Alla scoperta degli strati della Terra: l'atmosfera

Un piccolo viaggio alla scoperta dell'atmosfera terrestre, una rubrica che si addentrerà, pian piano, sempre più in profondità.

Alla scoperta degli strati della Terra: l'atmosfera
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Il nostro pianeta non è semplicemente "quello che vediamo" poiché è formato da diversi strati. Questi permettono, chi più chi meno, l'esistenza di tutto quello che ci circonda. Possiamo immaginare la Terra come una cipolla, composta a strati, ognuno dei quali indispensabile per la sopravvivenza della vita come la conosciamo. Quest'oggi parleremo dell'atmosfera, l'involucro di gas che circonda il nostro bel mondo e lo protegge.

Esosfera

L'esosfera è lo strato più esterno della nostra atmosfera. Ha uno spessore di circa 10.000 chilometri ed è quasi larga quanto la Terra stessa. Non c'è, ovviamente, aria da respirare e la temperatura è approssimativamente di 700 °C, anche se può variare da 300°C - durante il minimo di irradiazione solare - e 1.700 °C al massimo di radiazione solare. Sebbene l'esosfera sia tecnicamente parte dell'atmosfera terrestre, per molti versi fa parte dello spazio. Al suo interno possiamo trovarci davvero tantissimi satelliti, che orbitano all'interno di questa zona.

Termosfera

La termosfera si estende per circa 90 km tra i 500 e 1.000 km sopra il nostro pianeta. Le temperature salgono bruscamente nella bassa termosfera (sotto i 200° a 300 km di altitudine) e si mantengono abbastanza stabili con l'aumentare dell'altitudine al di sopra di tale altezza. L'attività solare influenza fortemente la temperatura nella termosfera. Questa zona è in genere circa 200 °C più calda di giorno rispetto alla notte e circa 500 °C più calda quando il Sole è molto attivo. Gran parte della radiazione UV proveniente dal sole viene assorbita qui. Quando la nostra stella è molto attiva ed emette radiazioni ad alta energia, la termosfera si riscalda e si espande o "si gonfia". Poiché molti satelliti orbitano all'interno della termosfera, i cambiamenti nella densità dell'aria (molto, molto sottile) ad altitudini orbitali provocati dal riscaldamento e dall'espansione della termosfera generano una forza di resistenza sui satelliti.
Gli ingegneri devono tenere conto di questa resistenza variabile durante il calcolo delle orbite. Infine, l'aurora boreale si verifica principalmente nella termosfera. Le particelle cariche (elettroni, protoni e altri ioni) dallo spazio si scontrano con atomi e molecole ad alte latitudini, eccitandole in stati di energia più elevata.

Mesosfera

La mesosfera si estende da circa 50 a 85 km sopra il nostro pianeta. Le temperature più fredde nell'atmosfera terrestre, circa -90 °C, si trovano vicino alla cima di questo strato. Il confine tra la mesosfera e la termosfera sopra di essa si chiama mesopausa. Nella parte inferiore della mesosfera si trova la stratopausa, il confine tra la mesosfera e la stratosfera sottostante.
Poiché i satelliti orbitano sopra la mesosfera, non possono misurare direttamente i tratti di questo strato. Gli scienziati utilizzano strumenti su razzi per campionare direttamente questa zona, ma tali voli sono brevi e rari.
Dal momento che è difficile effettuare misurazioni della mesosfera direttamente utilizzando gli strumenti, gran parte di questo luogo, dove la maggior parte delle meteore vaporizzano, è ancora misterioso.

A causa delle rocce cosmiche, inoltre, il materiale indugia in questa zona, facendo sì che questo strato abbia una concentrazione relativamente elevata di ferro e altri atomi di metallo. Nubi molto strane e d'alta quota chiamate "nuvole nottilucenti" a volte si formano vicino ai poli. Queste nuvole peculiari si formano molto, molto più in alto rispetto ad altri tipi di nuvole.
Le stranezze non sono finite: strane scariche elettriche affini al fulmine, chiamati "spettri rossi" e "getti blu", appaiono occasionalmente in questa zona a decine di chilometri sopra le nuvole temporalesche nella troposfera sottostante (ne abbiamo parlato in modo più approfondito qui).

Stratosfera

La stratosfera e il secondo strato dell'atmosfera verso l'alto. Il fondo della stratosfera si trova a circa 10 km dal suolo a medie latitudini. La cima, invece, si trova ad un'altitudine di 50 km. L'ozono, un tipo insolito di molecola di ossigeno che è relativamente abbondante nella stratosfera, riscalda questo strato in quanto assorbe energia dalle radiazioni ultraviolette in arrivo dal Sole. Le temperature aumentano mentre ci si sposta verso l'alto. Gli aerei a reazione commerciali volano nella bassa stratosfera per evitare le turbolenze che sono comuni nella troposfera sottostante. Questa zona è molto secca poiché l'aria contiene poco vapore acqueo. Per questo motivo, in questo livello ci sono poche nuvole; quasi tutte si trovano nella troposfera inferiore, più umida, tranne le nubi madreperlacee, che sono l'unica eccezione.
A causa della mancanza di convezione verticale, i materiali che entrano nella stratosfera possono rimanere lì per lunghi periodi. È il caso delle sostanze chimiche che distruggono l'ozono chiamate CFC (clorofluorocarburi). Le grandi eruzioni vulcaniche e i maggiori impatti dei meteoriti, infatti, possono far precipitare particelle di aerosol nella stratosfera dove possono rimanere per mesi o anni, a volte alterando il clima globale della Terra.

Troposfera

La troposfera è lo strato più basso dell'atmosfera terrestre. La maggior parte della massa (circa il 75-80%) dell'atmosfera si trova qui. La maggior parte delle nuvole, inoltre, può essere trovata in questa zona. Si tratta di gran lunga dello strato più umido dell'atmosfera. La troposfera si estende verso l'alto a circa 10 km sul livello del mare, può essere alta fino a 20 km vicino all'equatore e fino a 7 km sui poli in inverno; ovviamente il fondo della troposfera si trova sulla superficie terrestre.
L'aria è più calda nella parte inferiore della troposfera vicino al livello del suolo, mentre diventa più fredda quando si sale. Ecco perché le cime delle alte montagne possono essere coperte di neve anche in estate. Anche la pressione e la densità dell'aria diminuiscono con l'altitudine. È grazie alla troposfera che tutte le piante e tutti gli animali esistono, poiché utilizzano alcuni dei gas che la costituiscono: ossigeno, azoto, anidride carbonica e vapore acqueo.