L'atmosfera

L'atmosfera

L'atmosfera comprende (dal basso verso l'alto):

1. troposfera: è la più densa, contiene quasi tutto il vapore acqueo presente nell'atmosfera, ed è il luogo dove si svolgono i fenomeni meteorologici; viene riscaldata e raffreddata dalla superficie terrestre, con un gradiente termico di 0,6°C x 100m. È separata dallo strato successivo dalla tropopausa (un area di separazione in cui il gradiente termico muta nettamente, anche di molto);
2. stratosfera: qui si trovano tutti i componenti gassosi in parti uguali, N, O, Ag, Ne, CO₂ , ma sono sempre più rarefatti; il vapore acqueo e il pulviscolo diminuiscono rapidamente con la quota; non si hanno formazioni nuvolose, eccezion fatta per nubi madreperlacee, costituite da cristalli di ghiaccio; ha un gradiente termico, dopo i 20Km, di 1-3°C x Km, così basso a causa dell'ozonosfera (che lo ripara dalle calde radiazioni ultraviolette). È separata dallo strato successivo dalla stratopausa (in cui la stratosfera raggiunge un massimo di 17°C, dalla media di 10°C che aveva; in essa è presente una grande circolazione d'aria);
3. mesosfera: i gas sono molto rarefatti e si raggiungono temperature fino a -90°; presenza di nubi nottilucenti formate da cristalli di ghiaccio e polveri finissime; è caratterizzata da un complesso sistema di circolazioni aeree causate dalle variazioni in altezza della mesopausa);
4. termosfera: è caratterizzata da un aumento progressivo della temperatura, perché ormai senza protezione, che raggiunge il migliaio di gradi nella termopausa; a 50-70 km d'altezza osserviamo una ionizzazione delle particelle, che attribuisce a essa il sinonimo di ionosfera;
5. esosfera: è la parte più esterna dell'atmosfera.

Bilancio termico terrestre

L'energia che la popolazione umana ha a disposizione deriva quasi tutta dal sole, e vale 2 calorie al minuto x cm² al limite superiore dell'atmosfera. La radiazione solare entrante, viene bilanciata dalla radiazione terrestre uscente (Bilancio radioattivo). La radiazione entrante è tutta la radiazione solare meno quella tolta dall'atmosfera e quella tolta dalla riflessione degli oceani, laghi, nevai, ghiacciai, e si chiama radiazione effettiva. L'energia di questa viene divisa tra evaporazione (23%), moti convettivi e turbolenti nella troposfera (10%) e la radiazione notturna uscente (14%).

La temperatura dell'aria varia in base ad alcuni fattori:

1. l'angolo di incidenza che rende minore o maggiore il tragitto della radiazione e quindi la dispersione;
2. la presenza o meno di acqua che si scalda molto di meno del terreno in quanto gli occorre più energia e ha un calore specifico più alto e, se marina influisce per la presenza di correnti calde o fredde;
3. la presenza o meno di piante che assorbono calore.

Dunque, per questi fattori geografici, dalla media delle temperature rilevate in una zona in 24 ore si ottiene la temperatura media giornaliera, mensile e annua.

L'escursione termica giornaliera è più alta ai tropici e più bassa sulle calotte, e in generale, è netta nelle regioni continentali, smorzata nelle regioni marittime, e più elevata a livello del mare che in alta quota. In base alle differenze di temperatura si creano le linee isoterme, su cui si costruiscono le carte delle isoterme.

Pressione atmosferica e venti

La pressione atmosferica è legata a fattori geografici (altitudine, la colonna d'aria è + leggera e rarefatta) e meteorologici (temperatura dell'aria, più è calda e meno è densa e pesante x unità di superficie). La pressione sulla superficie terrestre si studia tramite le isobare, che come le isoterme, uniscono i punti di ugual pressione a livello del mare, a 0°C e con gravità normale. Le isobare delimitano zone anticicloniche (alta pressione, aria verso il basso) o cicloniche (alta pressione, aria verso l'alto). Si assegna valore ciclonico o meno ad una zona con pressione più o meno alta o bassa rispetto alle zone circostanti, variazione calcolata secondo il gradiente barico orizzontale. Le variazioni di pressione generano i venti. Esistono le brezze, ovvero venti locali a carattere giornaliero che, a seconda del comportamento termico di acque (brezze di mare) o di terre, e della pressione appunto, spirano di giorno verso la terra dal mare, e di notte al contrario. Poi esistono i Monsoni, venti regionali a carattere stagionale che, soffiano dal mare nel semestre estivo, portando calore e pioggia, e verso il mare nel semestre invernale, portando freddo.

E' nella troposfera che si originano i venti

• nella bassa troposfera si generano da Est gli alisei (NE Boreale, SE Australe) verso l'equatore (zona di bassa pressione equatoriale). Ai 30° Nord e Sud l'aria si muove con velocità uguale a quella della terra, e l'aria spira ugualmente verso l'equatore e verso le medie latitudini; dai 35° ai 55° Nord e Sud l'aria si muove più velocemente della terra, verso le zone di bassa pressione subpolari, creando, da ovest, i venti occidentali; alle latitudini estreme si hanno invece i venti orientali polari, verso le zone di bassa pressione subpolari.
• nell'alta troposfera, sopra i 3000-5000m, le zone di pressione sono inverse a quelle della bassa troposfera; vi si generano le correnti occidentali, a carattere impulsivo, e molto veloci (300-500 Km/h). Sono a carattere stagionale: nel semestre invernale l'asse del getto si sposta, in entrambi gli emisferi, all'equatore, in quello estivo accade il contrario. Settimanalmente o mensilmente si hanno, ciclicamente, oscillazioni delle correnti principali, da cui si staccano altre correnti che portano aria calda all'equatore e fredda ai poli.

Umidità assoluta e relativa e precipitazioni

L'umidità dipende dal vapore acqueo e dalla traspirazione. Si riconoscono due tipi di umidità:

• l'umidità assoluta, che equivale al vapore acqueo per unità di volume d'aria; varia con la temperatura, e quindi con la latitudine (ma anche con l'altitudine); il limite di saturazione dell'aria varia con la temperatura in modo proporzionale.
• l'umidità relativa, che è il vapore acqueo effettivamente presente per unità di aria, misurata con gli igrometri. La pioggia o la neve sono l'eliminazione del vapore acqueo in eccesso nell'atmosfera, nulla di più. Il vapore può eccedere per raffreddamento di aria satura o per aggiunta di vapore.

Le precipitazioni non sono generate da tutte le nuvole, ma solamente da quelle verticali (Cumulonembi) o da quelle maggiormente basse (Strati, Nembi, Nembostrati). Il tempo atmosferico varia ciclicamente. Al variare delle latitudini (e quindi di temperature, umidità, pressione) varia il tempo atmosferico, producendo due principali perturbazioni: cicloni tropicali (basse latitudini, venti di provenienza opposta, aria calda e ascendente, che si condensa in vapore acqueo dando luogo alle precipitazioni) e cicloni extratropicali (medie latitudini, meno violenti e più estesi venti opposti tropicali e polari; l'aria fredda si incunea sotto quella calda, sollevandola e creando una corrente ascensionale calda e rotante, fin quando non si colma la depressione tra il suolo e l'aria calda. )