Bassa Atmosfera

Principi

L'effetto serra e la luce

L'energia necessaria per far funzionare il nostro pianeta viene dal Sole. Ma cosa succede alla luce solare durante il suo viaggio verso la Terra e cosa succede all'energia emessa dalla superfice della Terra quando torna indietro nello spazio?

L'atmosfera influenza la luce

Nella prima unità di questo capitolo abbiamo visto che l'aria è formata da diversi gas, particelle e da acqua che può essere presente sia allo stato gassoso che sotto forma di goccioline liquide. Durante una tempesta di polvere, quando il sole è appannato, o in un giorno piovoso, quando le nuvole coprono il cielo, è più scuro rispetto ad una giornata limpida senza nuvole. Ma non sono solo le particelle e le nuvole a determinare quanta luce arriva alla superfice della Terra, anche i gas presenti nell'aria influenzano la quantità di luce solare che raggiunge la superficie terrestre.

L'energia è bilanciata

La luce solare riscalda la superfice della Terra. In estate l'acqua del mare diventa più calda. Anche le strade diventano così calde che talvolta è impossibile camminarci a piedi nudi. Poichè la Terra non può immagazzinare questo calore in eterno, la Terra calda rimanda dell'energia nello spazio. La luce solare che colpisce la superfice della Terra è formata da radiazione ultravioletta ad alta energia e da radiazione visibile. L'energia emessa dalla superfice della Terra è nella regione dell'infrarosso, o ad "onda lunga", ed è meno energetica della luce solare.

• Dobbiamo imparare una regola importante:

Se la Terra non rispedisse indietro tutta l'energia che riceve dal Sole sarebbe accumulata sempre più energia e diventerebbe sempre più caldo. Ma questo non succede. L'energia è bilanciata. La radiazione deriva dal Sole. Chiamiamo questa radiazione luce (in giallo nell'immagine). La radiazione rispedita indietro dalla Terra è chiamata luce infrarossa o radiazione infrarossa (in rosso).

2. Cosa succede alla radiazione che proviene dal Sole? Autore: Elmar Uherek.

Cosa succede quando la radiazione solare entra nell'atmosfera?

Prima, guardiamo cosa succede alla luce solare.

1.  Il Sole è la fonte di tutta la radiazione ed energia che arriva sulla Terra dallo spazio.
2.  Parte della luce solare raggiunge la superfice della Terra - le foreste, gli oceani, i deserti, le savane, le città, il ghiaccio e la neve.
3.  La superfice della Terra non assorbe tutta la luce solare, ma riflette una certa parte di questa direttamente nello spazio.
4.  La riflessione non si verifica solo sulla superfice terrestre. Parte della luce è riflessa nello spazio dalle nuvole e dalle particelle presenti nell'aria.
5.  L'assorbimento della luce solare non si verifica solo in superfice. Anche le molecole di gas e le particelle presenti nell'aria assorbo luce solare.

La luce solare che raggiunge la Terra, riscalda la sua superfice. La Terra rispedisce questo calore nello spazio sotto forma di radiazione termica infrarossa.

Cosa succede a questa radiazione termica?

6.  La superfice calda della Terra è una fonte di radiazione termica infrarossa diretta nello spazio.
7.  Una parte di questa energia è utilizzata per far evaporare l'acqua (pensa ad un fornello elettrico -l'energia, sotto forma di elettricità è utilizzata per scaldare l'acqua e durante il processo parte dell'acqua viene trasformata in vapore)
8.  Una piccola frazione della radiazione infrarossa ritorna direttamente nello spazo.
9.  Le nuvole non riflettono solo la luce solare, ma assorbono e ri-emettono la radiazione termica proveniente dalla Terra. Un cielo nuvoloso mantiene la Terra calda come una coperta.
10. Le particelle e i gas presenti nell'aria assorbono la radiazione termica infrarossa. I gas sono chiamati gas serra. Intrappolano il calore vicino alla superficie terrestre.

Dobbiamo considerare tutti questi processi se vogliamo capire il nostro clima. Ma perchè lo chiamiamo effetto serra?

3. L'effetto serra - paragona l'interazione della luce in una serra con quello sulla Terra! Fonte originale: NOAA.

Il ruolo dell'effetto serra nell'atmosfera può essere paragonato al ruolo del vetro in una serra*. Il vetro lascia passare la luce solare e la luce riscalda il terreno e le piante presenti nella serra. Questi riemettono radiazioni termica. Quando questa radiazione termica colpisce il vetro, non lo attraverso come la luce solare, ma è assorbito dal vetro. Perciò il vetro si riscalda e questo calore ritorna nella serra che diventa più calda. I gas serra nell'atmosfera si comportano più o meno allo stesso modo. Lasciano passare la luce del sole, ma non lasciano uscire nello spazio la radiazione termica che proviene dalla Terra.

*Tuttavia, dobbiamo considerare che il vetro è un materiale solido e perciò una barriera reale per l'aria calda. Nell'atmosfera la situazione è diversa e quindi la serra non è un modello perfetto. 

La reazione dell'atmosfera all'aumento dell'effetto serra

Se l'effetto serra è amplificato perchè la quantità di gas serra nell'aria aumenta, il clima si adatterà di conseguenza. La temperatura media vicino al terreno aumenterà rispetto al sistema climatico naturale non alterato che avevamo più o meno prima che iniziasse l'era industriale. Ma nella stratosfera la temperatura diminuisce. 

A proposito di questa pagina:

Versione italiana: Laura Dini (traduttore) e Michela Maione (revisione linguistica)
Autore: Dr. Elmar Uherek - Max Planck Institute for Chemistry Mainz/Germany
revisione scientifica: Dr. Pascal Guyon - Max Planck Institute for Chemistry, Mainz/Germany
revisione didattica: Roland Bergmann + students, Velbert Comprehensive School, Germany
ultima pubblicazione: 2008-06-19