Madre terra Corso d’aggiornamento di Didattica dell’Astronomia Aula magna S.M.S. “P. Egidi” 21/05/2009 Relatore: Tommaso Ponziani

Quasi 2500 anni fa, Socrate aveva già riconosciuto il significato profondo di una possibile visione dall’ alto del nostro Pianeta: ”L’Uomo deve ergersi sopra la terra e spingersi fino allo strato esterno dell’atmosfera ed oltre, perché solo da lassù potrà capire il mondo in cui vive.”

Parametri terrestri Raggio equatoriale: 6.378,388 km Raggio polare: 6.356,912 km Schiacciamento polare: 0.0033 Inclinazione asse terrestre: 23,27° Lunghezza del meridiano: 40.009,152 km Lunghezza dell'equatore: 40.076.6 km Massa: 5.976 x 1.0 24 kg Volume totale: 1.083 x 1012 km3 Densità media: 5.517 g/cm3 Distanza dal Sole: media:149.597.870 km ( 1 unità astronomica)‏ massima: 152.000.000 km minima: 147.000.000 km

Parametri terrestri Periodo di rivoluzione (anno siderale) : 365d 6h 9m 9s Periodo di rotazione (giorno siderale): 23h 56m4.09s Eccentricità orbitale: 0.0167 Obliquità dell’eclittica: 23.44084° Velocità orbitale media: 29.79 km/s Velocità di fuga: 11.10km/s Composizione chimica dell’atmosfera: azoto (78%) ossigeno (21%), argo (1%), vapor d’acqua, tracce di altri gas tra i quali anidride carbonica.

Formazione della Terra Un po’ di storia… Due ipotesi: Nebulosa primigenia Catastrofi Al primo gruppo fanno riferimento Cartesio (1644) Kant (1755) : NebulosacondensazioneSole, Pianeti Laplace (1796) : Nebulosacontrazione rigonfiamento equatorialedistacco di anelliformazione Sole e pianeti secondo Bode.

Formazione della Terra Al secondo gruppo appartengono: Moulton e Charberlain Eruzione di gas per il passaggio nelle vicinanze di un’ altra stella Jeans e Jeffreys le due stelle avrebbero dovuto toccarsi Essendo non verosimili entrambe si riprese in considerazione la nebulosa di Kant-Laplace, con Weizsacker e Kuiper: Globulo oscuro (1 a.l.)vorticiSole e pianeti

Formazione della Terra ATTUALMENTE: Oggi per uno squilibrio gravitazionale, prodotto dall’esplosione di una supernova all’interno di una enorme nube di gas e polveri cosmiche incominciò, poco meno di 4600M.a. fa, a formarsi un disco con al centro una grossa bolla, in continua contrazione; nel progressivo collasso la temperatura andò a crescere fino ad oltrepassare la soglia di 1 milione di gradi dove si innescavano le prime reazioni nucleari. Poi intorno a 4450M.a. fa la stella incominciò a brillare. Mentre gran parte del materiale della nebulosa si andava concentrando verso il centro di rotazione, il resto della polvere e dei gas si distendeva in un ampio disco, denso e instabile. All’interno del disco i granuli di polvere si attiravano reciprocamente e si incontravano saldandosi in granelli più grossi.

Formazione della Terra E ANCORA: I corpi che si formavano crescevano sempre di più con un processo chiamato accrezione. L’urto di questi corpi faceva si che si rompessero e di nuovo si ricomponessero sempre più grandi, alcuni o parecchi Km.; presero il nome di planetesimali. Il vento solare fece evaporare dai planetesimali i componenti volatili (quelli che fondono ed evaporano già a modeste temperature) e i gas che li circondavano spingendoli lontano verso la periferia del S. solare dove alimentavano la formazione dei grandi pianeti gassosi (come Giove). L’accrezione dei planetesimali proseguì lentamente: saranno necessari 100 M.a. per arrivare, collisione dopo collisione, alla formazione della terra e degli altri componenti interni : Mercurio, Venere, Marte e la Luna. Poco più di 4450 M.a. fa la Terra era formata e la Luna era già fedele compagna mentre i pianeti interni inanellavano le loro orbite intorno al Sole. In seguito all’interno del pianeta il Fe cominciò a fondere e ad andare verso il centro, formando il nucleo, mentre in superficie rimanevano i silicati a formare un mantello pastoso ma fuso in superficie; poi con il raffreddamento si formò una prima crosta che subì ancora impatti (fino a 4000 anni fa) che fecero fuoriuscire la lava e formare la crosta basaltica.

La legge di Titius-Bode Nel Settecento Johann Daniel Tietz (latinizzato in Titius) scoprì una relazione empirica che permette di ricavare le distanze dei pianeti dal Sole tramite una semplice sequenza numerica. La relazione fu successivamente solo divulgata da Bode e prende oggi il nome di legge di Titus-Bode. La sequenza parte da 0, passa a 3 e raddoppia di volta in volta: 0, 3, 6, 12, 24, 48, 96, 192, 384, 768. Aggiungendo 4 a ciascun numero e dividendo il risultato per 10, si ottiene la distanza approssimativa dell’orbita in U. A. Matematicamente, la serie precedente si esprime con la relazione: d= 0.4+0.3x2n, dove n è un numero che vale meno infinito per Mercurio, 0 per Venere, 1 per la Terra, 2 per Marte e così via. Le distanze vere dei pianeti sono bene approssimate fino a Urano (differenza massima del 5%), non per Nettuno e Plutone. Pianeta a (U.A.) Legge di Titus-Bode Mercurio 0,39 (0+4)/10 = 0,4 Venere 0,72 (3+4)/10 = 0,7 Terra 1,00 (6+4)/10 = 1,0 Marte 1,52 (12+4)/10 = 1,6 Fascia degli asteroidi 2,77 (24+4)/10 = 2,8 Giove 5,20 (48+4)/10 = 5,2 Saturno 9,54 (96+4)/10 = 10,0 Urano 19,18 (192+4)/10 = 19,6 Nettuno 30,06 (384+4)/10 = 38,8 Plutone 39,48 (768+4)/10 = 77,2

Forma e dimensioni Un po’ di storia… Anche questa idea più o meno adeguata sulla forma della Terra è stata una lenta e faticosa conquista dell’intelletto umano. Babilonesi: Montagna galleggiante sull’oceano, con una cavità interna occupata dal regno dei morti. Cinesi ed Egizi: Forma quadrangolare con il rispettivo paese situato al centro di essa Greci: Anassimandro (611 - 547 a.C.) discocilindrosfera Quest’ultima era un concetto elaborato anche e soprattutto da Pitagora in relazione alla perfezione sferica.

Forma e dimensioni Prove sicure della sfericità: Analogia con gli altri pianeti Sole e Luna (Aristotele) L’ombra circolare che la Terra proietta sulla Luna durante le eclissi (Aristotele) La forma circolare dell’orizzonte (Cleomede) con raggio crescente via via che ci si innalza sul livello del mare (Tolomeo) La diversa altezza del Sole e delle stelle sul piano dell’orizzonte col variare della latitudine (Aristotele)

Forma e dimensioni Prove meno attendibili: Navi in avvicinamento alla costa, visibili prima le vele e poi lo scafo (Aristotele) Viaggi di circumnavigazione 17

Forma e dimensioni Comunque la corretta impostazione della determinazione della circonferenza terrestre spetta a Eratostene. Presupposti: - che la terra fosse sferica - che i raggi solari, data la distanza, giungessero praticamente paralleli ad Alessandria e a Siene (attuale Assuan), poste sullo stesso meridiano - che la distanza tra Alessandria e Siene fosse di 5ooo stadi - che a mezzodì, nel solstizio d’estate, un’asta infissa verticalmente nel suolo non proiettava alcuna ombra a Siene, supposta al Tropico del Cancro,mentre ad Alessandria proiettava un’ombra che con la perpendicolare formava un angolo di 7,12° Dato che α=α, perché angoli corrispondenti, potè impostare la seguente proporzione 1/50:1= 5000:x  x= 50 * 5000= 250.000 18

Forma e dimensioni Considerato che lo stadio egizio era 157 m, arrivò a calcolare per l’intera circonferenza una misura di 39375 Km,sorprendentemente vicina a quella calcolata oggi con i mezzi moderni che risulta essere di 40009 Km. ( da considerare che Siene ed Alessandria non erano sullo stesso meridiano, che Siene non era esattamente al Tropico del Cancro, che la distanza non era di 5000 stadi e che a Siene i raggi non erano esattamente perpendicolari). 19

Forma e dimensioni L’idea della sfericità della Terra non fu posta più in discussione fino alla seconda metà del secolo XVII° con G.D. Cassini (1625 – 1712) dell’Osservatorio di Parigi, il quale organizzò una spedizione esplorativa nella Guiana francese per determinare esattamente il meridiano terrestre attraverso la triangolazione geodetica. In tale spedizione si mise in evidenza che un orologio a pendolo esatto a Parigi ritardava all’Equatore. In seguito Newton (1642 – 1726) spiegò l’evento ipotizzando che la rotazione della Terra intorno al proprio asse generava l’appiattimento dei poli. Dove l è la lunghezza del pendolo e g l’accelerazione di gravità. Se g diminuisce, aumenta il periodo del pendolo; questo accade, appunto, perché all’equatore il raggio terrestre è più ampio.

Forma e dimensioni Evoluzione della forma della Terra : La certezza che la Terra è un ellissoide di rotazione schiacciato ai poli fu raggiunta nel 1738. Esso, però, non risulta coincidere perfettamente con la superficie fisica del Pianeta, cioè con la superficie che separa le terre e i mari dall’atmosfera, né con la superficie matematica del Pianeta, o geoide, che è la superficie di livello del campo della gravità coincidente con il livello medio del mare e perpendicolare in ogni suo punto al filo a piombo. Le rocce hanno una densità diversa sulla crosta terrestre e la direzione del filo a piombo si discosta spesso alla perpendicolare alla superficie terrestre in quel punto, perché è attirato dalla massa rocciosa vicina più densa: perciò la superficie del geoide e quella dell’ellissoide di rotazione non sempre coincidono (ma la differenza è poca circa 100 m). Inoltre il Polo Nord disterebbe dal piano equatoriale alcune decine di metri di più rispetto al Polo Sud, dando leggermente una forma a pera. Ultima considerazione: anche l’ellissoide si discosta poco dalla sfera: i due diametri differiscono solo di 43 Km. Evoluzione della forma della Terra : Sfera  Ellissoide  Geoide  Peroide

Forma e dimensioni I valori moderni sia della lunghezza del meridiano che dell’entità dell’appiattimento sono stati ottenuti per mezzo di satelliti geodetici; valgono: semiasse maggiore 6.378,388 km semiasse minore 6.356,912 km meridiano medio 40.009,152 km appiattimento 1/298,26. Sempre per mezzo di satelliti geodetici è stato possibile determinare la forma esatta della Terra che è irregolare con depressioni e gibbosità: una figura che rassomiglia un po’ ad una pera, con una gibbosità al polo Nord e un leggero schiacciamento al Polo Sud. Nell’immagine a lato, elaborata da dati ottenuti dai satelliti ESA per il telerilevamento, è rappresentata la variazioni di g.

I movimenti della terra La Terra possiede un moto di rotazione attorno ad un asse, uno di rivoluzione attorno al Sole, uno di traslazione, assieme al Sole e a tutto il sistema solare e uno di rivoluzione, sempre insieme al sistema solare, attorno al centro galattico. Il moto di rotazione avviene attorno ad un asse inclinato attualmente di 23° 27’ rispetto al piano nel quale avviene la rivoluzione, cioè il piano dell’eclittica. La rotazione terrestre produce l’alternarsi del dì e della notte, e il moto apparente della sfera celeste. La durata del giorno solare, cioè l’intervallo di tempo tra due passaggi successivi del Sole al meridiano, non è sempre uguale ma va da un minimo di 23h 59m 39s ad un massimo di 24h 30s. E’ stato creato un giorno medio che dura sempre esattamente 24h.

I movimenti della terra L’asse di rotazione terrestre si mantiene parallelo a se stesso durante tutto il periodo della rivoluzione; questo fatto produce il fenomeno delle stagioni, la diversa lunghezza del dì e della notte sia alle varie latitudini che durante l’anno, e il diverso aspetto del cielo stellato con il passare dei mesi. La Terra, alla velocità di circa 30 km/s, rivoluziona attorno al Sole descrivendo un’ellisse di circa 940 milioni di Km, il cui piano è detto piano dell’eclittica e la cui eccentricità piuttosto piccola vale 0.0167. Il Sole occupa uno dei fuochi dell’ellisse, quindi, la Terra viene a trovarsi a volte più vicina e a volte più lontana. La minima distanza, al perielio, è di 147 milioni di km, la massima, all’afelio, di 152 milioni di km. La Terra passa per il perielio il 4 gennaio e per l’afelio il 4 di luglio. La linea che unisce perielio e afelio si dice linea degli apsidi. Il piano dell’eclittica è inclinato di 23°27’ rispetto al piano equatoriale. I punti in cui le due circonferenze si tagliano, si dicono punti equinoziali, mentre punti solstiziali sono i due punti dell’eclittica più lontani dall’equatore celeste

i due equinozi e i due solstizi Il sistema Terra Sole: le stagioni Nel suo percorso annuo di rivoluzione intorno al Sole la Terra si trova a passare per quattro posizioni fondamentali: i due equinozi e i due solstizi Questi quattro punti segnano l’inizio delle stagioni. Le stagioni non hanno la stessa durata a causa dell'eccentricità dell’orbita terrestre e del fatto che il perielio, in cui si ha la massima velocità orbitale, capita attualmente in gennaio. La stagione più corta e' l'inverno, quella più lunga l'estate. Naturalmente questo vale per l’emisfero boreale, nell’emisfero australe la stagione più corta, al contrario, è l’estate.

Il sistema Terra Sole: le stagioni Il Sole culmina allo Zenit sull’equatore (90 gradi)‏ e lambisce ai poli l'Orizzonte per 24 ore. Il piano contenente l'Asse Polare e' perpendicolare alla congiungente Terra-Sole. Il circolo di illuminazione passa per i poli e divide esattamente a metà meridiani e paralleli: la lunghezza del giorno è uguale a quella della notte. Inoltre il Sole, in questo giorno, sorge esattamente ad est, culmina dopo 6 ore sul meridiano del luogo e tramonta esattamente ad ovest. Nell'emisfero Boreale inizia la Primavera, in quello Australe inizia l'Autunno.

Il sistema Terra Sole: le stagioni Il Sole si trova in uno dei due suoi punti più lontani dall'Equatore Celeste, ossia +23°27', che è le declinazioni massima durante l'anno. Nell'Emisfero Boreale e' il giorno più lungo dell'anno, e inizia l'Estate, nell'Emisfero Australe e' il giorno più corto dell'anno e inizia l'inverno. L'Asse Polare e la congiungente Terra-Sole appartengono allo stesso piano, e il polo Nord punta verso il Sole. Le località sul Tropico del Cancro (lat. 23°27') hanno il Sole allo zenit a mezzogiorno.‏ In questo giorno l’intera calotta artica, cioè la zona posta al di sopra del circolo polare artico (66°’ di latitudine nord), è completamente illuminata, e, solo per questo giorno, lo è per intero anche il predetto parallelo che la delimita.

Il sistema Terra Sole: le stagioni Quando la Terra si trova al punto Ω siamo all’equinozio di autunno. Il Sole si trova di nuovo sull’equatore e per sei mesi stazionerà a declinazioni negative. Nell'Emisfero Boreale inizia l'Autunno, da ora in poi, per sei mesi, i giorni saranno più corti delle notti; invece nell’Emisfero Australe le giornate inizieranno ad allungarsi. Il piano contenente l'Asse Polare e' perpendicolare alla congiungente Terra-Sole. Il circolo di illuminazione passa per i poli e divide di nuovo a metà meridiani e paralleli: la lunghezza del giorno è uguale a quella della notte. Inoltre il Sole, in questo giorno, sorge esattamente ad est, culmina dopo 6 ore sul meridiano del luogo e tramonta esattamente ad ovest come nel solstizio di primavera.

Il sistema Terra Sole: le stagioni Il Sole raggiunge la declinazione negativa col massimo valore assoluto ( -23°27‘ ). L'Asse Polare e' allineato con la congiungente Terra-Sole, e il Polo Sud punta verso il Sole. Le località sul Tropico del Capricorno ( lat. -23°27‘ ) hanno il Sole allo zenit a mezzogiorno. Il Sole non tramonta mai sul Circolo Polare Antartico ( -66°33‘ ) Nell'Emisfero Boreale è il giorno più corto dell'anno, in quello Australe è il giorno più lungo. In questo giorno l’illuminazione è esattamente opposta a quella del solstizio d’estate.

Il sistema Terra Sole: le stagioni La successione delle stagioni, quindi, dipende dalla diversa durata dell’illuminazione e dalla inclinazione con la quale i raggi solari giungono sulla Terra. Non ha invece grande importanza, per il riscaldamento la maggiore o minore distanza del pianeta dal Sole perché l’orbita terrestre è quasi circolare e il Sole assai lontano: la Terra è più vicina al Sole durante l’inverno (emisfero boreale, naturalmente) , e più distante in estate.

La precessione degli equinozi Moti millenari della terra La precessione degli equinozi La precessione degli equinozi consiste in un lento spostamento del punto , da est verso ovest, causata dall’attrazione gravitazionale del Sole e della Luna, detta lunisolare. La Terra ruotando su se stessa con una notevole velocità angolare e procedendo intorno al Sole, si comporta come una trottola. L’attrazione delle masse del Sole e della Luna,situate sul piano dell’eclittica, agisce sul rigonfiamento equatoriale terrestre e provoca una lenta rotazione dell’asse terrestre in senso orario, cioè in senso opposto alla rotazione del pianeta. L’asse terrestre non viene così ad occupare in tempi successivi posizioni tutte esattamente parallele fra loro,ma descrive lentamente una figura doppio - conica attorno alla perpendicolare all’eclittica,che si completa in circa 25.800 anni.

Moti millenari della terra Durante il moto doppio - conico, l’asse di rotazione cambia lentamente, ma progressivamente, il proprio orientamento e quindi varia corrispondentemente la posizione dell’equinozio di primavera sull’eclittica. Si verifica così uno spostamento verso Ovest del punto gamma di circa 50’’,27 che corrispondono a 20 minuti ogni anno.

Moti millenari della terra Le conseguenze di questo spostamento sono che: Le coordinate assolute delle stelle, che fanno, appunto, riferimento al punto , devono essere aggiornate con regolarità. L’anno Tropico, intervallo di tempo fra due equinozi di primavera consecutivi, è minore dell’anno Siderale, intervallo di tempo fra due passaggi consecutivi del Sole in uno stesso punto dell’orbita rispetto alle stelle fisse. La differenza è di 20 minuti e 23 secondi. La stella verso la quale punta l’asse di rotazione terrestre, l’unica stella fissa in cielo, non è sempre la stessa, addirittura potrebbe non essercene una.

Moti millenari della terra ED ANCORA : Con il passare dei secoli scompaiono alcune costellazioni visibili, altre, che non erano visibili prima, appaiono. Le costellazioni circumpolari non restano sempre le stesse. Una stella che sorge in un preciso punto dell’orizzonte dopo circa 70 anni sorge spostata di un grado. Il cielo di 4.000 anni fa era un po’ diverso da quello che vediamo oggi.

Movimenti millenari della terra La nutazione Alla variazione nell’orientamento dell’asse terrestre si accompagna una piccola oscillazione periodica nella sua inclinazione (nutazione) provocata dall’attrazione della Luna che viene a trovarsi ora sopra, ora sotto il piano dell’eclittica. Lo scostamento massimo determinato dalla nutazione è di 9 secondi. Il periodo di tale fenomeno è di circa 19 anni e durante questo intervallo di tempo l’asse descrive una piccola ellisse. L’effetto combinato dei due moti conici (precessione e nutazione) porta l’asse terrestre a muoversi secondo una superficie conica ondulata. 35

Moti millenari della terra L’avanzamento della linea degli apsidi Apside o abside è una parola derivante dal greco che significa curvatura o botte. Gli apsidi, in astronomia, sono il perielio e l’afelio. La linea che li congiunge è detta linea degli apsidi. Nell’orbita ellittica della Terra, ma anche di tutti gli altri pianeti, la linea degli apsidi non si mantiene ferma rispetto ad un riferimento fisso, ma ruota. Nel caso della Terra ruota da ovest verso est, spostandosi di 11,65” l’anno. Dividendo: 360°/11,65”= 1.296.000”/11,65” = 111.244,63 anni Il fenomeno viene chiamato anche avanzamento del perielio, è causato dall’attrazione gravitazionale solare sul rigonfiamento equatoriale terrestre. La lenta rotazione dell’orientamento dell’orbita nello spazio produce il fatto che i pianeti non ritornano al perielio dopo un giro completo.

Moti millenari della terra In particolare la Terra ritorna al perielio un po’ dopo e i punti di massima vicinanza e lontananza dal Sole cambiano nel Tempo. Attualmente la Terra si trova al perielio il 4 gennaio e all’afelio il 4 luglio. Poiché il perielio si sposta in senso opposto allo spostamento del punto , di 11.6” l’anno, e il punto  di 50.3”, lo spostamento del perielio rispetto al punto  vale: 50.3” + 11.6” = 61.9” E il suo periodo di rotazione, sempre rispetto al punto  è 360°/61.9” = 1.296.000/61.9” = 20.937 Che rappresenta la rotazione completa dell’asse maggiore rispetto al punto dell’equinozio di primavera. Cioè ogni 21.000 anni circa punto e perielio coincidono.

Variazione dell’eccentricità dell’orbita Movimenti millenari della terra Variazione dell’eccentricità dell’orbita L’eccentricità dell’orbita terrestre ha attualmente il valore di: e = 0,01675 ( ricordiamo che l’eccentricità di un’orbita è il rapporto tra la distanza fra i fuochi e l‘asse maggiore, nella ellisse: 0<e<1, nella circonferenza e = 0, nella parabola e = 1, nell’iperbole e>1)‏ Per effetto delle perturbazioni planetarie questo valore diminuisce di 0,000042 per secolo. E’, comunque, un moto oscillatorio: dopo aver raggiunto un minimo ricomincerà ad aumentare.

Variazione dell’inclinazione dell’asse di rotazione Movimenti millenari della terra Variazione dell’inclinazione dell’asse di rotazione Il valore dell’inclinazione dell’asse di rotazione terrestre è attualmente di 23°27' rispetto alla verticale; In 40.000 anni l'inclinazione varia da un minimo di 21°58' a un massimo di 24°36'. Questo fenomeno influenza il clima nelle diverse stagioni, perché dall'inclinazione dell'asse terrestre dipende l'angolo di incidenza dei raggi solari sulla Terra

La teoria di Milankovitch Milutin Milankovitch, ingegnere e matematico serbo (1879 – 1958) fu il primo a supporre una relazione fra le variazioni delle caratteristiche orbitali della Terra e l’avvicendarsi delle glaciazioni. Come abbiamo visto l’eccentricità dell’orbita, l’inclinazione dell’asse di rotazione terrestre e l’orientamento della stessa rispetto al punto g variano ciclicamente con periodi di 100.000, 40.000 e 21.000 rispettivamente. Secondo Milankovitch i vari effetti combinandosi provocano effetti climatici periodici: la Terra attraversa periodi glaciali della durata di circa 90.000 anni seguiti da periodi interglaciali di 10.000 – 15.000 anni.

La teoria di Milankovitch Perché si instauri un periodo glaciale le migliori condizioni sono estati lunghe e fresche ed inverni brevi e miti: questo accade se la Terra si trova nella condizione di passare all’afelio quando è estate nell’emisfero boreale, quando la sua orbita ha alta eccentricità e quando l’inclinazione dell’asse è minima in modo che ci sia poca differenza di insolazione tra estate e inverno. La teoria di Milankovitch presenta alcune discrepanze con gli studi più recenti sul clima del passato, studi effettuati su carotaggi prelevati dai fondi oceanici. In effetti, anche a non considerare il fattore antropico, sono moltissime le variabili che entrano in gioco nei cambiamenti climatici e non tutte perfettamente conosciute.

Atmosfera terrestre L’atmosfera terrestre ha una massa di 5.2 x 1018 kg che rappresenta 1 milionesimo della massa della terraferma e 4 millesimi di quella degli oceani. L’atmosfera attuale è il risultato di una evoluzione operata da un primordiale vento solare, dal mantello fuso e ricoperto dalla crosta squassata dalle meteoriti, dai vulcani e dalla attività organismi viventi. Possiamo così riassumere: gas primordiali rapidamente dispersi, soprattutto H, He Degassazione (outgassing), continuamente alimentata anche dall’attività vulcanica He2 - N2 , CO2, H2O, CO, NH3, H2S, H2 eCH4 Aggiunta progressiva di ossigeno ad opera di organismi viventi

DELL'ATMOSFERA TERRESTRE ATTUALE COMPOSIZIONE DELL'ATMOSFERA TERRESTRE COMPONENTE SIMBOLO % IN VOLUME AZOTO N2 78,03 OSSIGENO O2 20,99 ARGON AR 0,94 ANIDRIDE CARBONICA CO2 0,03 IDROGENO H2 0,01 NEON NE 0,0012

Atmosfera terrestre La sua composizione chimica non varia con l’altitudine con la sola eccezione del vapor d’acqua che è assente al di sopra di 10 km e dell’ozono, O3, che ha la massima concentrazione tra i 30 e 60 km perché in questa zona sono più probabili le collisioni tra ossigeno molecolare O2 e ossigeno atomico O e perché l’ozono è instabile e si dissocia o combina a quote più alte o più basse. L’ozono non è presente in grande quantità ma è in grado di assorbire praticamente tutte le radiazioni ultraviolette, tra 0.2 e 0.3 μm, che provocano il cancro della pelle. La quantità di ozono è variabile nel tempo e cambia con la latitudine.

Atmosfera terrestre Nell’atmosfera è presente anche, in piccola percentuale l’anidride carbonica CO2 prodotta dalla materia vivente, dal bruciamento dei combustibili fossili e dalle eruzioni vulcaniche. L’anidride carbonica produce il così detto “effetto serra” cioè trattiene la radiazione infrarossa riemessa dalla Terra. L’effetto serra fa si che la temperatura media della Terra sia intorno ai +14 °C e non – 21° C come dovrebbe essere per la sua distanza dal Sole.

Atmosfera terrestre L’atmosfera è formata da un certo numero di strati o meglio “gusci”: Troposfera Stratosfera Mesosfera Termosfera Esosfera Magnetosfera La densità e la pressione diminuiscono con l’aumentare dell’altezza ma la temperatura, invece, come si vede dall’immagine, ha uno strano comportamento oscillante e nella termosfera cresce rapidamente arrivando fino a 900°C perché in questa zona le radiazioni solari vengono assorbite e non riemesse. Della termosfera fa parte la ionosfera, contenente ioni ed elettroni, che è in grado di riflettere alcune frequenze delle onde radio permettendo così le telecomunicazioni a grande distanza.

Atmosfera terrestre La troposfera contiene l’80% della massa di tutta l’atmosfera. E’ una zona turbolenta nella quale avvengono tutti i fenomeni conosciuti: evaporazione, condensazione, precipitazioni. La stratosfera, al contrario, è molto stabile perché gli strati superiori sono più caldi di quelli inferiori. La magnetosfera è la regione nella quale agisce il campo magnetico terrestre. Ha una forma asimmetrica schiacciata dalla parte del Sole, arriva fino ad una distanza di 10 raggi terrestri, e molto allungata, fino ad una distanza di 60 raggi terrestri, dalla parte opposta (foto della magnetosfera). La magnetosfera interagisce con il vento solare dando origine alle aurore polari

Atmosfera terrestre Immagine di aurora polare. Il fenomeno, tipico delle zone ad alta latitudine, è provocato dal vento solare e dalla presenza del campo magnetico terrestre. Sono state fotografate aurore polari anche su Giove e Saturno.

E i cosmonauti dall’oblò della loro navicella osservano ammirati la Terra fluttuare in quel nero infinito. Essa appare loro come un gioiello bianco e blu, che riescono a circumnavigare in 90 minuti, un pezzo raro protetto da un alone sottilissimo e bluastro, quell’involucro di gas che rende possibile la nostra vita: l’atmosfera.