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.