LO SPAZIO FISICO L'ATMOSFERA E I MECCANISMI DEL CLIMA Sulla Terra la vita ha potuto diffondersi e perpetuarsi fino a oggi perché ha trovato condizioni climatiche favorevoli, dovute alla presenza dell'atmosfera e alla posizione del pianeta rispetto al Sole. D'altra parte i fenomeni atmosferici e, soprattutto, i movimenti della Terra attorno alla sua stella sono anche alla base della grande varietà di climi che caratterizza il pianeta. L'ATMOSFERA Abbiamo già visto che l'atmosfera è l'involucro di gas, vapore e polveri che avvolge il nostro pianeta, e che ha uno spessore di circa 1000 chilometri. Nel complesso è costituita quasi completamente da due gas, azoto (78%) e ossigeno (21%), ma la loro distribuzione e la loro densità non sono omogenee. L'atmosfera si suddivide infatti in  sovrapposti, ciascuno con caratteristiche particolari. • I due strati più lontani dalla crosta terrestre, chiamati  e  , sono enormemente sviluppati in altezza (cominciano a circa 80 chilometri dal suolo e arrivano alla parte più esterna dell'atmosfera). Qui i gas sono scarsi e rarefatti. • La  va da circa 80 a circa 50 chilometri dal suolo. È composta da gas meno rarefatti rispetto agli strati superiori, ma anche da piccole quantità di cristalli di ghiaccio (le temperature infatti sono basse, fino a -90 °C). È attraversata da correnti che possono raggiungere elevate velocità. • Sotto la mesosfera si estende la  , spessa circa 30 chilometri: uno strato in cui l'aria è meno rarefatta, meno fredda e più calma. È molto ricca di  , un particolare tipo di ossigeno che ha l'importantissima funzione di filtrare i raggi ultravioletti provenienti dal Sole: se non ci fosse l'ozono, questi raggi distruggerebbero ogni forma di vita sulla Terra. • Lo strato di atmosfera più vicino alla crosta terrestre è chiamato  e ha uno spessore variabile: misura 6 chilometri in corrispondenza dei Poli ma quasi 20 chilometri all'Equatore. Nel punto più lontano dal suolo la temperatura è di -55 °C; scendendo verso la crosta terrestre aumenta di 6 °C a ogni chilometro. Anche la densità dell'aria aumenta via via che ci si avvicina al suolo. Questo è lo strato che ci riguarda più direttamente: si concentrano qui i tre quarti di tutta l'aria esistente, tutta l'umidità atmosferica e le nubi; qui avvengono i principali fenomeni climatici.   cinque strati   esosfera termosfera   mesosfera stratosfera ozono   troposfera L'importanza dell'atmosfera L'atmosfera è estremamente importante per la vita sulla Terra. In primo luogo infatti protegge la superficie del globo dalle  nocive o troppo intense, che altrimenti la brucerebbero. Inoltre contiene  , indispensabile agli organismi viventi. Infine ha un ruolo fondamentale nella  dell'intero pianeta: trattenendo il calore del Sole anche di notte, impedisce un rapido raffreddamento della crosta terrestre e mitiga l'escursione termica giornaliera. A differenza di quello che avviene per esempio sulla Luna, del tutto priva di un simile strato protettivo, dove si passa da massime diurne di 120 °C a minime notturne di -150 °C.   radiazioni solari ossigeno   regolazione delle temperature Aereo in crociera nella stratosfera. Gli strati dell'atmosfera IL SOLE E LA TERRA Il Sole irradia nello Spazio un'enorme quantità di  : in un solo secondo ne produce più di quanta ne abbiano consumata gli uomini in seimila anni di storia. I 150 milioni di chilometri che lo separano dalla Terra ci consentono di non bruciare, come avverrebbe su Mercurio o su Venere, dove la temperatura arriva a 480 °C, e di non congelare, come accadrebbe sui pianeti più lontani, come Urano o Nettuno, dove il freddo (sotto i -200 °C) rende solidi persino i gas. Sappiamo che le radiazioni solari vengono filtrate dall'atmosfera, e dunque solo in parte colpiscono direttamente la superficie terrestre. Inoltre i diversi luoghi della Terra non ricevono le radiazioni solari con la stessa  : la superficie terrestre è curva, quindi i raggi arrivano  soltanto sulla fascia equatoriale, mentre diventano via via più  verso i Poli. Quanto più un fascio di raggi arriva obliquo, maggiore è lo spessore di atmosfera che deve attraversare; in questo percorso si disperde su un'area più ampia e riscalda meno ciascun punto della superficie terrestre. Ecco perché la distribuzione dei climi è strettamente connessa con la  . energia intensità   perpendicolari   obliqui latitudine L'insolazione: cinque grandi fasce Se misuriamo l'insolazione, cioè la quantità di energia solare che raggiunge le diverse regioni della Terra nel corso dell'anno, scopriamo che il pianeta si divide in cinque fasce. • Una fascia ad  , compresa tra i due Tropici e divisa a metà dall'Equatore: in questa zona i raggi solari arrivano quasi perpendicolari alla superficie terrestre. • Due fasce a  , temperate, comprese fra i Tropici e i Circoli Polari. Più precisamente, una fascia temperata boreale, fra il Tropico del Cancro e il Circolo Polare Artico, e una zona temperata australe, fra il Tropico del Capricorno e il Circolo Polare Antartico. • Due fasce a  , oltre i due Circoli Polari, cioè la regione polare artica a nord del Circolo Polare Artico e la regione polare antartica a sud del Circolo Polare Antartico. In realtà anche all'interno di ciascuna fascia l'insolazione non mantiene sempre la stessa intensità. Varia infatti tra il dì e la notte, e in base alle stagioni. Soltanto nella fascia equatoriale non ci sono differenze stagionali significative. Nelle fasce a media insolazione le stagioni sono due o quattro e le differenze di insolazione da una all'altra sono evidenti. Nelle fasce a bassa insolazione, invece, la radiazione solare è quasi nulla durante l'inverno mentre è continua, ma debole, durante l'estate. Tutte queste variazioni dipendono dai movimenti compiuti dalla Terra. alta insolazione media insolazione bassa insolazione Inclinazione e intensità dei raggi solari. Al variare della latitudine cambia l'inclinazione,e quindi l'intensità, con cui i raggi del Sole colpiscono la superficie terrestre. Il dì e la notte: la rotazione terrestre La Terra ha una forma quasi sferica, leggermente schiacciata ai Poli e con un debole rigonfiamento in corrispondenza della fascia equatoriale. Immagina una retta che la attraversi tutta, passando per i due Poli: attorno a questa linea, chiamata  , il pianeta compie un movimento di  , cioè ruota su se stesso, compiendo un giro completo da ovest a est in circa 24 ore (per l'esattezza, 23 ore, 56 minuti e 4 secondi). In questo periodo, chiamato  , si alternano il  e la  . Infatti il Sole illumina solo una metà della Terra, lasciando in ombra la metà opposta. Grazie alla rotazione, nelle 24 ore del giorno un punto qualsiasi sulla superficie terrestre è illuminato dal Sole per un certo numero di ore (dì), mentre per il resto rimane in ombra (notte). asse terrestre rotazione giorno dì  notte La rotazione terrestre e l'alternanza tra notte e dì. I FUSI ORARI Mentre in alcuni punti della superficie terrestre è mattina, in altri è già pomeriggio e in altri ancora è notte: è evidente che questo rende difficili le comunicazioni a grande distanza. L'istituzione dell' risale alla fine del XIX secolo: la superficie della Terra venne convenzionalmente divisa in 24 spicchi, i cosiddetti "fusi orari". All'interno dello stesso fuso orario l'ora rimane la stessa a tutte le latitudini, mentre tra un fuso e l'altro c'è un'ora di differenza. Per calcolare la differenza di orario tra due punti della Terra, occorre contare i fusi orari che li separano e aggiungere questo numero all'ora del primo punto (se il secondo si trova a est rispetto a questo) o sottrarlo (se si trova a ovest). Per esempio, sia New York sia Bangkok sono separate da Roma da sei fusi orari. Rispetto a Roma, dove supponiamo siano le 11, New York si trova a ovest: saranno quindi le 5 della stessa mattina. Bangkok invece è a est: saranno quindi le 17. Osservando la tavola dei fusi orari, si può notare che spesso questi coincidono con i meridiani, ma in alcuni punti se ne discostano per seguire i confini amministrativi tra Stati o regioni.    ora internazionale Le stagioni: un fenomeno complesso Oltre che per l'alternanza tra il dì e la notte, la durata e l'intensità dell'insolazione variano in base alle stagioni, che più in generale scandiscono i ritmi terrestri. Il passaggio da una stagione all'altra è dovuto alla combinazione di due fattori: il e l' . moto di rivoluzione inclinazione dell'asse terrestre Come gli altri pianeti del Sistema Solare, la Terra non ruota solo su se stessa ma anche intorno al Sole, in senso antiorario. Durante questo movimento, chiamato "di rivoluzione", descrive un'orbita a forma di ellisse detta  : il tempo necessario per completarla è di 365 giorni, 6 ore, 9 minuti e 10 secondi, cioè circa un anno. L'eclittica e l'asse di rotazione della Terra non sono perpendicolari tra loro; quest'ultimo infatti è inclinato di circa 23° 27'. Durante il moto di rivoluzione, questa inclinazione "favorisce" per sei mesi l'emisfero boreale e per gli altri sei l'emisfero australe, esponendoli a turno in modo più diretto e prolungato ai raggi del Sole, che fanno alzare le temperature. Questa è la ragione per cui le stagioni sono invertite nei due emisferi. Quando infatti nell'emisfero boreale ci sono molte ore di luce durante il giorno e la temperatura si alza (e dunque è primavera o estate), nell'emisfero australe accade esattamente il contrario: ci sono poche ore di luce e le temperature si abbassano (e dunque è autunno o inverno). Sei mesi più tardi la situazione si inverte. La differenza tra i due emisferi è massima quando la Terra si trova nelle posizioni dell'eclittica chiamate  . Questo accade due volte all'anno, il 21 giugno e il 21 dicembre. Il  è il giorno di massima illuminazione nell'emisfero boreale, dove è detto solstizio d'estate, e di minima illuminazione nell'emisfero australe, dove è detto solstizio d'inverno; nella regione polare artica il sole è visibile per tutto il giorno (è il cosiddetto "Sole di mezzanotte"), mentre non sorge per nulla nella regione polare antartica ("notte polare"). Al contrario, il  è il giorno di minima illuminazione nell'emisfero boreale, dove è detto solstizio d'inverno, e di massima illuminazione nell'emisfero australe, dove è detto solstizio d'estate. eclittica solstizi   solstizio di giugno   solstizio di dicembre Quando la Terra si trova esattamente a metà tra i due solstizi, emisfero boreale ed emisfero australe sono esposti nello stesso modo ai raggi solari, e in tutti i punti della Terra il dì dura esattamente quanto la notte: 12 ore. Anche questo accade due volte all'anno, quando il pianeta raggiunge i punti dell'eclittica chiamati  : il 21 marzo e il 23 settembre, che coincidono con l'inizio delle stagioni intermedie (primavera o autunno a seconda dell'emisfero in cui ci si trova). equinozi   Dal dì alla notte. Una fascia di semioscurità, detta "circolo di illuminazione", separala metà illuminata della Terra da quella che si trova in ombra. Il passaggio dal dì alla notte è infatti reso graduale dall'atmosfera,che diffonde parte della luce solare anche quando questa non arriva direttamente sulla superficie terrestre. In particolari ore del giorno, quindi, il cielo è illuminato da una luce diffusa e indiretta, senza che il Sole sia visibile: l'alba (o aurora) e il tramonto. La rivoluzione terrestre e le stagioni. I CLIMI DELLA TERRA Le fasce di piovosità e i grandi climi del pianeta La latitudine e il livello di insolazione condizionano anche l'evaporazione dell'acqua e i movimenti delle masse d'aria all'interno dell'atmosfera. Determinano così l'andamento delle precipitazioni e la direzione dei venti su scala globale, tanto che il pianeta può essere diviso anche in fasce di piovosità. Queste ultime sono sette e non cinque, ma in buona parte si sovrappongono alle fasce di insolazione. E poiché venti e precipitazioni, insieme alle temperature, sono elementi determinanti per definire il clima, le fasce di piovosità coincidono in buona parte anche con le grandi fasce climatiche del pianeta. • La è la più esposta al Sole e la più  . Da qui si innalzano grandi masse di aria carica di vapore acqueo, che rendono il clima molto umido. Giunte ad alta quota, queste masse si raffreddano e scaricano piogge torrenziali, che favoriscono la crescita di estese foreste. Poi le correnti d'aria proseguono il loro percorso verso i Tropici, diventando progressivamente più secche. • Le due  , anch'esse  , sono quindi caratterizzate dal passaggio da un clima ancora umido a un clima arido e desertico. Non a caso i principali deserti del pianeta sono attraversati dai Tropici.     fascia equatoriale calda fasce tropicali calde • Nelle  , e cioè nelle due grandi zone a  , si alternano sereno e piogge. Le coste sono più umide dell'entroterra, che si fa via via più secco procedendo verso il centro dei continenti. Qui le grandi catene di montagne, bloccando del tutto i venti umidi, creano altre zone aride: i deserti freddi. • Nelle due  le precipitazioni sono scarsissime: il clima polare non è solo  ma anche molto secco. fasce alle medie latitudini clima temperato   fasce polari   freddo Nubi di vapore acqueo sopra la foresta, nella fascia equatoriale. La Valle della Morte in Namibia, presso il Tropico del Capricorno. L'arido territorio della Mongolia, nell'Asia Centrale. I ghiacci dell'Antartide. I CLIMI DI KÖPPEN La distribuzione del climi sulla Terra è più articolata e complessa rispetto alla suddivisione in grandi fasce che abbiamo descritto. L'altitudine, la distanza dal mare, le correnti oceaniche, la presenza o meno di vegetazione possono infatti determinare importanti variazioni sia delle precipitazioni sia delle temperature. Nella prima parte del XX secolo il geografo e climatologo Wladimir Köppen elaborò una "carta dei climi" precisa e ancora valida, che tiene conto delle temperature e delle precipitazioni effettivamente registrate in ogni regione del pianeta.  ATLANTE  ► pagina 10 A causa della differenza di temperatura tra le diverse fasce di insolazione, grandi masse d'aria si spostano, a bassa quota, dai Tropici all'Equatore (più caldo), mentre ad alta quota si spostano in direzione opposta, dall'Equatore ai Tropici. Le masse d'aria che a bassa quota si spostano dai Tropici all'Equatore danno origine a venti chiamati  . Sono venti costanti, che soffiano con regolarità verso l'Equatore per tutto l'anno. Il loro moto è deviato dalla rotazione terrestre: invece di seguire il percorso più diretto, secondo i meridiani, si inclinano verso ovest. Gli alisei sono venti regolari perché spirano soprattutto sul mare, senza incontrare ostacoli. In alcune zone del pianeta, però, la presenza e la particolare disposizione dei continenti ne altera l'andamento e le caratteristiche, creando venti tropicali stagionali: i  . Questi soffiano in molte regioni del pianeta, ma soprattutto nell'Oceano Indiano. I monsoni portano per sei mesi piogge intense, che permettono uno sviluppo rigoglioso della vegetazione, mentre per altri sei portano siccità. Da maggio a ottobre, il Sole riscalda la massa continentale dell'Asia mentre le acque dell'Oceano Indiano si riscaldano più lentamente. Sul continente l'aria asciutta e leggera sale verso l'alto e "libera" uno spazio che attira l'aria dell'oceano, fredda, pesante e carica di umidità: è il  , che porta precipitazioni molto abbondanti. Da novembre ad aprile, la situazione si inverte perché le regioni centrali dell'Asia si raffreddano molto più rapidamente delle acque dell'Oceano Indiano. Le masse d'aria asciutta dirette dalla terraferma verso il mare costituiscono il  , che porta la stagione secca in tutta la parte meridionale dell'Asia. Alisei e monsoni alisei monsoni monsone estivo monsone invernale Inondazioni causate dalle piogge monsoniche in India. LE PAROLE della geografia LATITUDINE • INSOLAZIONE • ROTAZIONE • RIVOLUZIONE • SOLSTIZIO • EQUINOZIO • CLIMA • VENTI • ALISEI • MONSONI Da quali strati è composta l'atmosfera? In che modo l'atmosfera protegge la Terra e la vita? Perché esiste l'alternanza tra dì e notte? E tra le stagioni? Quali sono le fasce di insolazione, quelle di piovosità e quelle climatiche?  Che relazioni hanno le une con le altre? Qual è la differenza tra alisei e monsoni?