Conoscere l'aria

L'aria che respiriamo è costituita da un miscuglio di gas e di particelle solide e liquide. La sua composizione non è costante, infatti, può variare da luogo a luogo e nel corso del tempo. Se si prescinde dal vapore acqueo, dal pulviscolo atmosferico e da altri componenti variabili, si trova che la composizione dell’aria è praticamente costante. L'azoto e l'ossigeno, rispettivamente pari al 78% e al 21% in volume, sono i due componenti principali dell'atmosfera. L'azoto è un gas incolore, inodore e inerte, in quanto non partecipa ai processi vitali, a differenza dell'ossigeno, necessario per la respirazione degli esseri viventi. L'ossigeno non era in origine presente nell’atmosfera, si è, infatti, formato solo dopo la comparsa degli organismi fotosintetici 2,5 miliardi di anni fa.

Il restante 1% è costituito da:

• argon, pari allo 0,93% in volume, gas inerte come l'azoto;
• anidride carbonica (CO2), pari allo 0,04%, di origine naturale e antropogenica (ovvero generata dalle attività svolte dall'uomo, come ad esempio i processi di combustione), svolge un ruolo chiave nell’effetto serra;
• altri gas quali metano, neon, kripton, xenon, idrogeno, ed altri ancora, che nell'insieme costituiscono solo lo 0,03% in volume dell'atmosfera.

Il pulviscolo atmosferico

Il pulviscolo atmosferico è costituito da particelle microscopiche solide e liquide presenti in quantità ridotte e caratterizzate da dimensioni, caratteristiche fisiche e chimiche variabili. Il pulviscolo può essere di origine biologica, come pollini e spore, generalmente frutto dei processi biologici; di origine geologica (ad esempio il particolato proveniente dalle eruzioni vulcaniche o dai fenomeni di erosione); di origine umana, come le polveri sottili prodotte dai gas di scarico delle automobili.

Aria per la vita

L’atmosfera è una componente essenziale per la vita sulla Terra, poiché contiene l’ossigeno necessario alla respirazione degli organismi viventi. Inoltre, funziona da filtro delle radiazioni nocive provenienti dal Sole, riflettendole e impedendo loro di raggiungere il suolo, e consente alla superficie terrestre di mantenere una temperatura adatta alla vita di piante ed animali. L’atmosfera è anche la sede dei principali fenomeni meteorologici (vento, pioggia, neve, ecc.), che nel loro insieme costituiscono il clima.

Lo studio dell’atmosfera

I primi studi scientifici sulla composizione atmosferica iniziarono nel XVIII secolo. La natura dell’aria, infatti, è rimasta un mistero per molto tempo e solo dopo il 1770 Joseph Priestley (1733-1804), noto per i suoi studi pionieristici sull’atmosfera, dimostrò che l’aria contiene qualcosa di indispensabile per la vita degli animali, l’ossigeno, che verrà chiamato così da Lavoisier qualche anno dopo la sua scoperta. Priestley scoprì anche che gli animali e gli uomini “consumano aria” e che le piante riescono a rinnovarla e purificarla.

L'atmosfera (dal greco atmòs = vapore e sfaira = sfera) è un involucro di gas che circonda ogni corpo celeste dotato di un campo gravitazionale abbastanza intenso. L’atmosfera terrestre, sotto l'azione della gravità e della forza centrifuga dovuta alla rotazione terrestre, assume una forma sferoidale (pensate alla sagoma di un uovo), schiacciata ai poli e rigonfia all'Equatore.

In essa è possibile distinguere 5 strati (o sfere), concentrici con la Terra, caratterizzati da temperatura, proprietà chimiche e spessori diversi, e separati fra loro da fasce di passaggio chiamate pause. Partendo dalla superficie terrestre e andando verso l'alto si distinguono: la troposfera, la stratosfera, la mesosfera, la termosfera e l'esosfera.

Gli strati dell’atmosfera

La troposfera è il primo strato dell’atmosfera, quello in cui siamo immersi. La troposfera viene riscaldata dal calore proveniente dalla superficie della Terra e la sua temperatura diminuisce procedendo verso l’alto. Nella troposfera, l’aria è in continuo movimento ed è qui che avvengono i fenomeni atmosferici come il vento, la formazione delle nuvole, le precipitazioni, ecc. Subito sopra, ad un’altezza che varia tra gli 8 Km sopra i poli e i 18 Km sopra l’equatore, si trova la tropopausa, che segna il passaggio alla stratosfera.

Origine dell’atmosfera

L’atmosfera che circonda la Terra è ben diversa da quella presente sul nostro pianeta al momento della sua formazione, avvenuta 4 miliardi e mezzo di anni fa. L’origine dell’attuale atmosfera, così come quella dell’atmosfera di altri pianeti, è ancora ampio oggetto di dibattito da parte degli scienziati. Ciò che è certo è che l’attuale composizione dell’atmosfera terrestre è il risultato di una lunga evoluzione, iniziata al momento della formazione del pianeta Terra…

A cosa serve l’atmosfera

L’atmosfera protegge la Terra dalle radiazioni solari nocive e ne regola il riscaldamento da parte del Sole. La prima funzione è resa possibile dall’ozono presente nella stratosfera, la seconda funzione è opera di una miscela di gas, presenti in tutta l’atmosfera, detti “gas serra”. L’ozono che si accumula nella stratosfera (detto “ozono stratosferico”) è essenziale per la sopravvivenza della vita sulla Terra, poiché costituisce una sorta di schermo naturale per una parte delle radiazioni solari, invisibili all’uomo e collocate nella regione dell’ultravioletto (frequenza da 100 a 400 nm).