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L'ATMOSFERA

 
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Inviato: Mer Feb 21, 2018 19:49 pm    Oggetto: Ads

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Emilio
Presidente MeteoSicilia
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Registrato: 09/12/05 20:59
Messaggi: 8202
Residenza: Catania-Galermo 300 msl

MessaggioInviato: Ven Mar 23, 2007 11:51 am    Oggetto: L'ATMOSFERA Rispondi citando

Composizione
L’atmosfera che circonda la Terra contiene, gas e altre particelle. Alcune componenti della stessa come il vapore acqueo e l’anidride carbonica, compiono il proprio ciclo anche attraverso le piante, i corsi d’acqua, amri ed oceani. Il principale gas dell’atmosfera è l’azoto (77%), seguito dall’ossigeno (21%), dall’argon (0.9%), vapore acqueo (0.3%), anidride carbonica (0.03%), e tracce di neon, elio, metano, idrogeno, kripton, xeno, ozono (O3), ossido di azoto, monossido di carbonio, ammonica, biossido di zolfo e solfuro di idrogeno.
L’atmosfera rende abitabile la Terra e, pur non avendo un limite superiore ben definito, è racchiusa per il 99% entro il limite di 100 km d’altezza dal suolo. Rimane comunque molto sottile rispetto alla grandezza della sfera terrestre; corrisponde un po’ come la buccia di una cipolla che racchiude lo stesso ortaggio.
L’atmosfera è per nomenclatura divisa in diversi strati, differenziati dalla composizione degli stessi gas
che si distribuiscono ad altezze e quindi a pressioni diverse.

La troposfera
La parola Troposfera deriva dal greco "Tropos" che significa variazione, proprio perché all'interno di questa sfera troviamo i maggiori valori di pressione e densità. La troposfera è anche il luogo della vita: tutte le piante e tutti gli esseri umani vivono in essa, utilizzando alcuni dei gas che la costituiscono. È anche lo strato in cui si verificano quasi tutti i fenomi meteo e contiene l'80% della massa gassosa totale e il 99% del vapore acqueo: l'aria della troposfera è riscaldata dalla superficie terrestre ed ha una temperatura media globale di 15°C al livello del mare, che diminuisce con l'altitudine (0,65°C ogni 100m di quota) fino ai circa -60°C della tropopausa. L'aria degli strati più bassi che tende a salire genera grandi correnti convettive da cui hanno origine i venti equatoriali costanti, detti alisei le perturbazioni atmosferiche. La troposfera ha uno spessore variabile a seconda della latitudine: ai poli è spessa 8 Km, mentre raggiunge i 17 Km all'equatore. La pressione atmosferica decresce con l'altitudine secondo una legge esponenziale. Salendo in quota, oltre a pressione e temperatura, diminuisce anche il contenuto di vapore acqueo dell'aria. Ad un certo punto la temperatura si stabilizza a -60ºC circa: è la tropopausa, la zona di transizione fra troposfera e stratosfera.

La stratosfera
È lo strato atmosferico situato al di sopra della tropopausa e raggiunge un'altezza di 50-55 chilometri. Qui avviene il fenomeno chiamato “inversione termica”: cioè, mentre nella troposfera la temperatura diminuisce con l'altezza, nella stratosfera aumenta, fino al valore di 0°C. Ciò è causato dalla presenza di uno strato di ozono, la cosidetta ozonosfera, che assorbe quasi tutte le radiazioni solari ultraviolette. Nella stratosfera i componenti si presentano sempre più rarefatti, il vapore acqueo e il pulviscolo diminuiscono ruscamente, ma resistono ancora particolari tipi di nubi chiamate cirri.

La mesosfera
In questa zona, che si spinge sino a 80 Km di quota, l'atmosfera non subisce più l'influsso della superficie terrestre, ed è costante a tutte le latitudini. Non ci sono più né venti né correnti ascensionali, né nubi o perturbazioni: l'aria è completamente calma. In queste condizioni, i gas si stratificano per diffusione, e la composizione chimica media dell'aria inizia a variare man mano che si sale. L'anidride carbonica scompare rapidamente e il vapore acqueo ancora più in fretta, e anche la percentuale di ossigeno inizia a diminuire con la quota. Aumentano le percentuali di gas leggeri come elio e idrogeno. L'effetto riscaldante dell'ozono è terminato, e la temperatura diminuisce sempre più con la quota fino a stabilizzarsi, in un limite superiore della mesosfera, a circa -80ºC, denominato mesopausa.
In quest’ultimo strato hanno origine le stelle cadenti o meteore. Oltre la mesopausa, alla quota di circa 100 km, l'aria è tanto rarefatta da non opporre una resistenza tangibile al moto dei corpi, e quindi diventa possibile muoversi con un moto orbitale. Per ciò la mesopausa viene considerata il confine con lo spazio.

La termosfera

In questo strato, che si spinge sino a 500 km d’altezza, i gas presenti sono tanto rarefatti che ricevono quasi interamente la radiazione solare diretta e sono quindi in prevalenza allo stato ionizzato (insieme agli strati superiori della mesosfera, la termosfera costituisce la ionosfera terrestre). La temperatura in questo strato sale con l'altitudine, per l'irraggiamento solare, ed arriva ai 1700ºC al suo limite esterno. Al confine fra mesopausa e termosfera hanno luogo le spettacolari aurore boreali.
La composizione chimica è ancora simile a quella media, con una predominanza di azoto e ossigeno, ma cambia sempre più con l'altitudine. A circa 500 Km di quota, questi due gas cessano di essere i componenti principali dell'atmosfera, che diventano elio e idrogeno.
L’esosfera
È la parte più esterna della atmosfera terrestre, dove la composizione chimica cambia radicalmente e non ha un vero limite superiore. I suoi costituenti sono per lo più idrogeno ed elio, in maggioranza particelle del vento solare catturate dalla magnetosfera terrestre. La temperatura aumenta rapidamente con l’altezza sino a raggiungere e forse superari i 2000°C .

BiBliografia:
Giuliacci, Corazzon - Prevedere il tempo con Internet
Acot - Storia del clima
Buckley, Hopkins, Whitaker - Meteorologia
Wikipedia


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L'ultima modifica di Emilio il Gio Feb 21, 2008 08:20 am, modificato 1 volta
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king88
Ospite





MessaggioInviato: Gio Set 27, 2007 23:16 pm    Oggetto: L'Atmosfera: macchia termica di basso rendimento Rispondi citando

Consideriamo una colonna d’aria statica: essa possiedera’ due forme di energia: l’energia interna (U) che dipende dalla sua temperatura e l’energia potenziale gravitazionale (Eg) che esprime la capacita’ delle particelle di fluido di compiere lavoro per il fatto di trovarsi in una certa posizione all’interno del sistema. Il rapporto tra U e Eg è costante e si aggira sui 2/5 , cioe’ ogni 5 parti di U corrispondono 2 parti di Eg. La conversione in energia cinetica (K), utile per spiegare la struttura baroclina dell’atmosfera, avverra’sia a spese di U che di Eg sempre nello stesso rapporto. La somma delle due componenti energetiche è chiamata energia potenziale totale (Et pot).
Dalla prima legge della termodinamica il calore assorbito puo’ essere trasformato in U e lavoro che speso contro il campo gravitazionale della terra secondo l’equazione idrostatica (esprime il bilancio tra accelerazione gravitazionale e gradiente di pressione verticale), puo’ essere trasformato in energia potenziale.
In generale non tutta l’energia potenziale totale è disponibile per la conversione in energia cinetica, anzi di fatto l’atmosfera è un motore termico a bassa efficienza !
Per esempio una atmosfera stratificata , stabile rispetto a moti verticali e nella quale non ci siano variazioni di densita’ orizzontali, sebbene possegga una grande energia potenziale totale non ne ha alcuna disponibile ad essere convertita in cinetica. Supponiamo che questa stessa atmosfera venga riscaldata in una regione ristretta; l’energia potenziale totale aumentera’ ma cosa ancora piu’ importante la stratificazione viene perturbata: creo gradienti orizzontali di pressione e quindi si generano forze di pressione , quindi venti. Cosi’ facendo parte dell’ Et pot si convertira’ in cinetica.
Lorenz nel 1955 introdusse il concetto di ENERGIA POTENZIALE DISPONIBILE che è proprio la parte di energia potenziale convertibile (solo circa il 3% di Et pot, e questa percentuale basta per forzare la circolazione generale dell’atmosfera), mentre la maggior parte di energia potenziale e interna deve essere continuamente irradiata verso lo spazio sotto forma di radiazione infrarossa cosi’ da non essere trasformata in K.
Questo processo porta ad una redistribuzione delle masse d’aria attraverso processi adiabatici (data la scarsa conducibilita’ termica dell’aria i moti atmosferici sono prevalentemente adiabatici !) fino alla condizione in cui le superfici isoentropiche , cioe’ a stessa temperatura potenziale, coincidono con quelle di geopotenziale , condizione nella quale l’energia potenziale disponibile è nulla.
Tale trasformazione determina la salita di aria calda e la discesa della fredda variando profondamente sia l’energia potenziale gravitazionale che quella interna.
La Cella di Hadley, responsabile del trasporto di calore dall’equatore fino ai tropici è anche detta TERMICAMENTE DIRETTA, capace cioe’ di trasformare l’energia potenziale e quella interna in energia cinetica. Attraverso questa cella viene rimosso il surplus di calore nelle zone equatoriali.
La Cella di Ferrel invece è TERMICAMENTE INDIRETTA, dove energia cinetica è trasformata in energia potenziale o interna. Al suo interno abbiamo la salita di aria fredda e la discesa di quella calda, dovuta al meccanismo “dell’instabilita’ baroclina”.
La Cella di Hadley conseguentemente riduce i gradienti di temperatura nei tropici ma aumenta il gradiente di temperatura e il wind shear orizzontale nelle media latitudini. Gli Eddies (onde, vortici..) transienti delle medie latitudini sono responsabili della riduzione di questi gradienti e del trasporto di calore e momento fuori dalle latitudini subtropicali e verso piu’ alte latitudini


Nel disegno le 3 celle nella circolazione generale planetaria:

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sabin



Registrato: 21/01/09 21:08
Messaggi: 714
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MessaggioInviato: Ven Mar 12, 2010 10:03 am    Oggetto: Rispondi citando

Da un po di tempo osservo le animazioni - IR - su questo sito
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e noto che (in questo periodo invernale) le correnti sono sempre nella stessa direzione -
centro Americhe > Oceano > Spagna/nord Africa > Asia.
Hanno sempre la stessa direzione? (ovest > est) Anche in estate?
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