L'Atmosfera Terrestre: Struttura, Composizione e Dinamiche Climatiche

L'Atmosfera Terrestre: Struttura, Composizione e Dinamiche

L'atmosfera è lo strato gassoso che circonda la Terra, formato da una miscela di gas che chiamiamo aria. Essa ci protegge dalle radiazioni X e ultraviolette (UV) e regola la temperatura e il clima. Se non vi fosse l'atmosfera, i raggi infrarossi emessi dalla Terra fuoriuscirebbero, portando a un freddo intenso di notte e un calore eccessivo durante il giorno. Si estende fino a un'altitudine di circa 1000 km ed è composta da diversi strati distinti.

Strati dell'Atmosfera

• Troposfera: Lo strato a contatto con il suolo, con un'altezza media di circa 13 km. È lo strato in cui si trova l'aria che respiriamo e dove avvengono la maggior parte dei fenomeni atmosferici (vento, pioggia, ecc.). Interagisce con oceani, mari e fiumi. Contiene circa il 90% del vapore acqueo e dell'anidride carbonica presenti nell'atmosfera. La sua temperatura diminuisce con l'altezza, raggiungendo circa -70 °C al limite superiore.
• Stratosfera: Si estende dalla tropopausa (limite superiore della troposfera) fino a circa 50 km di altezza. Nella sua parte superiore si trova lo strato di ozono, fondamentale perché assorbe la maggior parte della radiazione ultravioletta (UV) dannosa proveniente dal Sole.
• Mesosfera: Situata tra i 50 e gli 80 km di altezza. Qui le temperature possono scendere fino a -90 °C. È lo strato in cui la maggior parte dei meteoriti si disintegra a causa dell'attrito con l'aria.
• Ionosfera (o Termosfera): Si estende fino a circa 500 km di altezza ed è composta da gas elettricamente carichi (ioni) a causa dell'assorbimento di radiazioni UV e raggi X cosmici provenienti dal Sole. Le temperature possono raggiungere i 1500 °C.
• Esosfera: La zona più esterna dell'atmosfera, che si estende oltre i 500 km e si fonde gradualmente con lo spazio interplanetario. Le temperature possono superare i 2400 °C, ma l'aria è estremamente rarefatta.

Elementi Meteorologici Fondamentali

Gli elementi meteorologici sono le variabili fisiche che caratterizzano lo stato dell'atmosfera in un dato momento e luogo.

• Temperatura atmosferica: Il grado di calore dell'aria in un luogo e momento determinato.
• Pressione atmosferica: La forza esercitata dalla colonna d'aria su una superficie in un dato punto dell'atmosfera.
• Umidità: La quantità di vapore acqueo presente nell'aria.
• Condensazione: Il passaggio dell'acqua dallo stato gassoso a quello liquido o solido, un processo che varia a seconda della temperatura e della pressione nell'atmosfera.
• Formazione di nubi: Una nube è composta da milioni di goccioline d'acqua (o cristalli di ghiaccio a basse temperature) in sospensione nell'aria. Si formano quando il vapore acqueo si raffredda e si condensa su piccole particelle (nuclei di condensazione).
• Precipitazioni: Il processo attraverso cui l'acqua, sotto forma di condensa (pioggia, neve, grandine), ricade sulla superficie terrestre per gravità.

Dinamiche e Fenomeni Atmosferici su Larga Scala

Massa d'aria

Una massa d'aria è un grande volume d'aria le cui caratteristiche fisiche, in particolare la temperatura, l'umidità e il gradiente verticale di temperatura, sono più o meno uniformi su un'area di centinaia di chilometri. Oltre alla sua omogeneità, la massa d'aria è mobile e si trasforma durante lo spostamento. Per la caratterizzazione di una massa d'aria è necessario differenziare le condizioni di origine in cui si è formata e le successive trasformazioni che può subire. In origine, deve essere in contatto con una superficie di temperatura e umidità stabili e omogenee.

Circolazione Atmosferica Generale

La circolazione atmosferica generale è un meccanismo fondamentale che ridistribuisce il calore e il vapore acqueo nell'atmosfera, contribuendo all'equilibrio delle differenze di pressione e termiche sulla Terra.

Cause delle Differenze di Pressione dell'Aria

Le differenze di pressione dell'aria possono essere di natura termica o dinamica:

• Cause Termiche: Sono legate alle proprietà di espansione e densificazione delle masse d'aria calda o fredda, che modificano la loro temperatura a contatto con la superficie terrestre. L'aria calda tende a espandersi e salire (bassa pressione), mentre l'aria fredda si densifica e scende (alta pressione).
• Cause Dinamiche: Sono legate alla circolazione generale dell'atmosfera, che crea zone di alta e bassa pressione. Esempi includono:
  • Bassa pressione equatoriale
  • Alta pressione subtropicale
  • Bassa pressione associata con fronti polari
  • Alta pressione polare

Movimenti di Convergenza e Divergenza

• La convergenza indica l'accumulo di aria in una zona circoscritta. Cicloni o aree di bassa pressione agiscono come centri di accumulo nell'atmosfera, il che deve essere compensato da movimenti atmosferici ascendenti (correnti ascensionali).
• La divergenza segnala una perdita di aria. Gli anticicloni sono aree di diminuzione dell'aria (subsidenza), con conseguente stabilità atmosferica che li caratterizza.