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Origine dell’atmosferaSi fa risalire a circa 5 miliardi di anni fa la formazione della Terra

Nei primi 500 milioni di anni era presente una densa atmosfera di vapori e gas prodotti dal degasaggio dell’interno del pianeta (formazione delle rocce e vulcanesimo).

Probabilmente erano presenti:

- Idrogeno (H2) - Acqua in forma di vapore (H2O)

- Metano (CH4) -Diossido di carbonio (CO2)

si forma per reazione di H2 con CO2

http://daac.gsfc.nasa.gov/CAMPAIGN_DOCS/ATM_CHEM/historical_atmosphere.html

ATMOSFERAATMOSFERA involucro gassoso che circonda la Terra solida e liquida. Rimane aderente alla superficie terrestre grazie alla forza di gravità.

Origine dell’atmosfera2

Prima di 3,5 miliardi di anni fa l’atmosfera era probabilmente formata da:

- Diossido di carbonio (CO2) - Monossido di carbonio (CO)

- Acqua (H2O) - Azoto (N2)

- Idrogeno (H2)

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il metano fu probabilmente scisso dalla radiazione solare

Origine dell’atmosfera 3

L’ ossigeno libero non era presente. Prova di ciò è riscontrabile nelle rocce più antiche dove è possibile trovare elementi quali il Ferro e l’Uranio nei loro stati ridotti.

Questi elementi allo stato ridotto non sono più presenti nella forme ridotte in rocce con età inferiore ai 2.5-3 miliardi di anni

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COMPONENTICOMPONENTI

AZOTOAZOTO (78%)Fissato dai batteri azotofissatori nel suolo, restituito poi all’atmosfera.

OSSIGENOOSSIGENO (21%) stato libero, mol. bi-triatomiche (O3, ozono).Prodotto da piante.

ANIDRIDE CARBONICAANIDRIDE CARBONICA(0,03%) Prodotta da: vulcani, processi di combustione, respirazione…utilizzata sempre da vegetali.

VAPOR D’ACQUAVAPOR D’ACQUAFormazione di nubi e precipitazioni. Assorbe En. Irradiata dalla Terra e emanata dal sole.

PULVISCOLOPULVISCOLOMinerali portatidal vento, spore,batteri…

ALTROALTRO::CO, SO2, H2SO4 ,H2S, in zone abitatee industriali.

L’OZONO OZONO è presente nella bassa atmosfera dove si forma durante i temporali per azione delle scariche elettriche sull’ossigeno.3O2----- 2O3. Esso è presente in quantità notevoli nelle FASCIA DI OZONO fra i 15 e 50 km di altezza.

Nell’atmosfera esiste un’ EQUILIBRIO CHIMICO che mantiene invariate le percentuali dei gas concentrati. Oggi esso è minacciato dalle attività umane.

CO2L'attuale concentrazione dell'anidride carbonica (CO2) di 358 parti per milione (0.0358%) è del 30% più alta rispetto a 200 anni fa

PULVISCOLO ATMOSFERICO• Il pulviscolo atmosferico particelle solide organiche o inorganiche (AEROSOL)

sospese • Componenti del pulviscolo:• polveri e fibre • residui di combustioni ed emissioni inquinanti, • pollini acari dermatofagi, microrganismi, e altri biocontaminanti (muffe,

spore fungine, micotossine, virus, residui di insetti, escrezioni animali e di parassiti etc)

• Negli strati più alti: polveri cosmiche e particelle provenienti da eruzionii vulcaniche.Il pulviscolo ha effetti sulla propagazione e l'assorbimento delle radiazioni, sulla visibilità atmosferica, sulla salute.Concentrazioni diverse (g/m3) nei diversi ambienti:

• 0,05 - 0,10 in campagna • 0,10 - 0,20 in città • 0,20 - 0,40 in zone industriali. • Il diametro di ciascuna particella va da 0,005 - 100 µm(Particulate matter, abbreviato in PM: ad esempio le particelle sospese con dimensioni

inferiori a 10 µm vengono indicate come PM10.)

Zone concentriche Zone concentriche (T variabile con l’altitudine) (T variabile con l’altitudine)

separate da PausePause (T costante)

http://www.atm.ch.cam.ac.uk/tour/atmosphere.html

STRUTTURA VERTICALE DELL’ATMOSFERA

http://daac.gsfc.nasa.gov/CAMPAIGN_DOCS/ATM_CHEM/troposphere.html

•Sfera schiacciata ai poli • dai 6 ai 20 km;• progressiva diminuzione della t° con l’altezza (6.4°C ogni 1000m);• composizione chimica costante perché le masse d’aria sono tenute sempre in movimento dalle correnti.

Nella Troposfera avvengono molti dei fenomeni metereologici.

Tropopausa: 2 interruzioni per emisfero: 30° e 60° di latitudine N e S

OMOSFERA: (TROPO, STRATO, MESOSFERA)TROPOSFERA

La Stratosfera

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•DA 20 A 50KM DI H•gas stratificati secondo il peso specifico, poco vapor acqueo assenza di CO2;• la t° è bassa ma raggiunge i 20°C sopra lo strato di ozono che assorbe i raggi ultravioletti del Sole.

Tra la Stratosfera e lo strato successivo si frappone la “Stratopausa”

FORMAZIONE DELL’OZONO O2 -----> 2 O

O + O2 -----> O3• La lunghezza d'onda della luce responsabile di questa

reazione è in questo caso minore o uguale a 240 nm UVC• L’ozonosfera assorbe molti raggi UV (fra 240 e 320 nm)

che possono causare tumori alla pelle e danni alla vegetazione e si ritrasforma in ossigeno biatomico (effetto termico)

• L’equilibrio fra le reazioni consente di mantenere costante la quantità di ozono

• Al livello del suolo l'ozono è un pericolo in quanto rappresenta il principale costituente del cosiddetto smog fotochimico.

• equilibrio modificato

dal cloro, un gas presente in sostanze dette cloroflurocarburi (commercialmente freon).CCl3F triclorofluorometano

CCl2F2

• Quando un atomo di cloro collide con una molecola di ozono si appropria del terzo atomo di ossigeno per cui si vengono a formare una molecola di O2 e un radicale di monossido di cloro (ClO).

DISTRUZIONE OZONO

•Tale radicale è notevolmente attivo per cui si combina facilmente con atomi di ossigeno liberando ancora il cloro che resta disponibile per ricominciare il ciclo

La Mesosfera•La “Mesosfera” fino a 80 chilometri di altezza. La temperature diminuiscono fino a a valori di circa –90°C

•Le sostanze chimiche presenti sono in uno stato eccitato a causa dell’energia proveniente dal sole.

•gas rarefatti•si disintegrano la maggior parte dei meteoriti.

La TermosferaLa “Termosfera” o IONOSFERA

• gas sono sottoforma di ioni carichi a causa delle radiazioni solari ionizzanti (gamma, X) non si riassociano perché rarefatti; •fino a una altezza di 600 chilometri.

•la temperatura torna a crescere e può

raggiungere valori superiori a 1500-2000°C (temperatura cinetica)

•fenomeni luminosi delle aurore polari a 65°N e 65°S

.http://liftoff.msfc.nasa.gov

•zona di riflessione delle zona di riflessione delle onde radio (1901 Marconi)onde radio (1901 Marconi)

La EsosferaLa “Esosfera” segue la Termosfera e arriva fino allo spazio aperto 600-1500 km (atmosfera solare)

In questa regione l’idrogeno (H2) e l’elio (He) sono i componenti principali e sono presenti a densità molto basse.

•particelle libere di muoversi e capaci di sfuggire alla forza di gravità •t° tende ad aumentare

http://liftoff.msfc.nasa.gov

MAGNETOSFERA: oltre i 600 km di h La terra si comporta come un dipolo magnetico, ossia come una

calamita, le cui linee di forza generano attorno al pianeta un campo magnetico

Magnetosphere_rendition.jpg

• Il bordo esterno: 65000 km di h (zona di influenza del campo magnetico terrestre)

• la magnetosfera protegge la Terra dalle radiazioni ad alta energia provenienti dal sole

• le particelle ionizzate provenienti dal sole (il vento solare ) intrappolate, si accumulano in regioni, disposte lungo l'equatore magnetico, dette fasce di Van Allen

• 1957 e 1958 l'Explorer 1 contatore geiger, costruito da Van Allen. L'apparecchio, non misurò alcuna particella. in corrispondenza delle fasce di Van Allen. ( quantità di particelle talmente grande che lo strumento non era in grado di registrarle)

• fascia interna, 3000 km protoni ad alta energia prodotti dagli urti tra i raggi cosmici e gli atomi dell'atmosfera.

• particelle di tale energia perforano facilmente le pareti di satelliti e stazioni spaziali:  

•fascia esterna, (25 000 km) protoni ed elettroni di energia molto inferiore. Il numero delle particelle dipende dall’attività solare e dalla stagione. •tempeste solari: aumento del numero di particelle del vento solare•vengono deviate dal campo magnetico terrestre, si dirigono verso i suoi poli •collisione con gli ioni dell'alta atmosfera, con debole luminescenza del cielo (emissione di onde a lunghezza d’onda visibile)

Le RADIAZIONI SOLARIRADIAZIONI SOLARI sono la fonte di En. Per l’atmosfera. Esse raggiungono la Terra sottoforma di:

RAD.ELETTROMAGNETICHEdi natura ondulatoriaRaggi X, luce visibile, raggi ultravioletti e radiazioni infrarosse.

VENTO SOLAREdi natura corpuscolare.Fermate quasi sempre dal campo magnetico.

BILANCIO TERMICOBILANCIO TERMICO

COSTANTE SOLARE =0,14 W/cm2

Riferito allo strato esterno dell’atmosfera.

La Terra riceve il 51% circa delle radiazioni solari, la quantità comunque varia. La terra riflette una parte delle radiazioni che riceve (4% circa) e che si vanno a sommare con quelle riflesse dalle nubi e dall’atmosfera e ne assorbe il 47% trasformandolo in IR

ALBEDOALBEDO Percentuale di radiazioni riflesse dalla Terra (superficie e atmosfera)

=35% circa il 18 % è assorbito dall’atmosferail 18 % è assorbito dall’atmosfera

Quantità media di radiazione solare in un giorno

Se si considera il sistema SOLE-TERRA-ATMOSFERA si può constatare che il Sole scalda la Terra e la terra l’aria (effetto serra).

47%

4%

31%

18%

ass terra rifl terra

ass atm rifl atm

come la terra scalda l’atmosfera

• per contatto il calore terrestre passa a CO2 e vapore acqueo

• parte di questo calore viene utilizzato per l’evaporazione dell’acqua (calore latente di evaporazione)

• Q= m*cl

• per convezione io calore viene spostato in senso orizzontale e verticale nell’atmosfera