effetto serra
Transcript
effetto serra
L’effetto serra (da “Fisica”-vol.2-Wilson-Buffa) Probabilmente avrete sentito parlare dell’effetto serra in relazione al riscaldamento atmosferico globale. L’effetto serra concorre a una regolazione a lungo termine della temperatura media terrestre, che è praticamente costante. Una parte della radiazione solare che raggiunge la Terra penetra infatti fino alla sua superficie e la riscalda. La superficie terrestre così riscaldata irraggia a sua volta energia Sotto forma di radiazioni infrarosse. L’equilibrio tra energia assorbita ed energia irraggiata è un importante fattore stabilizzante della temperatura terrestre. Questo equilibrio dipende dalla concentrazione nell’aria dei cosiddetti “gas serra”, che sono costituiti soprattutto dal vapor d’acqua e dall’anidride carbonica (CO2). Nell’attraversare l’atmosfera, le radiazioni infrarosse emesse dalla superficie terrestre vengono in parte assorbite dai gas serra. Questi sono selettivi, in quanto assorbono solo le radiazioni di determinate lunghezze d’onda ma non le altre (figura 1). Se le radiazioni infrarosse emesse dalla Terra vengono assorbite, la temperatura dell’atmosfera sale, riscaldando a sua volta la Terra per irraggiamento. L’aumento di temperatura della superficie terrestre causa uno spostamento della lunghezza d’onda delle radiazioni emesse. La lunghezza d’onda va quindi a cadere in una regione dello spettro di assorbimento dei gas serra dove l’assorbimento è basso o pressoché nullo; di conseguenza, la radiazione emessa dalla Terra attraversa l’atmosfera e si perde nello spazio. Ne risulta che, complessivamente, la Terra perde energia e la temperatura della sua superficie diminuisce. D’altra parte, tale raffreddamento sposta la lunghezza d’onda dalla radiazione emessa dalla Terra in senso inverso a prima così da poter nuovamente essere assorbita dai gas serra. Si ha, per così dire, un effetto “accendi e spegni” simile a quello provocato da un termostato. Pertanto, l’assorbimento selettivo da parte dei gas serra gioca un ruolo importante nel mantenere costante la temperatura media delle superficie terrestre. Nei confronti della superficie terrestre, l’atmosfera opera all’incirca come i vetri di una serra; il comportamento di questi rispetto all’assorbimento e alla trasmissione delle radiazioni è simile a quello dei gas serra dell’atmosfera. In genere, le radiazioni visibili vengono trasmesse, mentre le radiazioni infrarosse vengono assorbite selettivamente (figura I). È noto il riscaldamento prodotto dalla luce solare che penetra attraverso i vetri di un’auto parcheggiata. Analogamente, una serra si scalda assorbendo le radiazioni solari provenienti dall’esterno e intrappolando le radiazioni infrarosse reirradiate dal terreno e dagli altri corpi presenti all’interno della serra. Ciò fa si che, anche d’inverno, in una giornata di sole all’interno di una serra faccia abbastanza caldo. Naturalmente, l’involucro di vetro della serra fa anche sì che l’aria calda non possa sfuggire verso l’alto. Nel caso di una serra questa eliminazione delle perdite di calore per convezione è il principale fattore per quanto riguarda ll mantenimento di una temperatura più elevata. Per quanto riguarda la Terra, negli ultimi decenni è sorto il problema dell’aumento dell’effetto serra (riferendosi al quale si parla spesso erroneamente di “effetto serra”, fenomeno di per sé utile e non dannoso) come conseguenza di certe attività umane. Ad esempio, a seguito del crescente impiego di combustibili peri! riscaldamento domestico e in vari processi industriali, grandi quantità di CO2 e di altri gas serra vengono costantemente riversate nell’atmosfera. È stato accertato che ciò provoca un riscaldamento globale dell’atmosfera. Un aumento della temperatura media terrestre potrebbe avere gravi conseguenze sull’ambiente. Ad esempio il clima sta subendo notevoli cambiamenti con significative conseguenze sulla produzione agricola e sulle riserve idriche e in prospettiva sulle riserve alimentari. È ipotizzabile che un aumento generale della temperatura terrestre provochi anche la fusione di parti consistenti delle calotte polari; ciò porterebbe a un aumento del livello del mare, le cui acque invaderebbero le regioni meno elevate della terraferma, sconvolgendo le città costiere. Un’altra manifestazione dell’effetto serra riguarda la trasmissione di radiazione attraverso il vetro. Nelle serre, mentre la porzione visibile della luce solare si trasmette attraverso il vetro, le radiazioni ultraviolette, aventi una piccola lunghezza d’onda, vengono assorbite. In generale, nello spettro ultravioletto, che va da una lunghezza d’onda di 280 nm a una di 400 nm, si distinguono due regioni: l’UVA (320-400 nm) e I’UVB (280-320 nm). Tra questi due tipi, la radiazione UVB, principale agente dell’abbronzatura e causa delle scottature, praticamente non si trasmette attraverso le usuali finestre di vetro. Quindi, sebbene si possa verificare un effetto di riscaldamento, provocato dalla radiazione visibile, a causa dell’assorbimento dell’UVB, dietro una usuale finestra di vetro non è possibile né abbronzarsi, né scottarsi. Solo le pelli più sensibili possono avvertire l’effetto delle radiazioni UVA, che vengono invece trasmesse. Figura1 -L’effetto serra I “gas serra” dell’atmosfera terrestre sono assorbitori selettivi delle radiazioni, con caratteristiche simili a quelle dei vetri che racchiudono una serra. Mentre la luce visibile viene trasmessa e scalda la superficie, buona parte della radiazione infrarossa riemessa dalla superficie viene assorbita.