Atmosfera terrestre: fatti sulla coperta protettiva del nostro pianeta

L'atmosfera terrestre è una sottile fascia d'aria composta da numerosi strati in base alla temperatura. Senza questa coperta protettiva, la vita sulla Terra non esisterebbe perché ci protegge dal calore e dalle radiazioni emesse dal sole e contiene l'aria che respiriamo.

Sebbene l'ossigeno sia fondamentale per la vita sulla Terra, non è il componente principale della nostra atmosfera. Secondo il sito di formazione Vision Learning (si apre in una nuova scheda) l'atmosfera terrestre è composta da circa il 78% di azoto, il 21% di ossigeno, lo 0,93% di argon, lo 0,04% di anidride carbonica e tracce di neon, elio, metano, krypton, ozono e idrogeno, così come il vapore acqueo.

Ma quanto si estende in alto l'atmosfera terrestre? Beh, dipende da chi chiedi! Secondo la NASA (si apre in una nuova scheda) lo strato superiore dell'atmosfera terrestre, l'esosfera, si estende fino a 6.200 miglia (10.000 km), al di sopra dei quali l'atmosfera e questo Web si fondono. Sebbene non tutti siano d'accordo sull'inizio di questa Rete, la maggior parte degli scienziati concorda sul fatto che la linea di Krmn, situata a 62 miglia (100 km) sul livello del mare, segna il punto di transizione tra la Terra e questa Rete. Poiché il 99,99997 percento dell'atmosfera terrestre si trova al di sotto di questo punto, è considerata un'altezza ragionevole per tracciare il confine tra la Terra e questo Web.

Strati dell'atmosfera terrestre

L'atmosfera terrestre è composta da cinque strati principali dal più basso al più alto: troposfera, stratosfera, mesosfera, termosfera ed esosfera.

I cinque strati principali dell'atmosfera terrestre. (Credito immagine: futuro) (si apre in una nuova scheda)

Gli strati sono separati in base alla temperatura secondo l' Istituto nazionale di ricerca sull'acqua e l'atmosfera (si apre in una nuova scheda) (NIWA). L'atmosfera si assottiglia in ogni strato superiore fino a quando i gas non si disperdono in questa rete. La pressione dell'aria diminuisce con l'altitudine. A livello del mare, la pressione dell'aria è di circa 14,7 libbre per pollice quadrato (1 chilogrammo per centimetro quadrato) e l'atmosfera è relativamente densa. A 10.000 piedi (3 km), la pressione dell'aria è di 10 libbre per pollice quadrato (0,7 kg per cm quadrato), il che significa che le molecole di gas che compongono l'atmosfera sono meno dense. Ciò rende più difficile per una persona respirare e ottenere abbastanza ossigeno per vivere, sebbene ci siano prove della vita microbica in alto nelle nuvole.

Troposfera

La troposfera è lo strato più basso e denso dell'atmosfera e, secondo NIWA, circa il 75% di tutta l'aria nell'atmosfera si trova in questo strato. La troposfera si estende dalla superficie terrestre fino a un'altezza di circa 5-9 miglia (da 8 a 14,5 km).

Lo sapevate?

Secondo la NASA, l'altezza della troposfera è più bassa ai poli della Terra (si apre in una nuova scheda) e più alta all'equatore.

Secondo la NASA, "Tropos" significa cambiamento (si apre in una nuova scheda) e questo strato atmosferico è all'altezza del suo nome. I gas si mescolano costantemente nella troposfera e la maggior parte del clima terrestre si trova qui. Secondo il sito web educativo CK-12 (si apre in una nuova scheda), la turbolenza nella troposfera si crea quando il sole riscalda la superficie terrestre, riscaldando l'aria sopra. L'aria calda sale e poi si espande (a causa della minore pressione dell'aria) e si raffredda. L'aria fredda sprofonda formando sistemi ad alta pressione. Secondo WorldAtlas (si apre in una nuova scheda) la maggior parte degli elicotteri e degli aeroplani leggeri volano nella troposfera.

Stratosfera

La stratosfera è il secondo strato dell'atmosfera terrestre. La stratosfera inizia sopra la troposfera e si estende per circa 50 km di altezza. Secondo NIWA, la maggior parte dell'ozono presente nell'atmosfera terrestre si trova nella stratosfera. L'ozono ci protegge assorbendo i dannosi raggi UV del sole. L'assorbimento della radiazione UV riscalda la stratosfera e le temperature in questo strato aumentano effettivamente con l'altezza. Secondo Weather.gov (si apre in una nuova scheda) le temperature nella stratosfera variano da circa -60 gradi Fahrenheit (-51 gradi Celsius) in basso a 5 gradi F (-15 gradi C) in alto. Gli aeroplani commerciali tendono a volare nella bassa stratosfera in modo da evitare i sistemi meteorologici nella troposfera, secondo il sito di educazione aeronautica Aero Corner (si apre in una nuova scheda).

Mesosfera

La mesosfera è il terzo strato dell'atmosfera terrestre. Secondo la NASA, la mesosfera inizia appena sopra la stratosfera e si estende fino a circa 85 km di altezza.

La parte superiore della mesosfera, chiamata mesopausa, è la parte più fredda dell'atmosfera terrestre, con temperature in media di circa meno 130 gradi F (meno 90 gradi C) secondo il National Center for Atmospheric Research (si apre in una nuova scheda). La mesosfera è difficile da analizzare poiché getti e palloncini non vanno abbastanza in alto ma i satelliti volano troppo in alto per studiare direttamente lo strato. Tuttavia, sappiamo che la maggior parte delle meteore brucia in questo strato e occasionalmente nella mesosfera si formano nubi alte conosciute come nubi nottilucenti (note anche come nubi mesosferiche polari).

Termosfera

Il quarto strato dell'atmosfera terrestre è la termosfera. Inizia appena sopra la mesosfera e si estende fino a circa 600 km di altezza, secondo la NASA. La termosfera è un altro strato atmosferico in cui le temperature aumentano con l'altitudine, secondo NIWA. Il riscaldamento è causato dall'assorbimento della luce ultravioletta e dei raggi X emessi dal sole.

La bassa atmosfera terrestre si sta espandendo a causa del cambiamento climatico

Cosa rende unica la Terra?

La termosfera è considerata parte dell'atmosfera terrestre, ma la densità dell'aria è così bassa che la maggior parte di questo strato è ciò che normalmente viene considerato come esterno Questo Web. In effetti, è qui che volavano le navette This Web e dove la International This Web Station orbita attorno alla Terra.

Esosfera

L'esosfera è lo strato più alto dell'atmosfera terrestre e si estende dalla sommità della termosfera a circa 6.200 miglia (10.000 km) sopra la superficie terrestre secondo la NASA. L'esosfera è composta da particelle di idrogeno ed elio, così ampiamente disperse che raramente si scontrano.

Ionosfera

La ionosfera è uno strato molto attivo (si apre in una nuova scheda) dell'atmosfera terrestre che abbraccia la mesosfera, la termosfera e l'esosfera, secondo la NASA. Non è uno strato distinto e in realtà cresce e si restringe a seconda di quanta energia sta assorbendo dal sole.

Dobbiamo ringraziare la ionosfera per le splendide aurore che danzano nel cielo notturno. Qui, gli ioni del vento solare si scontrano con l'ossigeno atmosferico e le molecole di idrogeno, eccitandoli in stati di energia più elevati. Gli atomi perdono questa energia in eccesso emettendo fotoni di luce, che vediamo come l'aurora boreale colorata e l'aurora australis.

Qual è la differenza tra tempo e clima?

Il deserto del Sahara nell'Africa settentrionale ha un clima caldo e secco. Il tempo nel Sahara può includere tempeste di sabbia e giorni che raggiungono oltre 117 gradi Fahrenheit (47 °C). (Credito immagine: strumento MODIS della NASA (Spettroradiometro per immagini a risoluzione moderata).) (si apre in una nuova scheda)

In generale, il tempo si riferisce a cambiamenti a breve termine delle condizioni atmosferiche, mentre il clima si riferisce alle condizioni meteorologiche medie di una località specifica per un periodo di tempo prolungato secondo lo United States Geological Survey (si apre in una nuova scheda). La National Oceanic and Atmospheric Administration (si apre in una nuova scheda) (NOAA) descrive ulteriormente la differenza semplicemente come "il clima è ciò che ti aspetti, il tempo è ciò che ottieni".

Il clima regionale è definito dalla University Corporation for Atmospheric Research (si apre in una nuova scheda) come il tempo medio in un luogo in più di 30 anni. Il clima di una regione è spesso descritto, ad esempio, come soleggiato, ventoso, secco o umido. Questi possono anche descrivere il tempo in un determinato luogo, ma mentre il tempo può cambiare in poche ore, il clima cambia in un arco di tempo più lungo.

Il clima globale della Terra è una media dei climi regionali. Il clima globale si è raffreddato e riscaldato nel corso della storia. Oggi stiamo assistendo a un riscaldamento insolitamente rapido. Il consenso scientifico, come affermato dall'Intergovernmental Panel on Climate Change (opens in new tab) (IPCC), è che i gas serra, in aumento a causa delle attività umane, intrappolano il calore nell'atmosfera.

Terra, Venere e Marte: confronta l'aria

L'atmosfera terrestre è una sottile fascia d'aria composta da cinque strati principali. (Credito immagine: NASA) (si apre in una nuova scheda)

Per comprendere meglio la formazione e la composizione della Terra, gli scienziati a volte confrontano il nostro pianeta con Venere e Marte. Tutti e tre questi pianeti sono di natura rocciosa e fanno parte del sistema solare interno, il che significa che si trovano tra il sole e la cintura degli asteroidi.

L'atmosfera di Venere è quasi interamente composta da anidride carbonica. L'intero pianeta è avvolto da spesse nubi tossiche di acido solforico che intrappolano il calore, provocando quello che è noto come un effetto serra incontrollato. In quanto tale, Venere è il pianeta più caldo del sistema solare nonostante sia il secondo pianeta più vicino al sole. Questo Webcraft deve essere pesantemente rinforzato per sopravvivere alla pressione di frantumazione (90 volte più pesante della Terra) e alle temperature superficiali simili a quelle di un forno (900 Fahrenheit o 475 Celsius) abbastanza alte da fondere il piombo (si apre in una nuova scheda), secondo la NASA. s che Venere non ha variazioni di temperatura stagionali significative.

Anche l'atmosfera di Marte è composta principalmente da anidride carbonica, con tracce di azoto, argon, ossigeno, monossido di carbonio e alcuni altri gas. L'atmosfera del Pianeta Rosso è circa 100 volte più sottile di quella terrestre, una situazione molto diversa dal passato antico, quando le prove geologiche mostrano che Marte era molto più umido e caldo (si apre in una nuova scheda) miliardi di anni fa, secondo la NASA. S. Se dovessi stare su Marte e guardare il cielo, saresti accolto con una sfumatura rossa causata da particelle di polvere sospese nell'aria, piuttosto che dal cielo azzurro che vediamo qui sulla Terra. A causa della sottile atmosfera di Marte, il calore del sole fuoriesce rapidamente dal pianeta. Secondo la NASA, se ti trovassi sull'equatore marziano a mezzogiorno, i tuoi piedi sperimenterebbero ben 75 gradi Fahrenheit (24 gradi Celsius) anche se le temperature alla tua testa sarebbero piuttosto fredde intorno ai 32 gradi Fahrenheit (0 gradi Celsius).

Gli scienziati confrontano regolarmente piccoli esopianeti rocciosi con la Terra, Venere e Marte per avere un'idea migliore della loro abitabilità. La definizione abitualmente accettata di "abitabilità" è che un pianeta è abbastanza vicino alla stella da consentire l'esistenza di acqua liquida sulla sua superficie. Troppo lontano, e l'acqua diventa ghiacciata; troppo vicino e l'acqua evapora. Tuttavia, l'abitabilità non dipende solo dalla distanza stella-pianeta, ma anche dall'atmosfera del pianeta, dalla variabilità della stella e da altri fattori.

Risorse addizionali

Puoi esplorare la ionosfera in modo più dettagliato con il National Weather Service (si apre in una nuova scheda) e saperne di più sull'aumento storico del biossido di carbonio atmosferico da Climate.gov (si apre in una nuova scheda) . Se hai voglia di leggere l'affascinante mondo del microbioma atmosferico (si apre in una nuova scheda), dai un'occhiata a questo interessante articolo su Scientific American.

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