L'atmosfera terrestre è formata da diversi strati di gas che circondano la Terra a causa degli effetti del campo gravitazionale.
Ogni strato ha una composizione specifica di gas che sono organizzati in base alla loro densità. I gas più densi vengono avvicinati alla superficie terrestre mentre gli altri rimangono più lontani dal pianeta.
A causa dei diversi attributi che hanno i gas, gli strati dell'atmosfera hanno le loro caratteristiche e svolgono ruoli specifici nella loro relazione con la Terra.
A cinque strati che compongono l'atmosfera terrestre sono: troposfera, stratosfera, mesosfera, termosfera ed esosfera.
Troposfera
La troposfera è lo strato più denso dell'atmosfera, e quindi il più vicino alla superficie terrestre. Si stima che la massa atmosferica totale sia 5x1018 kg, e che il 75% di questa quantità si trova nella troposfera.
Lo spessore della troposfera varia da 8 km a 14 km, a seconda della regione della Terra. I punti più sottili (dove lo spessore raggiunge gli 8 km) sono ai poli nord e sud.
Essendo lo strato più basso dell'atmosfera, la troposfera è responsabile dell'alloggiamento della vita sul pianeta ed è anche il luogo in cui si verificano quasi tutti i fenomeni meteorologici. Il termine troposfera deriva dal greco tropi (cambiamento) per riflettere la natura dinamica del cambiamento climatico e il comportamento di questo strato dell'atmosfera.
La regione della troposfera che delimita la sua fine e l'inizio della stratosfera è chiamata tropopausa. La tropopausa è facilmente identificabile attraverso i diversi modelli di pressione e temperatura di ogni strato.
composizione della troposfera
In termini di volume, la troposfera è composta da 78,08% di azoto, 20,95% di ossigeno, 0,93% di argon e 0,04% di anidride carbonica. L'aria è composta anche da una percentuale variabile di vapore acqueo che entra nella troposfera attraverso il fenomeno dell'evaporazione.
Temperatura della troposfera
Come la pressione, anche la temperatura nella troposfera diminuisce all'aumentare dell'altitudine. Questo perché il suolo assorbe la maggior parte dell'energia solare e riscalda i livelli inferiori della troposfera. Quindi, considerando che l'evaporazione è maggiore nelle zone più calde, i vapori d'acqua sono più presenti al livello del mare e più rari alle quote più elevate.
Cosa si può trovare nella troposfera?
Alcuni esempi di ciò che si può trovare nella troposfera sono:
- Clima
- Precipitazioni come pioggia, neve e grandine;
- Gas come azoto, ossigeno, argon e anidride carbonica
- Nuvole
- uccelli
Stratosfera
La stratosfera è il secondo strato più grande dell'atmosfera e anche il secondo più vicino alla superficie terrestre. Si stima che contenga circa il 15% della massa totale dell'atmosfera terrestre.
Lo spessore della stratosfera è di 35 km dalla tropopausa, il che significa che si trova tra la troposfera e la mesosfera. Il termine stratosfera deriva dal greco strato (strato), per designare il fatto che la stratosfera stessa è suddivisa in altri strati più piccoli.
Gli strati della stratosfera si formano per l'assenza di fenomeni climatici che mescolano l'aria. Pertanto, esiste una chiara divisione tra aria fredda e pesante, che si trova sotto, e aria calda e leggera, che si trova sopra. Quindi, in termini di temperatura, la stratosfera funziona esattamente in modo opposto alla troposfera.
Essendo una regione molto stabile (perché non c'è ricambio d'aria), i piloti di aeroplani tendono a rimanere all'inizio della stratosfera per evitare turbolenze. È a questa altitudine che aerei e mongolfiere raggiungono la loro massima efficienza.
Alcuni aerei, in particolare gli aerei a reazione, salgono nella stratosfera per evitare attriti e scambi d'aria.
La stratosfera contiene anche il noto strato di ozono, responsabile dell'assorbimento della maggior parte della radiazione ultravioletta emessa dal sole. Senza lo strato di ozono, la vita sulla Terra come la conosciamo non sarebbe possibile.
Come la troposfera, anche la stratosfera ha una regione che ne delimita la fine e segna l'inizio della mesosfera, chiamata stratopausa.
Composizione stratosferica
La maggior parte degli elementi che si trovano sulla superficie terrestre e nella troposfera non raggiungono la stratosfera. Invece, è comune per loro:
- decomporsi nella troposfera
- vengono eliminati dalla luce del sole
- vengono riportati sulla superficie terrestre dalla pioggia o da altre precipitazioni
A causa dell'inversione della dinamica della temperatura tra la troposfera e la stratosfera, non c'è quasi nessuno scambio di aria tra i due strati, provocando la presenza di vapori d'acqua solo in quantità minime nel stratosfera. Per questo motivo, la formazione di nubi in questo strato è estremamente difficile.
Per quanto riguarda i gas, la stratosfera è formata prevalentemente dall'ozono presente nello strato di ozono. Si ritiene che il 90% di tutto l'ozono nell'atmosfera si trovi in questa regione. Inoltre, la stratosfera contiene elementi trasportati da eruzioni vulcaniche come ossidi di azoto, acido nitrico, alogeni, ecc.
temperatura nella stratosfera
La temperatura nella stratosfera aumenta all'aumentare dell'altitudine, passando da -51°C nel punto più basso (tropopausa) a -3°C nel punto più alto (stratopausa).
Cosa si può trovare nella stratosfera?
Alcuni esempi di ciò che si può trovare nella stratosfera sono:
- strato di ozono
- Aerei e palloni meteorologici
- alcuni uccelli
mesosfera
La mesosfera è l'ultimo strato atmosferico in cui i gas sono ancora miscelati nell'aria e non organizzati dalla loro massa. È considerato dalla scienza lo strato più difficile da studiare, quindi ci sono poche informazioni confermate al riguardo.
Anche lo spessore della mesosfera è di 35 km, contati dalla stratopausa, il che significa che si trova tra la stratosfera e la termosfera. Il termine mesosfera deriva dal greco mesi (al centro), in quanto è il terzo tra i cinque strati dell'atmosfera terrestre
I palloni meteorologici e gli aerei non sono in grado di raggiungere la mesosfera. Allo stesso tempo, i satelliti sono in grado di orbitare solo sopra di esso, quindi non possono misurare correttamente le caratteristiche dello strato. L'unico modo per studiare la mesosfera, attualmente, è attraverso l'uso di razzi sonici che raccolgono poche informazioni per missione.
È nella mesosfera che avviene la combustione dei corpi celesti che entrano nell'atmosfera terrestre, dando luogo a fenomeni come gli sciami meteorici.
Una pioggia di meteoriti si verifica quando un corpo celeste entra nell'atmosfera terrestre. A causa della temperatura molto elevata, il corpo celeste brucia e di solito si dissolve in diversi pezzi più piccoli.
composizione della mesosfera
La percentuale di ossigeno, azoto e anidride carbonica nella mesosfera è essenzialmente la stessa degli strati sottostanti. I vapori d'acqua sono ancora più rari che nella stratosfera, che a sua volta trasferisce una porzione di ozono alla mesosfera.
La mesosfera contiene anche materiale proveniente da meteore che vaporizza entrando nell'atmosfera. Pertanto, la mesosfera è composta anche da una proporzione relativamente alta di ferro e altri metalli.
temperatura nella mesosfera
La temperatura nella mesosfera diminuisce con l'aumentare dell'altitudine, che va da -3°C al punto più basso (stratopausa) e -143ºC nel punto più alto, la mesopausa, la regione più fredda dell'intera atmosfera terrestre.
Cosa si può trovare nella stratosfera?
Alcuni esempi di ciò che si può trovare nella stratosfera sono:
- Meteore in fiamme
- Nubi nottilucenti (un tipo speciale di nuvole che brillano di notte)
termosfera
La termosfera si trova sopra la mesosfera e sotto l'esosfera. Il suo spessore è di circa 513 km, che è molto più grande di tutti gli strati inferiori messi insieme.
Sebbene la termosfera sia considerata parte dell'atmosfera terrestre, la densità dell'aria è così bassa che la maggior parte dello strato viene erroneamente vista come spazio esterno. Questa idea è rafforzata dal fatto che lo strato non ha abbastanza molecole per far viaggiare le onde sonore.
Nella termosfera, la radiazione ultravioletta provoca i fenomeni di fotoionizzazione delle molecole, cioè la creazione di ioni per contatto tra un fotone e un atomo. Questo fenomeno è responsabile della creazione della ionosfera, situata all'interno della termosfera. La ionosfera svolge un ruolo importante nella propagazione delle onde radio verso regioni lontane della Terra.
È nella termosfera che orbitano i satelliti e la Stazione Spaziale Internazionale (ISS). Inoltre, è nella termosfera che si verifica l'aurora boreale.
L'aurora boreale si verifica con la collisione delle particelle solari con la densità atmosferica della Terra.
La parola termosfera deriva dal greco termos (calore), riflettendo il fatto che le temperature sono estremamente elevate in questo strato.
Il confine tra la termosfera e l'esosfera è chiamato termopausa.
Composizione della termosfera
A differenza degli strati sottostanti, in cui i gas si mescolano, le particelle nella termosfera si scontrano raramente, determinando una divisione uniforme degli elementi. Inoltre, la maggior parte delle molecole presenti nella termosfera vengono scomposte dalla luce solare.
Le parti superiori della termosfera sono composte da ossigeno atomico, azoto atomico ed elio.
Temperatura della termosfera
La temperatura nella termosfera può variare da 500°C a 2000°C. Questo perché gran parte della luce solare è assurda in questo strato.
Cosa si può trovare nella termosfera?
Alcuni esempi di ciò che si può trovare nella termosfera sono:
- Satelliti
- In precedenza, la navetta spaziale
- ISS
- Aurora boreale
- Ionosfera
esosfera
L'esosfera è lo strato più grande ed esterno dell'atmosfera terrestre. Si estende per 600 km fino a diradarsi e fondersi con lo spazio interplanetario. Questo rende il suo spessore 10.000 km. Il confine più lontano dell'esosfera arriva a metà strada dalla luna.
Il termine esosfera deriva dal greco exo (esterno), segnando il fatto che questo è l'ultimo strato atmosferico prima del vuoto dello spazio.
composizione dell'esosfera
Le particelle nell'esosfera sono estremamente distanti e quindi non sono classificate come gas in quanto la densità è troppo bassa. È possibile che una particella viaggi per centinaia di chilometri prima di scontrarsi con un'altra. Inoltre non sono considerati plasma in quanto non sono caricati elettricamente.
Nelle regioni inferiori dell'esosfera è possibile trovare idrogeno, elio, anidride carbonica e ossigeno atomico, rimanendo minimamente attaccati alla Terra dal campo gravitazionale.
temperatura nell'esosfera
A causa del fatto che l'esosfera è quasi sotto vuoto (a causa dell'assenza di interazione tra le molecole) la temperatura nello strato è costante e fredda.
Cosa si può trovare nell'esosfera?
Alcuni esempi di ciò che si può trovare nell'esosfera sono:
- telescopio spaziale Hubble
- Satelliti
Vedi anche:
- Atmosfera
- Troposfera
- Stratosfera
- Satellitare
- Vuoto
