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Campo di Ricerca ATMOSFERA

L’Atmosfera Terrestre è definita un involucro di aria che circonda la Terra fino ad una quota alla quale sono ancora avvertibili le azioni elettromagnetiche e gravitazionali del nostro pianeta sulle particelle di gas. La scienza che studia le proprietà fisiche dell’atmosfera viene chiamata Aereonomia ed è divisa in varie discipline specializzate: la la Meteorologia, l’Aereologia, l’Elettricità Atmosferica, la Fisica Ionosferica, il Magnetismo Terrestre, la Fisica dei Raggi Cosmici, e l’Ottica Atmosferica. Il termine Aereonomia ebbe origine nel 1932, ma divenne ufficiale nel 1954 con la costituzione dell’Associazione Internazionale di Geomagnetismo ed Aereonomia (I.A.G.A.) come sezione dell’Unione Internazionale di Geofisica e Geodesia (I.U.G.G.) che nel 1951 suddivise l’Atmosfera in denominazioni, basandosi sulla temperatura, di seguito elencati:

La Troposfera è lo strato che inizia dal suolo e si spinge fino ad una quota compresa tra 3 e 12 Km alle altitudini temperate. Nelle zone tropicali sale fino a 17 Km; mentre al di sopra dei poli raggiunge appena i 3 Km. In questo strato più basso dell’Atmosfera, l’aria si muove sia in senso orizzontale, formando i venti, sia in senso verticale. Questo fenomeno causa il rimescolamento dell’aria ed è per questo motivo che lo strato viene chiamato Troposfera, ovvero: Zona dei Rivolgimenti. I movimenti verticali dell’aria provocano la formazione di nubi che danno luogo alle precipitazioni, dovute alla percentuale elevata di umidità dell’aria. Nella Troposfera la temperatura dell’aria decresce con la quota ed il ritmo di diminuzione dipende dalla latitudine e dalla stagione. Al limite superiore della Troposfera la temperatura dell’aria è vicina a -55°C. Un fenomeno spesso ricorrente nella Troposfera viene chiamato Effetto Serra che si genera quando l’umidità dell’aria troposferica e la presenza dell’anidride carbonica non impediscono alla radiazione solare di arrivare al suolo. Per cui, il suolo, riscaldato dal Sole, raggiunge una certa temperatura e può perdere energia irraggiando radiazione infrarossa. Però questa radiazione viene assorbita dal vapore acqueo e dall’anidride carbonica; ed ecco perché l’energia solare, giunta al suolo, ha difficoltà a tornare nello spazio, perchè intrappolata dal vapore acque e l’anidride carbonica, elevando la temperatura sulla Terra. A quanto sin qui riportato, occorre aggiungere il diverso andamento della temperatura in funzione della quota e le inversioni del gradiente verticale di temperatura, nonchè del gas atmosferico. Quindi, una volta determinati i confini di queste regioni, troviamo la Tropopausa che rappresenta lo stato di transazione, oltre il quale cessa il decremento termico e la temperatura è pari a 210°K (circa -63°C). Al di sopra della Tropopausa si estende la Stratosfera.

La Stratosfera è la zona che si estende fino a circa 60 Km di quota, nella quale manca il vapore d’acqua e la temperatura risale da -55°C. Fino a 0°C. Tale inversione ferma la salita delle correnti verticali della Troposfera, consentendo l’isolamento della Stratosfera. Intorno alla quota di 25 Km si trova uno strato in cui l’ossigeno dell’atmosfera è abbastanza denso per assorbire la radiazione ultravioletta del Sole e formare molecole di ozono, che è l’ossigeno triatomico. Va aggiunto che l’ozono è velenoso e, quindi, dannoso per la respirazione, ma non scende al suolo. La sua funzione è quella di assorbire completamente l’abbondante radiazione ultravioletta del Sole in maniera che non raggiunge il suolo dove renderebbe sterile ogni forma di vita. Per cui lo strato di Ozonosfera è una barriera di difesa per la biosfera, cioè lo strato più basso della Troposfera, nel quale sono distribuiti gli organismi viventi. Però la temperatura dell’aria nella Stratosfera non rimane stazionaria, in quanto ad altezze di 30 Km risale raggiungendo i massimi valori tra 50/60 Km. Successivamente la temperatura riprende a diminuire e, ad una quota di 80 Km, raggiunge circa 190°K (-83°C) ma ad altezze superiori ricomincia a crescere estendendosi tra 45/55 Km dove lo stato termico da 210°K della Tropopausa, passa a 273°K (0°C). Al di sopra di questa zona inizia la Mesosfera, nella quale la temperatura torna a decrescere con la quota, raggiungendo un minimo di 190°K (-83°C) ad un’altezza tra 75/85 Km e tale zona viene chiamata Mesopausa. Al di sopra della Mesopausa si estende la Termosfera, detta anche “strato caldo” nella quale si verifica un incremento termico che raggiunge un massimo di 1500°K (1773°C) ad una quota di circa 400/500 Km detta Termopausa. Poi, salendo di quota, fino ai limiti dell’atmosfera, troviamo la Esosfera. Tranne che la parte prossima al suolo, le temperature descritte non sono le ordinarie temperature meteorologiche, misurabili con i normali termometri, bensì temperature definite cinetiche; cioè quelle riscontrabili nella misurazione di densità mediante relazioni fornite dalla teoria cinetica dei gas che può essere spiegata anche con i complessi scambi energetici tra radiazione solare, gas atmosferici, e superficie terrestre nei bassi strati. Secondo l’andamento termico, abbiamo visto la suddivisione dell’Atmosfera,che circonda la Terra. Adesso spostiamo l’argomento sulla sua composizione chimica; cioè sul miscuglio di gas e vapori; distinguendo due zone: l’Omosfera e l’Etereosfera. Pertanto l’Omosfera va dal suolo all’incirca sino alla Mesopausa, per circa 80 Km in cui la composizione dell’atmosfera non varia sensibilmente. Mentre la zona sovrastante l’Etereosfera varia notevolmente nella composizione chimica. Invece dell’Ossigeno e dell’Azoto Molecolare vi è una prevalenza di Ossigeno ed Azoto Atomici sempre più ionizzati fino al confine dell’Etereosfera stessa, dove avremo un miscuglio di elettroni e protoni liberi aventi le caratteristiche della corona solare esterna. L’Etereosfera coincide all’incirca con quella regione dell’alta atmosfera chiamata Ionosfera.
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