Upload
meo-piazza
View
214
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
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)
http://daac.gsfc.nasa.gov/CAMPAIGN_DOCS/ATM_CHEM/historical_atmosphere.html
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
http://daac.gsfc.nasa.gov/CAMPAIGN_DOCS/ATM_CHEM/historical_atmosphere.html
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
http://www.atm.ch.cam.ac.uk/tour/atmosphere.html
•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