07x01 - L'atmosfera terrestre

L'atmosfera si è originata circa 4,6 miliardi di anni fa, quando la Terra si stava formando. L'atmosfera primordiale era composta da gas liberi come idrogeno ed elio, molto leggeri, ed era tanto sottile ed evanescente che fu spazzata via dal vento solare primordiale.

L'origine dell'atmosfera - 1/3

Dopo quasi un miliardo di anni si formò una nuova atmosfera. Le eruzioni dei vulcani, presenti ovunque sulla Terra, emettevano grandi quantità di azoto, CO₂ e vapore acqueo. L'accumulo di questi ultimi 2 gas e la presenza di metano erano responsabili di un forte effetto serra, come sta ancora avvenendo su Venere.

L'origine dell'atmosfera - 2/3

Le intense e incessanti piogge formarono i primi grandi oceani e la CO₂ precipitò nell'acqua, gli acidi attaccarono le rocce dissolvendone i minerali, l'effetto serra diminuì drasticamente.
La comparsa delle prime forme di vita fotosintetiche negli oceani, circa 3,2 miliardi di anni fa, cambiarono drasticamente la composizione atmosferica.

L'origine dell'atmosfera - 3/3

La fotosintesi converte la CO₂ atmosferica in ossigeno, che cominciò ad accumularsi.

La composizione attuale dell'atmosfera terrestre è:

• azoto (N₂) per il 78%

• ossigeno (O₂) per il 21%

• argon (Ar) per lo 0,95%

• anidride carbonica (CO₂) per lo 0,04%

• vapore acqueo e altri gas per lo 0,01%

La composizione dell'atmosfera

Le quantità di anidride carbonica e ossigeno nell'atmosfera sono mantenute in equilibrio dalla fotosintesi e dalla respirazione cellulare degli organismi.
Se gli organismi fotosintetici diminuiscono nella biosfera, l'equilibrio si sposta: aumenta l'anidride carbonica e diminuisce l'ossigeno in atmosfera.

La composizione dell'atmosfera

L'atmosfera contribuisce a mantenere l'equilibrio termico della Terra con l'effetto serra.

II bilancio termico è dato dalla differenza tra la quantità di radiazione solare in entrata e quella terrestre in uscita.

Il bilancio termico dell'atmosfera

Le frecce gialle indicano l'energia solare in ingresso nel sistema e quella che viene riflessa dall'atmosfera e dalla superficie terrestre (albedo), senza poter essere utilizzata.

Il bilancio termico dell'atmosfera

Le frecce rosse indicano l'energia a onde lunghe (radiazioni infrarosse) emessa dalla superficie terrestre. Parte viene riemessa nello spazio, parte viene trattenuta a causa dell'effetto serra.

Il bilancio termico dell'atmosfera

Il 70% della radiazione solare viene assorbita dalla Terra, in parte dall'atmosfera (21%) in parte dalla superficie terrestre (49%). La Terra poi restituisce la stessa quantità di energia, ma sottoforma di calore (controradiazione infrarossa), che può essere trattenuta dall'effetto serra, determinato dalla presenza in atmosfera di gas come anidride carbonica, vapore acqueo e metano.

L'effetto serra

L'effetto serra naturale consente la vita sulla Terra, senza il quale la temperatura media sarebbe circa -20°C, come su Marte.
Ma grazie ad esso, la temperatura terrestre media è di 15°C.
A causa dell'uso smodato dei combustibili fossili negli ultimi decenni (industrie, trasporti, riscaldamento edifici) la quantità di gas serra (CO₂ e metano) sta aumentando in atmosfera, causando un rapido riscaldamento globale.

L'effetto serra

L'albedo è il potere di riflessione della Terra,

cioè la quantità di radiazione solare riflessa dalla superficie del nostro pianeta.
L'albedo dipende dal colore dei materiali: un corpo totalmente bianco (come neve e ghiacciai) rifletterebbe tutta l'energia solare (massima albedo) senza scaldarsi, un corpo completamente nero l'assorbirebbe tutta (minima albedo), scaldandosi moltissimo.
Il 30% della radiazione solare viene riflessa, il 21% dalle nuvole, il restante 9% dalla Terra.

L'albedo