Cerca una parola nel portale | Ricerca avanzata | Indice di tutte le parole

Mappatura del portale | Ultimi aggiornamenti

Il Piccolo Museo del Lavoro e dell'Industria

Cambiamenti climatici e

crisi climatico-ambientale

Il surriscaldamento del Pianeta

e l'"effetto serra"

Cambiamenti climatici globali

Eventi drastici

Il più importante evento geologico dell'ultimo millennio è

senz'altro l'impatto umano sull'ambiente naturale dovuto

principalmente alla progressiva espansione di agricoltura e pesca.

A questo però negli ultimi cento anni va ad aggiungersi la

profonda alterazione dell'atmosfera causata da una

incomparabilmente più rapida industrializzazione, dalla cui

combustione di carbone e petrolio, ad un ritmo costantemente

accelerante di almeno centomila volte maggiore di quello che la

natura può sopportare, smaltire e controbilanciare, è conseguito il

drammatico aumento della concentrazione dei cosiddetti "gas

traccia" nell'atmosfera, a livelli mai prima registrati durante

l'ultimo milione di anni!

Aria ed acqua

La vita sulla Terra, la "sfera blù",  è possibile solo grazie alla

presenza di due elementi essenziali, acqua ed aria, e alla

protezione esterna di cui il pianeta gode grazie ad una particolare

"atmosfera", una una miscela di gas, capace di ridurre al minimo

le escursioni termiche tra la notte ed il giorno e tra le varie

stagioni, filtrando e bloccando all'esterno nocive radiazioni solari.

Quella che normalmente chiamiamo "atmosfera terrestre", è la

parte interna, a contatto cioè con la Terra, dell'involucro gassoso

che avvolge il nostro pianeta - dal greco ατμός "vapore" e σφαίρα

"sfera", mentre il suo strato più esterno, solo circa l'1% della

massa gassosa e quindi estremamente rarefatto, è chiamato

"ionosfera", perché lì i gas atmosferici, a diretto contatto con le

radiazioni solari, vengono fortemente "ionizzati" (la radiazione

solare "strappa" cioè letteralmente gli elettroni dagli atomi e dalle

molecole dei gas).

La funzione protettiva della ionosfera è fondamentale per la vita

sul nostro Pianeta, in quanto, con il suo spessore di alcune

centinaia di chilometri, assorbe appunto gran parte delle

radiazioni ionizzanti provenienti dallo spazio, che altrimenti ci

colpirebbero direttamente.

Come una gigantesca cipolla

L'atmosfera terrestre è come una enorme cipolla i cui strati

dall'esterno, avvicinandoci alla Terra dallo spazio, sono dapprima

molto spessi e rarefatti fino a raggiungere sottigliezza e massima

densità sulla superficie terrestre.

L'atmosfera ha una sua struttura e complessità, essendo formata

da 5 diversi strati, ognuno con particolari caratteristiche.

La vita sul nostro Pianeta è dunque possibile solo grazie alla

fantastica e quasi totale protezione che questo "cipollone" ci offre

contro le altrimenti letali cosidette "radiazioni solari".

L'atmosfera terrestre è composta principalmente da due gas:

azoto per circa il 78% di volume ed ossigeno per circa il 21%.

Meno del rimanente 1% sono cosiddetti "gas traccia",

prevalentemente prodotti da attività umane, solo in minima parte

derivanti da vegetazione e microrganismi:

il più comune è l'argon, seguono poi vapore acqueo, anidride

carbonica, neon, elio, metano, idrogeno, kripton, xeno e ozono,

infine tracce di ossidi di azoto, monossido di carbonio,

ammoniaca, biossido di zolfo e solfuro di idrogeno.

"Classico" spaccato didattico dell'atmosfera terrestre, certo

illustrativo ma estremamente "compresso" in verticale, soprattutto

negli strati superiori, per cui falsante dal punto di vista delle

dimensioni e proporzioni reali fra i vari strati.

Di seguito una rappresentazione più corretta delle reali proporzioni

degli strati dell'atmosfera con la piccola sfera nera all'estremità

inferiore, l'immagine del pianeta Terra.

Il diametro della Terra all'equatore è pari a 12.756,1 km, qui, per motivi

didattici, grafici e di spazio, comunque rimpicciolito di sproporzionate

ben 10 volte, quindi la parte più densa dell'atmosfera terrestre, che

dalla superficie del Pianeta = km 0 raggiunge appena i 10 km di

altezza, risulta a tutti gli effetti come una pellicola che avvolge il

Pianeta.

Se ingrandissimo l'immagine dell'atmosfera nell'intervallo tra 0 km,

cioè dalla superficie terrestre, e fino a circa 10 km di altezza, ci

troveremmo nella cosiddetta "Troposfera", in altre parole l'"aria" del

nostro habitat, quella che respiriamo, la pellicola lucente a contatto

con la Terra.

Nelle maggior parte delle immagini didattiche l'arcuatura

dell'orizzonte terrestre viene esagerata a fine illustrativo, ma se si

cercasse di mostrarne le reali proporzioni la rotondità della superficie

terrestre e degli strati dell'atmosfera più vicini della Terra

diventerebbe quasi impercettibile, ad accentuare drasticamente

l'estrema "sottigliezza" e fragilità dello strato gassoso più denso.

Bene:

quel sottilissimo spazio è l'unico in cui la vita, come noi la

conosciamo ad oggi, sia possibile, in altre parole la "pelle" viva del

Pianeta.

L'Esosfera

Scendendo verso la Terra, il primo "strato" che incontriamo è

l'"Esosfera", la parte più esterna dell'atmosfera terrestre, senza un

vero limite superiore, tanto da arrivare a comprendere le

cosiddette "Fasce di Van Allen", due superfici, una interna e una

esterna, che ricoprono un volume cosiddetto "toroidale", cioè a

forma di ciambella, il quale circonda la Terra intorno all'Equatore.

Le fasce sono il risultato della collisione del cosiddetto "vento

solare" con il campo magnetico terrestre, una zona in cui

particelle cariche, cosiddette "plasma", vengono trattenute dal

campo magnetico.

La radiazione solare intrappolata dalla Magnetosfera terrestre

viene respinta là dove il campo magnetico è più intenso, cioè le

regioni polari, continuando così a "rimbalzare" tra Nord e Sud

attraverso le regioni tropicali e quella equatoriale.

Quando la fascia esterna viene eccitata, alcune di queste particelle

solari colpiscono l'alta atmosfera, dando luogo a fenomeni di

fluorescenza noti come "aurore polari", rispettivamente "boreali"

ed "australi".

Chimicamente l'Esosfera è uno strato di elio e idrogeno, particelle

di vento solare catturate a temperature di oltre 2.000°C man mano

a diminuire verso la Terra, fino a che - a circa 550 km di quota -

azoto e ossigeno diventeranno i principali componenti

dell'atmosfera.

La Termopausa

Continuando a scendere verso la fascia interna di Van Allen, prima

di raggiungere la Termosfera a 200 km dalla superficie terrestre,

incontreremo la cosiddetta "Termopausa", strato fra Esosfera e

Termosfera e limite superiore di Termosfera e Ionosfera al confine

con la Esosfera esterna che stiamo per lasciare.

Un confine a 800 km di altezza media dalla superficie terrestre da

cui in poi sperimenteremo una drastica diminuzione della

temperatura nella Termosfera, che raggiunge comunque il suo

massimo proprio al confine con la Esosfera.

In questa zona di elio e idrogeno, la temperatura cinetica è di circa

1.300 K (nella scala Kelvin lo 0 K è zero assoluto, equivalente a -

273,15 °C) e per convenzione la cosiddetta "costante solare" viene

misurata proprio qui.

Di fatto l'altitudine della Termopausa non è né uniforme né

costante, ma dipende da variabili quali latitudine, ora del giorno,

flussi solari, ecc. e la sua quota varia fra i 500 e i 1.000 km dalla

superficie terrestre.

Parte della Magnetosfera può addirittura scendere al di sotto di

questo strato che delimita la fascia interna di Van Allen.

Sebbene la Termopausa sia come strato "attribuito" all'atmosfera

terrestre, le sue condizioni di pressione si rivelano talmente

minime che il confine tra "spazio esterno" e atmosfera terrestre

viene convenzionalmente fissato molto più in basso, a 100 km

dalla Terra, la immaginaria cosiddetta "Linea di Kármán".

Qui nella Termopausa orbitano i satelliti artificiali e, pur non

subendo un rilevante aumento di temperatura dalla rarefatta

atmosfera residua, ne accusano però, anche se molto lentamente,

un progressivo rallentamento.

Tutte le missioni spaziali umane - la ISS, Stazione Spaziale

Internazionale, le navicelle nord-americane Shuttle, i Союз, Soyuz,

sovietici poi russi, e la stazione modulare cinese 天宫空间站,

Tiangong - si muovono ed operano tutti al di sotto di questo

strato.

La Termosfera

Scendiamo ancora verso la "Termosfera", la quale, come detto,

inizia a circa 200 km dalla superficie terrestre.

Lo strato è composto da azoto ed ossigeno altamente rarefatti, i

cui atomi e molecole vaganti sono ancora interamente esposti ad

irraggiamento solare diretto, quindi "ionizzati", cioè elettricamente

carichi a causa di una cessione o una acquisizione di uno o più

elettroni del normale.

Questo strato è molto sensibile alle attività solari, raggiungendo al

suo limite esterno temperature anche di 1.700 °C.

Quando le radiazioni diventano particolarmente intense si

formano qui quegli spettacolari fenomeni detti "aurore" capaci di

illuminare con sgargianti colori la notte dei cieli polari.

Una intesa Aurora Australis il cui caratteristico anello sul Polo Sud è qui ripreso dallo

spazio

Una Aurora ripresa in sezione da astronauti/cosmonauti a bordo della Stazione Spaziale

Internazionale

Il fenomeno dell'Aurora come percepito da terra, qui in una zona settentrionale della

Norvegia 

La Mesopausa

Al limite inferiore della Termosfera, detto "Mesopausa", a circa

100 km dalla superficie terrestre, l'aria è sempre tanto rarefatta da

non opporre significativa resistenza al moto dei corpi,

permettendone quindi ancora spostamenti in moto orbitale, cosa

poi impossibile a quote inferiori.

Proprio per questo motivo in astronautica la Mesopausa

rappresenta il confine tra quello che chiamiamo "spazio

interplanetario" o "vuoto interplanetario" o "Alta" Atmosfera o

"Eterosfera" e la Atmosfera "Bassa" o cosiddetta "Omosfera"

perché "spazio considerato 'umano'", cui andiamo avvicinandoci

sempre più rapidamente, la zona dell'Atmosfera terrestre più

prossima al pianeta.

La principale caratteristica della Omosfera è quella di essere in

gran parte protetta dagli effetti dei flussi solari e dalla dispersione

degli elementi nel vuoto, quindi la sua composizione chimica è

più o meno costante nonostante variazioni di temperatura e

densità.

La cosiddetta Linea di Kármán coincide con la Mesopausa e

segna appunto il confine convenzionale tra l'Atmosfera terrestre e

lo Spazio esterno.

Tale arbitraria linea di demarcazione ha soprattutto scopi pratici,

dato che la FAI, Fédération Aéronautique Internationale, definisce

come "aeronautico" un volo effettuato al di sotto e fino alla Linea

di Kármán ed "astronautico" o "cosmonautico" un volo da e al di

sopra tale linea.

La Linea di Kármán prende il nome dal fisico e ingegnere

ungherese, naturalizzato statunitense come tantissimi altri cervelli

sottratti all'Europa, soprattutto dell'Est, Theodore von Kármán.

Riesce a calcolare come ad una quota di circa 100 km dalla Terra

la densità dell'Atmosfera non basta per voli aeronautici, dato che

a questa altezza il velivolo "aereo" dovrebbe raggiungere una

velocità superiore a quella orbitale per sostenersi in volo.

Verissimo questo, c'è da sottolineare ancora una volta l'altro

fattore cruciale e, cioè, come a tale quota le radiazioni solari

provochino non soltanto un drastico e pericoloso aumento della

temperatura ma anche altre modifiche sostanziali alla

composizione dell'Atmosfera stessa.

La cosiddetta "Ionosfera"

Prossimi a lasciarci ormai alle spalle la "Termosfera", i suoi

substrati soprattutto inferiori e quelli superiori del prossimo strato

più interno dell'atmosfera terrestre, la "Mesosfera", costituiscono

insieme la già citata "Ionosfera".

Si può quindi definire Ionosfera tutta quella fascia dell'Atmosfera

in cui in piccola parte i raggi cosmici e, in proporzione

definitivamente dominante, le radiazioni solari provocano la

ionizzazione dei gas componenti, tra i 60 e i 450 km di altitudine

dalla superficie terrestre.

Questa cosiddetta Ionosfera può inoltre venire ulteriormente

suddivisa in substrati a seconda delle loro diverse proprietà

elettriche, dovute sia alle diversità della rispettiva composizione

gassosa che dalla decrescente intensità delle radiazioni solari a

cui è esposta.

Spessa centinaia di chilometri ma estremamente rarefatta, la

temperatura diurna della Ionosfera varia dai 1.500 K dei substrati

più esterni, più esposti alle radiazioni solari, ai 200 K di quelli più

interni.

Al variare dell'illuminazione solare variano anche le proprietà dei

gas ionosferici, molto diverse quindi non solo tra giorno e notte

ma anche a seconda dell'attività solare e della distanza della Terra

dal Sole durante la sua rotazione ellittica intorno alla stella.

Le proprietà della Ionosfera permettono particolari applicazioni

radio con onde di frequenze inferiori ai 30 MHz, le cosiddette

"onde corte", le quali possono venire totalmente e multiplamente

riflesse su uno strato ionizzato, fra la superficie terrestre e la

Ionosfera, un tipo di propagazione così efficiente per trasmissioni

a lunga distanza intorno all'intero globo terrestre da essere per

questo utilizzate dai radioamatori.

I substrati della Ionosfera - classificati (dalla Terra verso lo spazio)

in "D", "E", "Es" e "F" - si alternano durante giorno e notte:

di giorno si forma il substrato D, e si fortificano notevolmente

quelli "E" e "F", quest'ultimo differenziandosi in "F1" e "F2",

mentre di notte restano solo i substrati "E" e "F".

Continuando a scendere verso la superficie terrestre incontreremo

quindi:

- il substrato "F", tra i 450 e i 130 km, di ossigeno "atomico" O, che

di giorno si divide ulterioriormente un sottostrato esterno "F2"

soprattutto di ioni O+, da 450 a sopra i 240 km, e un sottostrato

interno "F1" soprattutto di ioni NO+, da 240 fino a circa 130 km

- segue verso l'interno il substrato "E", fra i 130 e i 90 km, di

ossigeno "molecolare" O₂, che mantiene una debole ionizzazione

anche di notte

- poi il substrato "Es", sporadico e così sottile da raggiungere

appena i 2 km, che si forma a 100 km e per corti periodi da minuti

a ore, probabilmente per il calore provocato da sciami meteorici

disintegrati in entrata nell'atmosfera

- infine il substrato "D", quello più interno, fra i 90 e i 60 km dalla

Terra, composto di ossido di azoto NO, che di notte svanisce.

La Mesosfera

Ed eccoci nella Mesosfera, tra gli 80 e i 50 km dalla superficie