Energia, meteo e clima
METEO ● 1 - Il tempo in una sfera
Il tempo meteorologico è uno stato dell’atmosfera, ovvero dell’aria che circonda la Terra e descrive ciò che accade al di fuori della tua casa, della tua scuola e di tutti gli altri luoghi chiusi dove sei abituato a trascorrere gran parte delle tue giornate. Anche quando non te ne accorgi, anche in una bella giornata di Sole, là fuori, in atmosfera, sta sempre succedendo qualcosa. Qualche volta è più facile rendertene conto: ad esempio, puoi sentire il vento che soffia sulle tue guance, puoi vedere le nuvole che si muovono disegnando nel cielo forme curiose, puoi ascoltare il rumore delle prime gocce di pioggia che annunciano l’arrivo di un temporale o appallottolare la neve depositata su un muretto per giocare con i tuoi amici.
Cosa c’è nell’aria?
L’atmosfera è un involucro gassoso molto sottile che avvolge il nostro Pianeta, costituito da una miscela di gas, due dei quali, l’azoto (78%) e l’ossigeno (21%), da soli rappresentano circa il 99% della massa totale, mentre il vapore acqueo, l’anidride carbonica ed una serie di gas minori, presenti in piccolissime quantità, ne compongono il restante 1%.
Essendo un corpo aeriforme, l’atmosfera tenderebbe ad espandersi, occupando l’infinito spazio a sua disposizione, se non fosse trattenuta in prossimità della superficie terrestre per effetto della forza di gravità.
Per fortuna! Perché senza l’atmosfera, efficace barriera protettiva nei confronti dei raggi solari e, come scopriremo tra poco, capace di trattenere calore in prossimità della superficie terrestre, sul nostro Pianeta non potrebbe esserci vita.
Sotto pressione!
Anche se non la puoi vedere, l’aria ha un peso. E che peso! La pressione atmosferica rappresenta proprio il peso di una colonna di aria alta quanto l’atmosfera che si estende per molti km sopra la tua testa. Benché si tratti di un valore elevatissimo – pensa che quella che il tuo corpo sopporta è pari all’incirca a 1750 kg! – tu non lo percepisci poiché essa agisce allo stesso modo in tutte le direzioni ed è compensata da una pressione identica esercitata verso l’esterno dall’aria che si trova all’interno del tuo corpo.
Sulla superficie terrestre vi sono zone in cui la pressione è maggiore (alta pressione) ed altre in cui è minore (bassa pressione). Per le proprietà dei gas, l’aria tende a muoversi dalle aree di alta pressione, chiamate anticicloni, verso quelle di bassa pressione, dette cicloni o depressioni.
Il valore della pressione atmosferica è un’informazione molto utile per prevedere il tempo del giorno successivo: un aumento della pressione è in genere segnale di bel tempo, mentre un calo annuncia più spesso l’arrivo di un peggioramento.
Una serra di vita
Hai mai provato a sollevare il finestrino aperto di un’auto mentre stai viaggiando al suo interno in una giornata di sole? Che cosa accade? Nel giro di breve tempo la temperatura nella macchina aumenta sensibilmente. Il vetro lascia infatti filtrare i raggi solari, ma non permette all’aria esterna, più fresca, di entrare. Proprio come il finestrino dell’auto, l’atmosfera lascia passare una parte dei raggi solari che così raggiungono la superficie terrestre, riscaldandola, ma trattiene invece il calore a sua volta emesso dalla Terra sotto forma di radiazione infrarossa. Questo effetto, assolutamente naturale, è dovuto ad alcuni gas chiamati ‘gas serra’ presenti in atmosfera, in particolare anidride carbonica e metano ed è ciò che ha permesso alla vita di svilupparsi sulla Terra. Pensa che, in sua assenza, la temperatura media sulla superficie del globo sarebbe di -18°C! Ma perché allora spesso si sente parlare dell’effetto serra come di un problema? Lo scoprirai andando avanti con la lettura...
Che caldo fa?
Come ben sai, nel corso del suo moto di rivoluzione annuale intorno al Sole, il nostro Pianeta compie anche giornalmente una rotazione intorno al proprio asse, che determina l’alternarsi del giorno e della notte. Tuttavia, l’asse intorno a cui la Terra ruota non è dritto, ma inclinato e questo spiega il fenomeno delle stagioni. Quando il Polo Nord è leggermente “proteso” verso il Sole, l’emisfero settentrionale riceve più energia solare e dunque più calore: ecco perché mentre tu prepari le valige per le vacanze estive, nell’emisfero sud qualcun’altro sta indossando sciarpa e cappello per uscire di casa; l’esatto opposto accadrà sei mesi dopo.
Oltre che dall’alternarsi del giorno e della notte e delle stagioni, la quantità di calore che ogni luogo del nostro Pianeta riceve dal Sole dipende anche dalla latitudine, ovvero dalla sua posizione rispetto ai poli e all’equatore.
Più ci sia avvicina ai poli, più i raggi del Sole sono obliqui rispetto alla superficie terrestre e dunque quest’ultima viene riscaldata in misura minore, mentre più ci si avvicina all’equatore, più i raggi solari sono perpendicolari alla Terra e quindi efficaci nel riscaldarla.
Veloce come il vento
L’unica occasione in cui puoi accorgerti della presenza dell’aria è quando si muove, ovvero quando c’è vento. Il vento lo puoi vedere mentre piega i fili d’erba di un prato, udire nel suo sibilare tra le fronde degli alberi, percepire nella fatica con cui pedali in bicicletta in direzione contraria alle sue folate. Il vento è generato da una differenza di pressione tra due punti diversi della superficie terrestre, a sua volta conseguenza di una differenza di temperatura (ricordi l’esempio della tenda della doccia?). Cambiamenti di velocità e direzione del vento sono importanti indicatori di una variazione delle condizioni del tempo ed è per questo che vengono osservati molto da vicino dai meteorologi.
Da oltre 200 anni, la velocità del vento viene valutata secondo la Scala Beaufort, creata nel 1806 dall’ammiraglio inglese Sir Francis Beaufort sulla base del numero di vele spiegate dalle sue navi da guerra nelle diverse circostanze. La direzione, nell’area mediterranea, viene invece definita sulla base della Rosa dei venti, una specie di stella derivata dall’antica Grecia e immaginata posta in corrispondenza dell’isola di Zante, al centro del mar Ionio. La provenienza di un vento rispetto a questo punto è ciò che consente di attribuirgli un nome.
Vapore... azione!
Se pensi all’acqua, le prime immagini che probabilmente la tua mente visualizza sono quelle di un torrente di montagna, del rubinetto della tua cucina o di una bottiglia sul tavolo da pranzo. In realtà, in natura, l’acqua è presente pressoché ovunque nei tre diversi stati della materia, tra i quali passa attraverso una serie di trasformazioni, che ne costituiscono un ciclo.
In atmosfera l’acqua, nella forma invisibile di gas, arriva tramite i processi di evaporazione dalle superfici terrestre ed oceanica e di respirazione delle piante. Salendo in atmosfera, il vapore acqueo incontra temperature via via più fredde e, per effetto di queste, in presenza di piccole particelle di impurità, passa allo stato liquido o solido sotto forma di minuscole goccioline o cristallini di ghiaccio, che possono aggregarsi a formare le nuvole.
Le nubi sono costituite da miliardi di goccioline e cristalli, così piccoli e leggeri da poter restare sospesi in aria senza cadere; se il loro numero continua ad aumentare, le nubi divengono però troppo pesanti, finendo col riversare verso terra il loro contenuto. A quel punto... non resta che aprire l’ombrello!
E se la condensazione del vapore acqueo, a causa delle basse temperature, avviene in prossimità del suolo, immagini cosa possa accadere? La nube che si genera non sarà in questo caso “sospesa” in atmosfera, ma a diretto contatto con la superficie terrestre... si è formata la nebbia!
