01. Cosa è l'atmosfera

Il globo terrestre è circondato da un involucro gassoso, chiamato atmosfera, costituito da un miscuglio di componenti allo stato aeriforme che, per la peculiarità del loro stato di aggregazione, tendono ad espandersi in tutto lo spazio. A tale naturale espansione si oppone la forza di gravità terrestre che, attirando le particelle verso terra, non solo pone un limite all'indefinito espandersi dell'atmosfera ma fa anche sì che in questo involucro aeriforme gli strati superiori gravitino su quelli inferiori, che pertanto risultano più compressi e più densi (Fig. 1a ed 1b)

• • Fig. 1 Pressione (a) e densità (b) dell'atmosfera in funzione della quota. [Nota: 1000 piedi (feet) corrispondono a 304,8 metri]

Inoltre l'atmosfera, come peraltro tutti i corpi distribuiti sulla superficie terrestre, è sottoposta ad una forza centrifuga avente direzione normale all'asse di rotazione terrestre e verso rivolto verso l'esterno (Fig. 2). Ne risulta che l'atmosfera terrestre ha la forma di un ellissoide, con l'asse minore parallelo all'asse di rotazione terrestre. Lo spessore dell'atmosfera diminuisce dall'equatore ai poli. Quando non diversamente specificato, le proprietà dell'atmosfera si riferiscono alla latitudine di 45°, dove si ha uno spessore medio dell'atmosfera.

Il limite superiore, o esterno, dell'atmosfera è una zona in cui le particelle hanno una velocità pari alla velocità di fuga: oltre tale zona, le particelle sono libere di muoversi nello spazio interplanetario.

• • Fig. 2. Grazie alla forza di gravità (in prima approssimazione uguale in ogni punto della Terra) l’atmosfera è “trattenuta” vicino alla Terra senza disperdersi nello spazio, mentre a causa della forza centrifuga l’atmosfera non è una sfera perfetta che racchiude la Terra (come invece sarebbe senza questa seconda forza), ma è più sottile ai poli e più spessa all’equatore. L'immagine è semplificativa e volutamente esagerata.

La temperatura dell'atmosfera varia alle diverse quote (Fig. 3). Queste variazioni influiscono anche sulla composizione chimica dell'atmosfera, e sono la base per la suddivisione dell'atmosfera in diversi livelli.