L’atmosfera è uno strato di gas di vario tipo che avvolge la terra e non si disperde nello spazio perché la Terra, con la sua forza di gravità tende a trattenerli. Lo strato di atmosfera si estende fino a 1000km dalla superficie del mare ma la maggior parte di tali gas sono presenti a bassa quota: per esempio il 50 % dei gas è presente nei primi 5km e nei primi 32km c’è il 99% dei gas. Quindi oltre i 30 km l’atmosfera è terribilmente rarefatta e ci sono solo piccole tracce dei gas di cui è costituita. Ma se la terra ha un diametro medio di 12742km, uno spessore di 30km è realmente molto sottile rispetto alle dimensioni della Terra.
Composizione.
Considerando i primi 80km di spessore, in condizioni di aria secca nell’atmosfera abbiamo soprattutto Azoto (78%) e Ossigeno (21%). Il restante 1% è fatto di Argon, Anidride carbonica CO2 ed altri gas.
L’atmosfera è importante perché fornisce una protezione agli organismi viventi sulla superficie dai raggi solari, ultravioletti. Poi stabilizza la temperatura in quanto i gas sono in grado di contenere il calore o il freddo e di distribuirlo con movimenti di masse d’aria. Senza atmosfera il caldo verrebbe disperso nello spazio facilmente. Nell’atmosfera si riproduce il ciclo dell’acqua con cui l’acqua marina evapora e diventa acqua dolce che precipita di nuovo sulla terra formando fiumi, laghi, falde acquifere.
L’atmosfera ha diversi strati: non sono veri strati, separati tra loro da qualcosa ma strati con caratteristiche un po’ diverse tra loro. In particolare gli strati si distinguono per un diverso comportamento della temperatura.
Lo strato più basso è la Troposfera, essa è alta fino a 10km circa, e la temperatura al suolo, che può essere di 20°C scende man mano che si sale di quota fino a -60°C. Ovviamente la temperatura al suolo dipende dalla stagione e dalla posizione sulla terra, ci sono regioni freddissime dove la temperatura scende anche sotto i -50°C ed altre caldissime anche sopra i +50°C. Sopra la Troposfera c’è la Stratosfera, in essa si verifica il fenomeno opposto: la temperatura torna a salire da -60°C fino a circa +0°C. La causa è la presenza di fenomeni dovuti all’interazione dei raggi solari con le particelle di un gas detto Ozono. Più in alto ancora abbiamo Mesosfera, Termosfera, Esosfera.
La temperatura della troposfera è influenzata dal calore ceduto dal suolo terrestre, viene scaldata dal basso, dai raggi infrarossi riemessi dalla terra dopo che è stata scaldata dai raggi solari. Proprio perchè il calore viene dal basso, più si sale di quota, più fa freddo. La troposfera non è di spessore omogeneo: all’equatore arriva ad una altezza di 16km ai poli di 8km (spessore medio 12km). Anche la rotazione terrestre rende il gas più spesso all’equatore. La troposfera contiene anche vapore acqueo e pulviscolo atmosferico.
La stratosfera si estende dai 12km ai 50km di altezza, non contiene vapore acqueo, non ci sono nubi, non c’è pulviscolo ed è limpida e secca. Al suo interno è ricca del gas Ozono O3, che svolge la funzione fondamentale di difendere la vita sulla terra dall’aggressione dei raggi UV ultravioletti del sole. Infatti l’ossigeno, colpito dai raggi UV, si spezza in atomi liberi e si ricombina in forma di gas Ozono. Questa reazione produce anche energia e calore ed è per tale motivo che in questa zona la temperatura sale fino a +0°C.
L’Ozono è aggredito dai Clorofluorocarburi (CFC) presenti nelle bombolette di vecchio tipo e nei frigoriferi e condizionatori. A causa di ciò negli anni scorsi si era creato un vero e proprio buco nello strato di Ozono.
Inquinamento.
L’inquinamento prodotto dall’uomo, dalle auto, dalle fabbriche, provoca alcuni effetti negativi all’atmosfera:
- gas aggiuntivi inquinanti
- aggiungono polveri sottili
- effetto serra
- buco nello strato di ozono
- piogge acide
Effetto serra: il metano, la CO2 (Anidride carbonica) ed il vapore sono causa dell’effetto serra, cioè della capacità di trattenere il calore prodotto dal suolo terrestre senza disperderlo nello spazio. Regolarmente c’è un equilibrio tra calore disperso nello spazio e calore trattenuto ciò che produce una certa temperatura sulla terra. Se aumentiamo i gas che producono contenimento della dispersione di temperatura otteniamo che la temperatura al suolo cresce fuori il normale producendo tante conseguenze, per esempio lo scioglimento dei ghiacciai alpini e delle calotte polari.
Il buco nello strato dell’Ozono è causato dalla dispersione nell’aria dei gas Cloro Fluoro Carburi, largamente utilizzati negli anni passati per i sistemi di refrigerazione. Questi CFC si combinano con l’Ozono e lo distruggono, aprendo degli ampi varchi nell’atmosfera che lasciano penetrare i raggi ultravioletti del sole, molto danno si per gli esseri viventi.
Polveri sottili. Sono polveri prodotte dalle attività umane, da fenomeni di combustione, dagli scarichi delle auto e delle industrie. Generalmente hanno un diametro molto piccolo, 10 micron, penetrano nei polmoni, irritano e sono sostanze tossiche e cancerogene. La pioggia può abbatterle.
Piogge acide. I gas tossici ed acidi prodotti dalle industrie e non solo, salgono in quota e si mescolano alla pioggia. Con l’acqua si producono acidi, come l’acido Solforico, Carbonico, Nitrico. Questi acidi vengono spostati dai venti e ri-precipitano al suolo rovinando le colture e le foreste, cambiano il PH dell’acqua e rovinano anche le costruzioni e le statue antiche.
Piogge acide.
L’atmosfera terrestre è a sua volta difesa dal campo magnetico terrestre: molte radiazioni solari sono fatte di particelle cariche elettricamente che, scontrandosi col campo magnetico terrestre, vengono deviate lontano dalla Terra. Il campo magnetico terrestre è dovuto ai movimenti di roccia metallica fusa al di sotto della crosta terrestre, nel mantello o negli strati del nucleo terrestre.
L’interazione tra campo magnetico terrestre e raggi solari produce le famose Aurore Boreali ed Australe.