L`Atmosfera e l`Effetto Serra

L’Atmosfera e l’Effetto Serra
Lezione di scienze a cura del Prof. Gian Luca Cuoghi
L’ATMOSFERA
L’atmosfera è un insieme di gas (ARIA) molto sottile che ricopre la superficie terrestre: se la
Terra fosse una mela l’atmosfera apparirebbe non più spessa della sua buccia. Infatti se
consideriamo che il diametro terrestre è di 12.746 Km la massa dell’atmosfera è contenuta per il
99% in 45 Km di quota, mentre per il 50% è contenuta in 5 Km di quota.
Questa miscela di gas è composta principalmente da:
- Azoto
N2
(78 % ),
- Ossigeno
O2
(21 % ),
- Argon
Ar
(0,9 % ),
- Anidride carbonica
CO2
(0,03 %)
- Altri gas tra cui Metano, Ozono, Vapore acqueo… CH4 , O3, H2O
(0,07 %)
Possiamo suddividere in strati l’atmosfera, ognuno caratterizzato da presenza di sostanze
diverse e da fenomeni naturali diversi.
Il primo strato di atmosfera (entro i 15 Km) si chiama “troposfera”, ed è il luogo dove avviene
la maggior parte degli eventi meteorologici e dei processi che permettono la vita sulla terra anche se
i viventi riescono a sopravvivere solo fino a 4 Km di altezza.
Nel secondo strato (Stratosfera) è contenuto una grande quantità del gas Ozono, (O3) che ha la
capacità di assorbire le radiazioni ultraviolette del Sole, capaci di produrre danni alla nostra pelle
(Tumori) anche se non ci accorgiamo di subirle.
L’ARIA HA PESO ED È DAPPERTUTTO
L’aria ci avvolge continuamente in ogni ambiente ed è ciò che oppone resistenza ai nostri
movimenti tanto che se si vuole andare più veloci in discesa sugli sci o in bicicletta assumiamo la
cosiddetta posizione “a uovo”. Grazie alla presenza di aria il paracadutista può rallentare la sua
caduta ed è su di essa che si appoggiano le ali degli uccelli o di un aeroplano per volare, dopo aver
raggiunto una sufficiente velocità.
Viviamo completamente immersi nell’aria tanto da non accorgerci che anch’essa ha una massa e
quindi pesa! Possiamo allora dire che esercita una “pressione” sopra la superficie terrestre e quindi
anche sopra alla nostra testa! (Una colonna di circa 50 Km di aria che preme sul nostro cranio…)
Essendo composta di gas l’aria può comprimersi e decomprimersi e soprattutto per effetto di un
suo riscaldamento (ES.: per diverso riscaldamento dalle superfici del mare o del suolo) e successivo
raffreddamento si possono generare, sulla superficie terrestre, zone dove c’è Alta Pressione (A) e
zone dove c’è Bassa Pressione (B). L’aria così può cominciare a muoversi, e chiamiamo “Vento”
proprio il fenomeno dello spostamento di grosse masse d’aria da zone “A” verso zone “B”.Si creano
così le cosiddette “celle convettive” che descrivono il movimento delle masse fluide riscaldate.
CELLA
CONVETTIVA:
Vento
A
a bassa quota
Superficie terrestre
B
Riscaldamento dell’aria
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IL CLIMA
L’atmosfera è l’involucro gassoso che circonda il nostro pianeta e che interagendo con le
radiazioni solari , gli oceani , la superficie terrestre determina il clima.
Il clima è l’insieme delle condizioni atmosferiche (temperatura dell’aria e del suolo,
precipitazioni, umidità, venti, pressione atmosferica, radiazione solare, nuvolosità …) che
caratterizzano una regione geografica per lunghi periodi di tempo. Esso determina lo sviluppo degli
organismi animali e vegetali, influenzando anche le attività economiche delle popolazioni che vi
abitano, le loro abitudini e la loro cultura. È stato grazie alle buone condizioni climatiche che si
sono potute sviluppare fiorenti culture umane in determinate regioni e in determinati periodi della
storia della Terra piuttosto che in altri.
Il Clima sulla Terra è influenzato anche “dall’Effetto Serra” nell’atmosfera.
L’EFFETTO SERRA
L’effetto Serra è un fenomeno naturale che avviene nell’atmosfera terrestre; essa agisce come
una grande serra naturale in grado di filtrare le radiazioni solari più energetiche, quindi più dannose,
ma anche di accumulare e ridistribuire su tutta la superficie terrestre una parte dell’energia irradiata
dal Sole in forma di calore.
La terra dista circa 150 milioni di Km dal Sole che è la principale fonte di calore di cui essa
gode. Considerando solo il calore irradiato dal Sole la temperatura media sulla superficie terrestre
sarebbe di circa – 18°C in assenza dell’atmosfera. Grazie ad essa sulla superficie terrestre abbiamo
una temperatura media dell’aria di circa + 15°C!
Alcuni gas presenti in atmosfera, definiti “gas serra”, sono i responsabili di questo fenomeno
che svolge dunque un ruolo fondamentale per la crescita e lo sviluppo delle forme di vita che si
sono succedute nei millenni sulla Terra; senza di essi la terra sarebbe quindi ghiacciata e priva di
vita.
I principali “Gas Serra” presenti in atmosfera sono:
- Vapore acqueo
- Anidride carbonica
- Ozono
- Metano
- Protossido d’Azoto
H2O per
CO2 per
O3
CH4
N2O
89%
5-6%
Rapporto direttamente Proporzionale:
- all’aumento dei Gas Serra
- aumenta anche la
quantità di calore immagazzinata
Gas Serra
Calore in Atmosf.
Essi sono diffusi in atmosfera in piccole quantità quindi la loro presenza si misura in ppm (parti
per milione) e ppb (parti per bilione – miliardo).
Questi “gas Serra”, anche se presenti in piccole quantità, favoriscono la riflessione verso terra
dei raggi IR (quelli che determinano il riscaldamento delle superfici) provenienti dal Sole. Il Calore
resta dunque immagazzinato in atmosfera , determinando un riscaldamento dell’aria e del clima in
un rapporto “direttamente proporzionale” alla presenza di gas Serra.
“Effetto Serra” dell’Atmosfera
Atmosfera
Superfice Terrestre
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IL SURRISCALDAMENTO DELLA SUPERFICIE TERRESTRE:
UN ECCESSIVO EFFETTO SERRA
L’effetto Serra è dunque un fenomeno importante per mantenere la temperatura media della
superficie terrestre non troppo bassa, ma con l’aumento della presenza dei gas serra in atmosfera si
può avere un “effetto troppo surriscaldante” dell’atmosfera stessa, fenomeno che gli studiosi stanno
osservando in crescita negli ultimi 20 anni.
In questo periodo infatti i dati registrati negli osservatori come quello del M. Cimone ci stanno
descrivendo un continuo aumento della presenza di CO2 in atmosfera (uno dei principali gas serra la
cui concentrazione è passata dal 1860 a oggi da 285 a 353 parti per milione) e contemporaneamente
una crescita della temperatura media in atmosfera.
In particolare si è misurato un notevole aumento di CO2 in atmosfera del 30% dal 1750 ad oggi,
aumento che per il 65% si è manifestato negli ultimi 20 anni. Questa crescita spropositata è
imputabile per buona parte alle attività umane, infatti la CO2 è il principale prodotto della
combustione di idrocarburi e carbone che l’uomo brucia in sempre maggiore quantità dalla
rivoluzione industriale in poi (dalla fine XVIII sec.). Anche la crescente deforestazione non giova
certo a ridurre la presenza di CO2 in atmosfera.
Questo eccessivo riscaldamento può essere osservato anche nel sempre maggiore scioglimento
dei ghiacciai terrestri che proprio negli ultimi 20 anni hanno manifestato riduzioni anche fino al
50% delle loro dimensioni come nel caso del M. Kilimangiaro in Africa. Anche in Italia, dalla
seconda metà del XIX secolo i ghiacciai alpini hanno perso circa il 40 % della loro superficie,
mentre dal 1820 al 2001 si è assistito ad un ritiro del ghiacciaio del Rodano di circa 5 Km .
Un ulteriore aumento dell’effetto serra porterebbe con buona probabilità a mutamenti climatici
dalle conseguenze disastrose per la civiltà umana, tra cui lo scioglimento dei ghiacciai e dunque una
sempre minore disponibilità di acqua dolce derivante da questi fondamentali “serbatoi naturali”e
l’aumento delle zone aride del pianeta.
L’INQUINAMENTO ATMOSFERICO
L’atmosfera è il contenitore dove si raccolgono tutte le emissioni gassose prodotte dall’uomo.
Le masse d’aria sono in continuo movimento, ma in certe condizioni possono ristagnare a lungo
nella stessa area. In questo caso nell’aria si accumulano quantità elevate di sostanze inquinanti.
Quando l’aria di una località ha composizione chimica diversa da quella media dell’atmosfera, si
parla di inquinamento atmosferico.
Le principali fonti di inquinamento atmosferico sono:
 I gas di scarico degli autoveicoli, responsabili del 91% dell’inquinamento da monossido di
carbonio, un gas estremamente pericoloso che rende il sangue incapace di trasportare
l’ossigeno e che, in dosi elevate, può essere mortale;
 Gli impianti di riscaldamento, che liberano nell’aria fumo e gas tossici responsabili di
polmoniti, bronchiti e tumori polmonari. Fra questi gas tossici, l’anidride solforosa è
responsabile della formazione delle piogge acide che stanno causando grandi danni alla
vegetazione e al patrimonio artistico-culturale (corrodono la pietra naturale);
 Le industrie, emettono dalle loro ciminiere vari residui velenosi. Questi fumi più pesanti
dell’aria formano una bassa cortina di smog, (smoke + fog) una cappa irrespirabile di fumo,
nebbia e gas tossici altamente pericolosa per la vita;
Bisogna sottolineare la pericolosità anche della presenza nell’aria che respiriamo del cosiddetto
particolato PM 10 (polveri sottili con diametro < di 10 micron) che possono intasare
pericolosamente le nostre vie respiratorie fino a causare morte precoce negli individui che le
respirano per molta parte della loro vita. Esse sono ancora presenti nei gas di scarico delle auto e
negli scarichi di alcune industrie. Quando il vento sposta masse d’aria dalla Pianura Padana anche i
rilevatori del M. Cimone segnalano forte presenza di PM 10 segno che il nostro territorio è molto a
rischio per questo tipo di inquinante.
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