Introduzione
L'aria è un miscuglio di gas invisibile ma fondamentale per la vita, e l'atmosfera è il grande involucro gassoso che avvolge la Terra proteggendola e rendendola abitabile.
Quando respiriamo, ci muoviamo o sentiamo il vento sulla pelle, stiamo interagendo con l'aria, una sostanza che non vediamo ma che possiamo percepire in molti modi diversi. Anche se ci sembra leggera e quasi inesistente, l'aria ha un peso, occupa uno spazio e esercita una pressione sugli oggetti e sui nostri corpi. Studiare l'aria significa capire di cosa è fatta, come si comporta e in che modo forma quello strato protettivo che chiamiamo atmosfera. Senza questo involucro gassoso, la Terra sarebbe un pianeta freddo, esposto alle radiazioni nocive del Sole e privo di vita come la conosciamo.
La composizione e le proprietà dell'aria
L'aria è un miscuglio di gas, cioè non è una sostanza unica ma un insieme di componenti diversi che restano mescolati senza reagire tra loro. La parte più abbondante è l'azoto, che costituisce circa il 78% del volume, seguito dall'ossigeno con circa il 21%, mentre il restante 1% è formato da gas in piccola quantità come l'argon, l'anidride carbonica, il vapore acqueo e altri gas rari. L'ossigeno è il gas indispensabile per la respirazione degli esseri viventi e per la combustione, mentre l'anidride carbonica viene utilizzata dalle piante per la fotosintesi clorofilliana. Anche se ai nostri occhi appare vuota, l'aria possiede caratteristiche fisiche misurabili: ha una massa, occupa un volume ed è comprimibile, cioè può essere schiacciata in uno spazio più piccolo.
Una proprietà particolarmente importante è la pressione, cioè la forza che l'aria esercita su ogni superficie a causa del peso degli strati gassosi sovrastanti. Al livello del mare la pressione atmosferica vale circa 1013 ettopascal e diminuisce man mano che si sale in altitudine, perché sopra di noi resta una colonna d'aria sempre più piccola. Un esempio concreto si osserva quando saliamo rapidamente in montagna in funivia: le orecchie si tappano perché la pressione esterna cala e quella interna del nostro orecchio deve riequilibrarsi. L'aria, inoltre, si dilata quando viene riscaldata diventando più leggera, e si contrae quando si raffredda diventando più densa, un comportamento che è alla base di molti fenomeni meteorologici.
La struttura dell'atmosfera
L'atmosfera è organizzata in cinque strati sovrapposti che si distinguono per temperatura, composizione e fenomeni che vi avvengono. Lo strato più basso, a contatto con la superficie terrestre, è la troposfera e si estende fino a circa 12 chilometri di quota: qui si concentra quasi tutto il vapore acqueo e si formano le nuvole, le piogge, i temporali e i venti. Sopra si trova la stratosfera, fino a circa 50 chilometri, che contiene lo strato di ozono capace di assorbire la maggior parte dei raggi ultravioletti dannosi provenienti dal Sole. Più in alto si susseguono la mesosfera, dove bruciano la maggior parte dei meteoroidi creando le scie luminose chiamate stelle cadenti, la termosfera, caratterizzata da temperature molto elevate e dalle aurore polari, e infine l'esosfera, lo strato più esterno e rarefatto che si confonde gradualmente con lo spazio.
Ogni strato svolge una funzione specifica nella protezione del pianeta e nel mantenimento delle condizioni adatte alla vita. La troposfera regola il clima e permette il ciclo dell'acqua, la stratosfera filtra le radiazioni pericolose, mentre gli strati superiori bloccano le particelle cosmiche e i piccoli corpi celesti. Inoltre, l'atmosfera agisce come una coperta termica: trattiene parte del calore solare grazie all'effetto serra naturale, evitando che durante la notte le temperature scendano troppo. Senza questo equilibrio delicato, la differenza di temperatura tra giorno e notte sarebbe enorme, come accade sulla Luna, dove l'assenza di atmosfera fa passare la superficie da oltre cento gradi positivi a meno di cento gradi sotto zero.
Ricorda
- L'aria è un miscuglio di gas formato principalmente da azoto (78%) e ossigeno (21%), e possiede massa, volume e pressione.
- La pressione atmosferica diminuisce con l'altitudine e l'aria si dilata con il caldo e si contrae con il freddo.
- L'atmosfera è divisa in cinque strati (troposfera, stratosfera, mesosfera, termosfera, esosfera) e protegge la Terra dalle radiazioni e dai meteoroidi.
Piccolo esercizio attivo: sul quaderno disegna una colonna verticale che rappresenti l'atmosfera, suddividila nei cinque strati indicando per ciascuno l'altezza approssimativa e scrivi accanto un fenomeno caratteristico che vi avviene (per esempio nuvole, ozono, stelle cadenti, aurore).