Atmosfera terrestre

L'atmosfera terrestre è l'insieme di gas che circonda il nostro pianeta. Le molecole dei gas sono trattenute dalla forza di gravità della Terra entro un raggio di 500 chilometri dalla superficie. È decine di volte più sottile rispetto alla struttura e al raggio della geosfera del nostro pianeta. L'atmosfera terrestre è fondamentale per la vita sul nostro pianeta, sia come scudo protettivo che come sistema di supporto essenziale per vari processi biologici e climatici. La sua composizione è principalmente di azoto (78%) e ossigeno (21%), con piccole quantità di altri gas come argon, anidride carbonica e tracce di altri elementi. Questa miscela di gas crea un equilibrio che permette di regolare la temperatura terrestre, protegge la superficie terrestre dalle radiazioni ultraviolette nocive e contribuisce al ciclo dell'acqua essenziale per tutte le forme di vita. La forza di gravità gioca un ruolo cruciale nel mantenere l'atmosfera attorno alla Terra, impedendo ai gas di disperdersi nello spazio.

Il nome "atmosfera" trae le sue radici dalla lingua greca: deriva da "àthmos" (ἄθμος) che significa vapore e "sphàira" (σφαῖρα) che significa sfera. Questo termine evoca l'immagine di una sfera di vapore, un concetto che ben descrive questa coperta gassosa che protegge e sostiene la vita sulla Terra.

Gli strati dell'atmosfera

L'atmosfera è suddivisa nei seguenti strati in ordine di altezza:

1. troposfera
2. stratosfera
3. mesosfera
4. ionosfera
5. termosfera
6. esosfera

Composizione dell'atmosfera

La composizione chimica dell'atmosfera varia in base all'altezza. Al suolo l'aria è composta prevalentemente dai seguenti elementi:

• Azoto (N2) 78%
• Ossigeno (O2) 21%
• Anidride carbonica (CO2) 0,03%
• altri componenti: tracce (elio, metano, idrogeno. ozono, xeno, neon, kripton...)

L'atmosfera terrestre è il risultato dell'azione esercitata in miliardi di anni dalle forme di vita (biosfera). In base agli studi di paleontologia, fino a 500 milioni di anni fa l'ossigeno sulla Terra era relativamente scarso. La presenza dell'ossigeno in atmosfera è cresciuta con il diffondersi delle piante verdi, le quali tramite il processo di fotosintesi clorofilliana rilasciano in atmosfera le molecole di ossigeno come residuo della trasformazione dell'anidride carbonica e dell'acqua in glucosio.

La crescente presenza dell'ossigeno nell'atmosfera ha modificato il clima e la temperatura del pianeta. Oggi la temperatura media della Terra è di circa 16°C grazie all'effetto serra. Considerando la distanza della Terra dal Sole, senza l'effetto serra la temperatura media del pianeta scenderebbe a -15°C. Nel corso del tempo la vita ( biosfera ) ha modificato l'ambiente, rendendo possibile l'espansione della vita dalle acque dei mari alla terraferma.

Nota. Le condizioni ambientali per la vita terrestre sono più complesse e difficoltose rispetto a quelle della vita marina. La temperatura delle acque può variare di 15°C tra estate e inverno. Sulla Terra, invece, l'escursione termica stagionale può arrivare a 90°C tra inverno ed estate e persino i 40°tra notte e giorno. Pertanto, la superficie terreste è un ambiente meno ospitale dell'ambiente marino.

Atmosfera della Terra alle origini

Quando comparve la vita sulla Terra, circa 3,5 miliardi di anni fa, l'atmosfera era composta prevalentemente da anidride carbonica (CO₂) con poche tracce di ossigeno (O₂) e di azoto (N).

• Anidride carbonica (CO₂) 95%
• Azoto (N) 2,7%
• Ossigeno (O₂) tracce

Prima dell'arrivo della vita l'atmosfera della Terra era simile a quella che oggi possiamo riscontrare sul pianeta Marte. L'eccessiva presenza di biossido di carbonio (CO₂) in un pianeta è un indicatore della mancanza di biosfera e della stessa vita organica che riscontriamo sulla Terra. In conclusione, la differenza atmosferica tra la Terra e gli altri pianeti rocciosi del sistema solare è determinata dalla presenza della vita.

Nota. In base a questo principio la scienza prevede per un lontano futuro dell'umanità un terraforming di Marte, ossia un incremento artificiale dell'ossigeno del pianeta rosso per renderlo ospitale alla vita terrestre.

Le funzioni dell'atmosfera terrestra

L'atmosfera terrestre gioca un ruolo cruciale nella protezione della vita sul nostro pianeta in diversi modi significativi. In questa lista elenchiamo alcune tra le principali funzioni svolte dall'atmosfera:

• Protezione dalle radiazioni solari
  L'atmosfera filtra le radiazioni solari nocive, inclusi i raggi ultravioletti (UV). Lo strato di ozono, situato nella stratosfera, è particolarmente importante per assorbire e riflettere indietro nello spazio la maggior parte della radiazione UV del sole, proteggendo così gli organismi viventi da danni potenzialmente letali.
• Regolazione della temperatura
  L'atmosfera aiuta a mantenere la temperatura del pianeta entro limiti che consentono la vita attraverso il fenomeno dell'effetto serra. I gas serra, come l'anidride carbonica, il metano e il vapore acqueo, intrappolano il calore del Sole. Questo mantiene la temperatura terrestre entro limiti vivibili, riducendo le escursioni termiche tra giorno e notte.
• Ciclo dell'acqua
  L'atmosfera è essenziale nel processo di evaporazione e condensazione che guida il ciclo idrologico. Attraverso la formazione di nubi e la precipitazione di pioggia e neve, distribuisce l'acqua su tutto il globo, sostentando ecosistemi e agricoltura.
• Protezione dal vento solare
  In combinazione con il campo magnetico terrestre, l'atmosfera protegge il pianeta dagli effetti deleteri del vento solare, che potrebbe altrimenti spazzare via l'atmosfera superiore, come è già accaduto su Marte.
• Difesa contro i meteoroidi
  I meteoroidi sono frammenti di roccia e metallo che vagano nello spazio. Quando questi corpi entrano in contatto con l'atmosfera terrestre, la resistenza offerta dai gas atmosferici li rallenta e li scalda a temperature estremamente elevate. Questo processo, noto come ablazione, causa la disintegrazione della maggior parte dei meteoroidi prima che possano raggiungere la superficie terrestre.

  Solo i frammenti più grandi e robusti, che sopravvivono al passaggio attraverso l'atmosfera, riescono a raggiungere il suolo, dove sono classificati come meteoriti.

• Respirazione
  L'atmosfera contiene circa il 21% di ossigeno, vitale per la respirazione della maggior parte delle forme di vita. Le piante e altri organismi fotosintetici rilasciano ossigeno nell'atmosfera, sostenendo il ciclo vitale degli organismi aerobici. Inoltre, l'atmosfera distribuisce anche vari gas essenziali per diversi processi biologici e geologici. Ad esempio, l'azoto, che costituisce circa il 78% dell'atmosfera, è essenziale per la sintesi delle proteine nelle piante e negli animali.

Questi meccanismi di protezione sono essenziali non solo per mantenere la stabilità degli ecosistemi terrestri ma anche per garantire condizioni abitabili per la vita umana e animale. L'atmosfera, quindi, non solo rende possibile la vita come la conosciamo, ma gioca un ruolo attivo nel modellare e proteggere il nostro ambiente.