L'atmosfera

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Categoria:Scienze

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L’ATMOSFERA
L’atmosfera è un involucro di gas che circonda ogni corpo celeste dotato di un campo gravitazionale abbastanza intenso. L'atmosfera terrestre è composta principalmente da azoto (78%) e ossigeno (21%), e contiene in quantità minori argo (0,9%) e anidride carbonica (0,03%); sono presenti anche percentuali variabili di vapore acqueo e tracce di idrogeno, ozono, metano, monossido di carbonio, elio, neon, cripto e xeno. L'atmosfera può essere divisa in diversi strati. Quello più basso, la troposfera, è caratterizzato da una diminuzione costante della temperatura ogni chilometro ed è in questa fascia che si forma la maggior parte delle nubi. Alla troposfera si sovrappone la stratosfera. In questa fascia, la temperatura rimane pressoché costante all’aumentare della quota. Lo strato che si estende fino a circa 640 km di altezza è detto ionosfera. Tuttavia, in riferimento alle elevate temperature che vi si registrano la stessa regione viene talvolta indicata come termosfera. La zona situata al di sopra della ionosfera, detta esosfera, si estende fino a circa 800 km d'altezza; al di sopra di questa quota inizia la magnetosfera. Gli ossidi dell’azoto e dello zolfo e altre sostanze che vengono immesse nell'atmosfera dagli scarichi industriali e dai motori degli autoveicoli costituiscono oggi un grave problema ambientale: molteplici sono infatti gli effetti dannosi sulla flora e la fauna. Uno dei più vistosi è quello delle piogge acide, che possono compromettere la salute di interi ecosistemi. Inoltre, esiste la fondata possibilità che l'aumento dei livelli atmosferici di anidride carbonica determinato dal consumo dei combustibili fossili possa provocare un’alterazione globale del clima terrestre, attraverso il cosiddetto effetto serra. All’effetto serra contribuirebbe del resto anche il gas metano. Inoltre è molto sentita la problematica sul buco dell’ozono.

IL BUCO DELL’OZONO
L'analisi dei campioni d'aria mostra che fino a circa 100 km di quota la composizione dell'atmosfera è sostanzialmente uguale a quella che si rileva al livello del mare; ciò significa che il continuo rimescolamento prodotto dalla dinamica atmosferica contrasta la tendenza dei gas pesanti ad affondare e concentrarsi verso il basso. L'ozono – una forma allotropica dell'ossigeno costituita da molecole triatomiche di questo elemento – è presente di norma in concentrazioni ridotte nella bassa atmosfera, mentre si trova in concentrazioni assai maggiori nello strato di atmosfera compreso fra i 20 e i 50 km di quota. La presenza di questo strato, denominato anche ozonosfera, è di importanza critica per lo sviluppo e il mantenimento delle forme di vita alla superficie terrestre: l’ozono è infatti in grado di intercettare gran parte della radiazione ultravioletta proveniente dal Sole. In mancanza di questo filtro i raggi solari potrebbero danneggiare seriamente gli organismi viventi. Negli anni Settanta alcuni ricercatori rilevarono che il naturale assottigliamento stagionale dello strato di ozono che periodicamente si osserva al di sopra del continente antartico nei mesi di settembre e ottobre (la cosiddetta “primavera australe”) stava assumendo dimensioni allarmanti. Tale assottigliamento, comunemente noto come “buco nell'ozono”, è un fenomeno naturale di origine ancora non chiara, che può perdurare anche per parecchi mesi. L'estensione e la durata di tale fenomeno, tuttavia, stanno assumendo dimensioni sempre più ampie, come hanno confermato i rilevamenti eseguiti con palloni aerostatici e satelliti meteorologici. Anche la concentrazione complessiva dell'ozono nell'ozonosfera è in costante diminuzione e non solo al di sopra del continente antartico, ma anche in corrispondenza delle regioni artiche. Fu dimostrato che alcune sostanze chimiche ampiamente usate dall’industria (perché ritenute inerti), come i clorofluorocarburi (CFC), potevano causare la distruzione progressiva dell’ozonosfera. Questi composti erano prevalentemente utilizzati come gas refrigeranti nei frigoriferi e come propellenti nelle bombolette spray. Per ridurre l'entità del problema, i paesi industrializzati hanno sostituito i CFC in quasi tutte le loro applicazioni. Gli studi sull'atmosfera non hanno ancora raggiunto risultati definitivi riguardo alla minaccia effettiva che le attività umane rappresentano per lo strato di ozono, e la discussione rimane aperta. I movimenti dell'atmosfera e le precipitazioni trasportano sulla superficie terrestre una percentuale variabile di ozono; notevoli quantità di questo gas sono inoltre prodotte dagli scarichi dei motori a combustione interna e dalle centrali termoelettriche: di conseguenza, negli ultimi trent'anni, il livello di questo gas al suolo è circa raddoppiato, con conseguenti rischi per la vegetazione e per la salute; sembra infatti che una percentuale elevata di ozono possa provocare l'insorgere di difficoltà respiratorie, bronchiti e asma. Nonostante i provvedimenti presi dalla comunità internazionale, si prevede che, vista la singolare stabilità chimica dei clorofluorocarburi, saranno necessari parecchi decenni per ridurne la concentrazione in atmosfera. In ogni caso, se le misure concordate verranno applicate con rigore, l’assottigliamento dello strato di ozono dovrebbe effettivamente rallentare.

L’EFFETTO SERRA
L’effetto serra è un fenomeno climatico che consiste nel riscaldamento degli strati inferiori dell’atmosfera per effetto della schermatura offerta da alcuni gas in essa contenuti. Questi ultimi, detti comunemente gas-serra, risultano trasparenti alle radiazioni di lunghezza d'onda relativamente piccola e opachi a lunghezze d’onda maggiori; il loro comportamento fa sì che le radiazioni a breve lunghezza d’onda provenienti dal Sole attraversino con facilità l’atmosfera e riescano a raggiungere la superficie terrestre, che in parte le riflette, in parte le assorbe. La frazione di radiazione assorbita dalla Terra viene restituita sotto forma di raggi infrarossi a lunghezza d’onda maggiore, che non si disperdono, ma rimangono intrappolati negli strati inferiori dell’atmosfera, in quanto assorbiti dai gas-serra. L’assorbimento dei raggi infrarossi provoca un naturale innalzamento della temperatura dell’aria e della superficie terrestre: mentre in assenza di atmosfera la temperatura media del pianeta sarebbe di circa -18 °C, grazie all’effetto serra naturale è di circa 15 °C. I principali gas-serra naturalmente presenti in atmosfera sono l’anidride carbonica (che da sola contribuisce al 50% dell’effetto serra), il metano, gli ossidi di azoto, gli idrocarburi alogenati e l’ozono. Negli ultimi anni questo fenomeno naturale è andato progressivamente intensificandosi, molto probabilmente a causa di un innaturale accumulo di gas-serra prodotti dalle attività umane; l’ulteriore aumento di temperatura media del pianeta che ne potrebbe derivare, se il fenomeno persistesse, potrebbe produrre un riscaldamento globale di proporzioni preoccupanti e danni ambientali incalcolabili. Secondo gli scienziati, responsabile dell'intensificarsi dell’effetto serra è la crescente concentrazione di anidride carbonica nell'aria, dovuta all’uso di combustibili fossili (petrolio, metano, carbone) e alla diminuita capacità di rimozione dell'anidride carbonica dall'atmosfera da parte delle foreste, decimate dalla deforestazione. È stato calcolato che, in conseguenza delle mutate condizioni atmosferiche, nell'arco di 100 anni la temperatura media al suolo potrebbe crescere di 2-6 °C, variazione che si ripercuoterebbe negativamente sulla produzione agricola e su tutti gli ecosistemi, causando un notevole innalzamento del livello dei mari, con gravi conseguenze per le popolazioni delle regioni costiere.

PIOGGE ACIDE
Le piogge acide sono un fenomeno dovuto all’inquinamento dell'aria, che consiste nella contaminazione dell’acqua piovana da parte delle sostanze tossiche presenti in atmosfera. Le piogge acide si formano quando ossidi di zolfo e di azoto, combinandosi con il vapore acqueo presente nell'aria, generano molecole rispettivamente di acido solforico e nitrico, che precipitano a terra insieme alla pioggia; prima di disciogliersi in acqua, queste molecole possono essere trasportate dai venti anche molto lontano dal sito in cui si sono formate; inoltre, possono essere trascinate a terra dalla neve o dalla nebbia o, ancora, precipitare al suolo sotto forma di deposizioni secche. Per questo motivo, per indicare il fenomeno è più corretta la locuzione "deposizioni acide", che comprende anche le deposizioni secche, altrettanto nocive per l'ambiente di quelle umide. I fumi prodotti dagli impianti industriali sono da sempre considerati i principali responsabili del fenomeno delle piogge acide. Tuttavia, poiché la natura delle complesse reazioni chimiche coinvolte non è stata ancora del tutto chiarita, molti gruppi industriali hanno cercato di sminuire la propria responsabilità, sottolineando la necessità di ulteriori studi, e le autorità governative, dati gli alti costi dei provvedimenti contro l'inquinamento, hanno spesso implicitamente avallato l'atteggiamento degli industriali. Un'altra importante fonte di ossidi di zolfo e di azoto è costituita dagli scarichi dei veicoli a motore, ossia dai prodotti della combustione dei derivati del petrolio.

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