Mentre guardi il cielo, la troposfera è cruciale nel nutrire il nuvole sopra di te. Ma oltre a questo strato traspirante, ci sono altre cinque regioni importanti per la vita sulla Terra.
Nella troposfera, correnti a getto funzionano come autostrade aeree. Queste correnti d’aria a flusso rapido, modellate dalla rotazione del pianeta e dalla variazione della temperatura, dettano gran parte delle rotte di volo transcontinentali e dei modelli meteorologici. Gli aerei di linea commerciali percorrono questi corridoi.
Nella calma stratosferica, le molecole di ozono vigilano, assorbendo vigilemente le dannose radiazioni ultraviolette. L'eleganza dell'aurora abbellisce la termosfera. Qui, sopra le nuvole più alte, i satelliti orbitano attorno alla Terra. Al di sopra di questo c’è l’esosfera, più colloquialmente conosciuta come “spazio esterno”.
Scaviamo più a fondo negli strati dell'atmosfera ed esploriamo cosa si trova all'interno di ciascuno di essi.
Infografica
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La troposfera: il motore meteorologico della Terra
La troposfera è lo strato atmosferico più vicino alla superficie terrestre, dove si verificano praticamente tutti i fenomeni nuvolosi e meteorologici, e varia in altezza. È alto solo quattro miglia ai poli, ma fino a 12 miglia all'equatore. Temperatura in generale diminuisce con altezza nella troposfera, raggiungendo il suo punto più freddo al tropopausa, il confine tra la troposfera e la stratosfera.
Le temperature qui possono arrivare fino a -60°F (-51°C)!
Le tempeste si scatenano e si dissipano in questo strato, gli arcobaleni si arcuano nel cielo dopo le piogge e gli alisei viaggiano instancabilmente sugli oceani.
Influenza climatica e attività umana
La troposfera è indissolubilmente legata alle attività umane, influenzando i modelli meteorologici. L’abbondante presenza di gas serra, derivanti principalmente dalla combustione di combustibili fossili, intensifica il riscaldamento globale e sconvolge i ritmi climatici naturali.
L’attività industriale emette anidride carbonica in questo strato atmosferico, esacerbando l’effetto serra.
L’urbanizzazione sposta i paesaggi naturali e altera i microclimi locali. Questi cambiamenti localizzati, anche se apparentemente minori, possono culminare in cambiamenti climatici significativi su scala globale.
Le pratiche agricole modificano la composizione chimica della troposfera attraverso il rilascio di metano e trasformano l'albedo (la capacità di intrappolare il calore) della Terra, influenzando il clima locale e le tendenze climatiche a lungo termine. I cambiamenti nell’uso del territorio, la deforestazione e alcune colture come le risaie amplificano questi effetti.
La stratosfera: il dominio dell'ozono
La stratosfera si trova sopra la troposfera ed è lo strato protettivo che ci ripara dalle dannose radiazioni ultraviolette del sole, grazie all'ozono. Qui, i jet commerciali navigano, sfruttando la relativa calma e stabilità dello strato per viaggi più efficienti. La stratosfera si trova a circa 4-12 miglia (da 6 a 20 chilometri) sopra la superficie terrestre, più vicina alla superficie ai poli, e termina a circa 31 miglia sopra di noi.
A causa del calore rilasciato dalla creazione di ozono dovuta ai raggi UV del sole, le temperature aumentano con l'altezza in questo strato. Le temperature nella parte superiore della stratosfera sono in media intorno ai -15°C (5°F).
A differenza della troposfera, il tempo si verifica raramente nella stratosfera ed è generalmente confinato negli strati più bassi (le “superiori” dei temporali). Tuttavia, a volte, qui si formano nuvole nottilucenti.
Le nubi nottilucenti, note anche come nubi mesosferiche polari, compaiono ad alta quota nella stratosfera, di solito durante i mesi estivi nelle regioni polari. Sono composti da minuscoli cristalli di ghiaccio che riflettono la luce solare, creando uno straordinario spettacolo di luminose tonalità blu e argento contro il cielo notturno.
La formazione delle nubi nottilucenti non è ancora del tutto compresa, il che aggiunge un'aria di intrigo a questi fenomeni sfuggenti. Gli scienziati ritengono che si formino quando il vapore acqueo si congela sulle particelle di polvere meteorica in alto nell’atmosfera. Le temperature estremamente basse nella parte superiore della stratosfera, combinate con la presenza di queste particelle microscopiche, creano le condizioni perfette per la loro formazione.
Ad altitudine di crociera, i jet commerciali attraversano la bassa stratosfera.
Gli aeroplani in genere navigano nella bassa stratosfera, costeggiando lo strato di ozono, per condizioni di volo ottimali.
La Mesosfera: Misteri e Meteore
La mesosfera, il terzo strato dell'atmosfera terrestre, si annida sopra la stratosfera ed è il luogo in cui le temperature dell'aria iniziano a precipitare. Con un'altitudine compresa tra 31 e 53 miglia, mentre le temperature sono abbastanza tollerabili per gli esseri umani più vicini alla superficie, nelle zone più alte le temperature scendono a -184°F (-120°C).
Ma questa è una buona cosa, poiché le caratteristiche termiche della mesosfera aiutano in un importante lavoro planetario: la disintegrazione dei meteoroidi. Quando osserviamo una stella cadente sfrecciare nel cielo notturno, assistiamo alla vaporizzazione di queste particelle nelle temperature crescenti della mesosfera mentre scendono.
Questo strato atmosferico rimane meno esplorato di altri, poiché è troppo alto per gli aerei e troppo basso per i satelliti, creando una barriera che sfida l’osservazione umana diretta. Tuttavia, protegge il nostro pianeta, incenerendo la maggior parte delle meteore che osano entrare nell'atmosfera terrestre.
La termosfera: riscaldamento
La termosfera si trova tra 53 miglia (85 km) e 375 miglia (600 km) sopra la superficie terrestre ed è una trafficata superautostrada per i satelliti di fabbricazione umana.
Qui i satelliti possono mantenere orbite coerenti attorno al pianeta. Grazie alle sparse molecole atmosferiche della termosfera, questi satelliti incontrano meno resistenza, consentendo loro di muoversi più liberamente e mantenere la loro velocità con un consumo minimo di carburante.
L'atmosfera comincia ad assottigliarsi in questo strato, anche se c'è una drastica differenza di temperatura in questo strato (la più grande di tutte – da qui il nome!). Mentre le temperature nella parte inferiore della termosfera raggiungono i -120°C (-184°F), nella parte superiore di questo strato le temperature possono superare i 2.000°C (3.600°F)!
La Maestà dell'Aurora
L'aurora boreale e l'aurora australe dipingono il cielo di una bellezza maestosa, visibile soprattutto dalle alte latitudini. Solitamente si verificano nelle zone più basse della termosfera. Questi fenomeni naturali, meglio testimoniati nelle regioni polari, sono una spettacolare collisione di particelle e gas atmosferici.
Dove inizia lo "spazio esterno"?
La demarcazione tra atmosfera e spazio non è un confine netto ma una graduale dissolvenza nel cosmo. La maggior parte delle definizioni attuali lo collocano da qualche parte nella termosfera.
Linea Karman: A circa 100 km sopra la Terra, la linea Kármán è riconosciuta a livello internazionale come il limite dello spazio. L'aerodinamicista Theodore von Kármán ha calcolato dove l'atmosfera diventa troppo sottile per supportare il volo aeronautico. La Fédération Aéronautique Internationale utilizza la linea Kármán per definire le regioni dell'astronautica e dell'aeronautica. Al di sopra di questa altitudine, i veicoli spaziali sono soggetti alle leggi spaziali internazionali piuttosto che alle regole dell’aviazione.
Theodore von Kármán ha svolto un lavoro eccellente: nel 2009, gli scienziati hanno riferito che un Supra-Thermal Ion Imager (uno strumento che misura la direzione e la velocità degli ioni), ha permesso loro di stabilire un confine a 118 km (73,3 mi) sopra la Terra, molto vicino ai calcoli di Theodore von Kármán.
L'esosfera: benvenuti nello spazio
Appollaiata sugli strati atmosferici della Terra, l'esosfera è il luogo in cui l'aria cede gradualmente il posto al vuoto dello spazio. Gli atomi di idrogeno ed elio sottilmente sparsi sussurrano la transizione dall'aria che respiriamo al vuoto cosmico.
Esistono poche molecole d'aria in questa regione sparsa, schivando i satelliti mentre orbitano.
Qui il confine tra atmosfera e spazio diventa indistinto. Al limite esterno dell'esosfera, i gas sfuggono alla presa della Terra, sanguinando lentamente nel vuoto dello spazio interplanetario.
L'esosfera si estende per 6.200 miglia (10.000 chilometri) sopra di noi, svanendo nell'oceano celeste. Qui il termine “aria” perde il suo significato tradizionale mentre entriamo in punta di piedi nelle distese dello spazio.
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