmosferica e Fenomeni Correlati

La temperatura atmosferica è un parametro fondamentale per lo studio del clima e viene misurata utilizzando termometri e radiosonde. La temperatura varia in base all'altitudine, alla latitudine e all'ora del giorno. Nella troposfera, la temperatura diminuisce con l'aumento dell'altitudine, mentre nella stratosfera e nella termosfera aumenta. Le isoterme sono linee che collegano punti con la stessa temperatura media e sono utilizzate nelle carte meteorologiche per rappresentare la distribuzione della temperatura sulla superficie terrestre. Queste linee sono influenzate da fattori come la circolazione atmosferica, la presenza di corpi d'acqua e la topografia.

La Dinamica dei Colori nel Cielo e le Aurore Polari

Il cielo appare azzurro durante il giorno a causa della diffusione Rayleigh, un processo in cui la luce solare viene dispersa dalle molecole dell'aria e dalle particelle sospese nell'atmosfera. La luce blu, con lunghezze d'onda più corte, viene diffusa più efficacemente rispetto alla luce rossa, con lunghezze d'onda più lunghe, dando al cielo il suo caratteristico colore. Al tramonto e all'alba, l'angolo di incidenza della luce solare è tale che la diffusione della luce rossa diventa più significativa, risultando in cieli rossi e arancioni. Le aurore polari, o luci del nord e del sud, sono fenomeni luminosi che si verificano nelle regioni polari quando le particelle cariche del vento solare interagiscono con il campo magnetico terrestre, causando l'emissione di luce visibile. Questi spettacolari display di luce sono più comuni durante i periodi di intensa attività solare.