Composizione e struttura dell'atmosfera
Molti dei fenomeni chimici e fisici che avvengono nell'atmosfera sono una
conseguenza diretta della sua composizione. Attualmente, l'atmosfera è composta
quasi esclusivamente da ossigeno e azoto allo stato di molecole biatomiche (due
atomi uniti da legami chimici). Il 78% circa dell'atmosfera è costituito da
azoto molecolare, mentre le molecole d'ossigeno ne costituiscono il 21% circa;
un altro 0,9% circa è rappresentato dal gas nobile argon, mentre il rimanente
0,1% è formato da tracce di altri gas, i più importanti dei quali sono il
biossido di carbonio e il vapore acqueo. Il biossido di carbonio, benché
rappresenti solo 325 parti per milione in volume dell'atmosfera, è di vitale
importanza per il mantenimento dell'equilibrio termico dell'atmosfera stessa, in
quanto è capace di assorbire forti quantità di radiazioni termiche
(infrarosse). Anche il vapor d'acqua, presente in percentuali variabili tra lo 0
e il 4% in volume, è capace di assorbire considerevolmente le radiazioni
infrarosse; inoltre, esso è un anello fondamentale del ciclo idrologico. Un
altro gas importante, presente in tracce, è la forma triatomica dell'ossigeno,
l'ozono, che è concentrato in uno strato, ozonosfera, situato a circa 25 Km
d'altezza dal livello del mare. Benché la sua concentrazione massima non superi
le 12 parti per milione, l'ozono assorbe così efficacemente le radiazioni
solari nell'ultravioletto, che l'ozonosfera costituisce, per la vita sulla
terra, uno scudo protettivo quasi perfetto contro le radiazioni ultraviolette.
I meteorologi dividono usualmente l'atmosfera in quattro zone distinte. Via via
che ci si allontana dalla superficie terrestre, incontriamo la troposfera,
quindi la stratosfera, la mesosfera e infine la termosfera. Ciascuna zona è
caratterizzata da un diverso intervallo di temperature; nella troposfera e nella
mesosfera la temperatura diminuisce al crescere dell'altitudine, mentre il
fenomeno inverso si verifica nella stratosfera e nella termosfera. La troposfera
e la stratosfera sono separate dalla tropopausa, una fascia caratterizzata da un
minimo della temperatura, situata ad una quota variabile tra i 16 Km in
prossimità dell'equatore e i 9 Km in vicinanza dei poli. La stratosfera e la
mesosfera sono a loro volta separate dalla stratopausa, caratterizzata da un
valore massimo della temperatura ad una quota di circa 50 Km. La mesosfera e la
termosfera sono a loro volta separate da una fascia che presenta un livello
minimo di temperatura, la mesopausa, situata ad una quota di circa 80 Km.
L'esistenza di queste fasce di temperatura è determinata in modo preminente
dall'assorbimento selettivo della radiazione solare ai vari livelli
dell'atmosfera. La radiazione situata nell'ultravioletto lontano (con una
lunghezza d'onda minore di 100 nanometri) viene assorbita dagli atomi di
ossigeno localizzati sopra i 100 Km. Questo processo non soltanto mantiene alta
la temperatura nella termosfera, ma dà origine a particelle elettricamente
cariche, chiamate ioni. Per questo motivo, la regione dell'atmosfera situata ad
una quota superiore agli 80 Km è conosciuta anche come ionosfera. Le radiazioni
ultraviolette con lunghezza d'onda maggiore (200-300 nanometri) penetrano nella
stratosfera, dove vengono assorbite dall'ozono e danno luogo ad un massimo nei
valori della temperatura ad una quota di circa 50 Km. Le radiazioni visibili,
d'altra parte, giungono fino alla superficie della Terra, causando a livello del
suolo valori massimi di temperatura.
|
