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La temperatura dell'aria e la pressione dell'aria - Coggle Diagram
La temperatura dell'aria e la pressione dell'aria
Bilancio termico della Terra:
Circa il 51% della radiazione solare riesce ad attraversare l'atmosfera, mentre il 49% viene riflesso o assorbito dalle particelle d'aria. La radiazione solare che raggiunge la Terra si trasforma principalmente in energia termica, riscaldando oceani e mari e contribuendo al ciclo dell'acqua.
Radiazione Solare
La maggior parte dell'energia solare che raggiunge la Terra è sotto forma di radiazioni elettromagnetiche, principalmente con lunghezze d'onda tra 1,7 e 4 micrometri.
Le radiazioni solari includono raggi X, raggi ultravioletti, luce visibile e radia-zioni infrarosse a lunghezza d'onda corta.
Assorbimento e Riflessione
Le radiazioni solari che arrivano ai confini dell'atmosfera sono in parte riflesse (31%) e in parte assorbite (18%) dalle particelle d'aria.
Le radiazioni a maggiore energia e a lunghezza d'onda minore, come i raggi X e i raggi ultravioletti, sono assorbite dalle zone più alte dell'atmosfera, proteggendo gli esseri viventi da radiazioni dannose.
Radiazione Diffusa
Il 25% delle radiazioni che penetrano nell'atmosfera è diffuso dai gas (14%) e dalle nuvole (11%), contribuendo al fenomeno della diffusione della luce, che rende il cielo azzurro.
Albedo
L'albedo è la frazione di radiazione solare riflessa dalla superficie terrestre. Varia in base all'inclinazione dei raggi solari, alla copertura nuvolosa e alle caratteristiche della superficie terrestre.
Superfici come i ghiacciai hanno un elevato potere riflettente e quindi un albedo elevato, mentre le rocce scure hanno un albedo basso.
Trasformazione in Energia termica
La maggior parte delle radiazioni che giungono al suolo si trasforma in energia termica, riscaldando oceani e mari e contribuendo all'evaporazione e al ciclo dell'acqua.
Solo l'1% dell'energia solare è utilizzato dagli organismi autotrofi per la foto-sintesi, creando nuova biomassa.
Temperatura dell'aria:
La temperatura diminuisce con l'altitudine (6°C ogni 1000 metri) e con la distanza dall'Equatore.
La distribuzione delle terre emerse e delle masse d'acqua influenza la temperatura: l'acqua si riscalda e si raffredda più lentamente rispetto al suolo.
Distribuzione delle terre emerse e delle masse d'acqua:
Il suolo e l'acqua hanno comportamenti termici diversi. L'acqua, con il suo elevato calore specifico, si riscalda e si raffredda più lentamente rispetto al suolo.
Durante i mesi caldi, le zone costiere risultano più fresche rispetto all'entro-terra, mentre nei mesi freddi, le località marine registrano temperature superiori rispetto alle zone interne
Latitudine:
La temperatura dell'aria diminuisce con l'aumentare della distanza dall'Equatore. L'angolo di incidenza dei raggi solari varia con la latitudine, influenzando la quantità di energia assorbita e rilasciata dal suolo.
Gradiente termico verticale:
La temperatura dell'aria diminuisce con l'altitudine a un ritmo di circa 6 °C ogni 1000 metri. Questo fenomeno è noto come gradiente termico verticale.
Copertura vegetale
:
La presenza di vegetazione influenza la temperatura dell'aria. Gli alberi assorbono energia solare per la fotosintesi, impedendo che raggiunga il suolo e contribuendo a regolare la temperatura
Variazioni termiche giornaliere:
La temperatura dell'aria varia durante il giorno, raggiungendo il massimo in-torno alle due del pomeriggio e il minimo intorno all'alba. Questo è dovuto al ciclo di riscaldamento e raffreddamento del suolo.
Escursione Termica
L'escursione termica diurna è la differenza tra la temperatura massima e mi-nima registrate in un giorno. È massima con cielo sereno e aria secca, e ridotta con cielo coperto e aria umida
L'escursione termica annua è la differenza tra la temperatura media del mese più caldo e quella del mese più freddo
Media delle temperature:
La media tra la temperatura massima e minima può essere riferita a una giornata (media giornaliera), a un mese (media mensile) o a un anno (media annua). Le carte delle isoterme rappresentano le temperature medie.
Variazioni termiche:
L'escursione termica è la differenza tra le temperature massime e minime registrate.
Variazioni termiche annuali:
Massima temp. : luglio o agosto (emisfero boreale).
Minima temperatura: gennaio o febbraio (emisfero boreale).
Escursione termica annua:
differenza tra temperatura media del mese più caldo e quella del mese più freddo.
Fattori che influenzano la temperatura dell'aria:
Altitudine: temperatura diminuisce di 6 °C ogni 1000 metri.
Latitudine: temperatura diminuisce con l'aumentare della distanza dall'Equatore.
Distribuzione delle terre emerse e delle masse d'acqua:
Acqua: si riscalda e si raffredda più lentamente rispetto al suolo.
Zone costiere: più fresche in estate e più calde in inverno rispetto alle zone in-terne
Copertura vegetale: influenza la temperatura riflettendo luce e assorbendo energia solare
Variazioni termiche giornaliere:
Massima temp. : intorno alle 14:00.
Minima temp. : intorno all'alba.
.
Escursione termica diurna:
differenza tra temperatura massima e minima di un giorno
Massima: cielo sereno e aria secca.
Minima: cielo coperto e aria umida
Gas serra:
I gas serra, come il vapore acqueo, il diossido di carbonio, il metano e gli ossidi di azoto, trattengono la radiazione infrarossa emessa dalla Terra, contribuendo a mantenere la temperatura media globale.
Principali componenti:
vapore acqueo, diossido di carbonio (CO₂), metano (CH₄), ossidi di azoto (NOₓ).
Funzione:
regolano la temperatura sulla Terra trattenendo la radiazione infrarossa emessa dal suolo.
Effetto serra:
fenomeno naturale che mantiene la temperatura media annua globale dell'aria nella bassa troposfera a circa 15 °C.
Senza gas serra:
temperatura media della superficie terrestre sarebbe di -18 °C, troppo bassa per la vita.
Concentrazione naturale:
mantenuta inalterata per migliaia di anni grazie ai pro-cessi naturali di riciclaggio di carbonio, azoto e acqua.
Aumento dei gas serra:
Cause:
attività umane (industria, centrali termoelettriche, riscaldamenti, automobili, allevamenti intensivi).
Dati storici
: concentrazione di CO₂ aumentata da 315 ppm nel 1955 a 410 ppm nell'aprile 2018.
Proiezioni future:
se le emissioni continuano, la concentrazione di CO₂ potrebbe raddoppiare entro il 2100 rispetto ai livelli pre-industriali
Conseguenze
: aumento della temperatura media della Terra di circa 2-4 °C rispetto al 1990, cambiamenti climatici e fusione dei ghiacci polari.
Effetti dell'aumento dei gas serra:
Riscaldamento globale:
aumento della temperatura media terrestre.
Cambiamenti climatici:
alterazioni nei modelli meteorologici e climatici.
Fusione dei ghiacci
: riduzione delle calotte polari e aumento del livello del mare.
Polveri sottili:
Definizione:
particelle di materia sospese nell'aria con dimensioni inferiori a 10 µm.
Origine:
fenomeni naturali (eruzioni vulcaniche, incendi boschivi) e attività umane (fumo di legna, fumi industriali, scarichi delle automobili).
Effetti climatici:
Oscuramento globale (global dimming):
aumento della concentrazione delle polveri sottili porta a una diminuzione della temperatura della troposfera.
Eruzioni vulcaniche:
grandi eruzioni immettono materiali solidi nell'atmosfera che riflettono le radiazioni solari, raffreddando l'aria per anni.
Esempi storici:
Eruzione del Krakatoa
(1883): raffreddò gli strati bassi dell'atmosfera di qualche de-cimo di grado
Eruzione del Monte Pinatubo
(1991): abbassò le temperature a livello mondiale di circa 0.6 °C.
Effetti sulla salute:
Accumulo:
nei bronchi, negli alveoli polmonari o nel sangue
Danni:
provocano vari danni all'organismo, particolarmente per persone con malattie cardiovascolari o polmonari.
Rischio:
maggiore durante attività fisiche che aumentano il ritmo e la profondità del-la respirazione.
Classificazione:
PM10:
particelle con diametro inferiore a 10 µm, spesso oggetto di provvedimenti per ridurre la loro concentrazione.
PM2.5:
particelle con diametro inferiore a 2.5 µm, più pericolose per la salute perché possono raggiungere gli alveoli polmonari.
Pericolose
perché possono diminuire la temperatura della troposfera e rappresentano un rischio per la salute umana
Pressione atmosferica:
La pressione atmosferica varia con l'altitudine, la temperatura e l'umidità. È massima a livello del mare e diminuisce con l'aumentare della quota.
Strumenti di misura:
Barometro: misura la pressione atmosferica.
Barometro a
mercurio
: utilizza una colonnina di mercurio.
Barometro
metallico
: utilizza una capsula barometrica con pareti metalliche sottili e ondulate.
Definizione:
pressione esercitata dall'aria sulla superficie terrestre.
Unità di misura:
Atmosfera (atm): 1 atm = 760 mmHg (millimetri di mercurio).
Pascal (Pa): 1 Pa = pressione esercitata da 1 newton su 1 m².
Millibar (mbar) e ettopascal (hPa): 1 mbar = 100 Pa, 1 hPa = 100 Pa.
Variazioni della pressione atmosferica:
Temperatura:
L'aria calda pesa meno dell'aria fredda e esercita una pressione minore.
La densità dell'aria varia con la temperatura: particelle di aria calda si muovo-no più velocemente e sono più distanti tra loro.
Umidità:
L'aria umida è più leggera dell'aria secca perché il vapore acqueo è più leggero dell'azoto e dell'ossigeno.
La colonna di aria umida pesa meno e esercita una pressione minore rispetto all'aria secca.
Altitudine:
La pressione atmosferica diminuisce con l'aumentare dell'altitudine.
A 2000 m di altezza, la pressione è inferiore di circa il 20% rispetto al livello del mare.
A 5000 m, la pressione è circa la metà di quella a livello del mare.
Aree cicloniche e anticicloniche:
Aree cicloniche:
zone di bassa pressione con aria calda e umida in risalita, associata a tempo brutto e umidità.
Aree anticicloniche
: zone di alta pressione con aria fredda e secca in discesa, associata a tempo bello e assenza di nuvole.
Meteorologia:
Carte del tempo:
rappresentano le isobare, linee che uniscono punti con la stessa pressione atmosferica.
Isobare
: indicano zone di alta pressione (A) e bassa pressione (B).