l'origine dell'atmosfera

Origine dell'atmosfera

Sembra certo che agli inizi della storia della Terra l'aria avesse una composizione diversa da quella attuale: abbondavano i gas leggeri come l'idrogeno (H₂) e l'elio (He) e probabilmente vi doveva essere una grande quantità di metano (CH₄), ammoniaca (NH₃) e azoto. La perdita dei gas più leggeri deve essere avvenuta a causa della temperatura, che, essendo molto più elevata di oggi, poteva conferire a tali componenti un'energia sufficiente per vincere la forza di gravità e disperdersi nello spazio. L'atmosfera attuale si deve essere formata in una fase successiva, come conseguenza della liberazione di gas dall'interno della Terra, in seguito ai violenti impatti di meteoriti col nostro pianeta e alle eruzioni vulcaniche via via sempre più frequenti. Inoltre, alcuni componenti dell'atmosfera attuale si sono prodotti in seguito a reazioni chimiche. Da tutto ciò si spiegherebbe la presenza di azoto, biossido di carbonio e vapore acqueo nelle quantità attuali. L'ossigeno, invece, si deve essere formato dalla scomposizione del vapore acqueo sotto l'azione di scariche elettriche, oltre che per l'azione della radiazione solare nell'alta atmosfera e, dopo la comparsa della vita sul pianeta, come conseguenza della fotosintesi clorofilliana operata dalle piante. La conversione fotochimica dell'ossigeno diede origine alla formazione dello strato di ozono, fondamentale per la protezione delle forme di vita dalle radiazioni solari ultraviolette. Per condensazione del vapore acqueo in acqua piovana, nel corso di milioni di anni si originarono gli oceani.

Da:

Liliana Morreale

Gloria Cipolla

Dina Tirone

Chiara Tunno

Emanuela Palumbo

Clezzia Cavallaro

L'atmosfera

Atmosfera

L'atmosfera è l'involucro aeriforme la quale circonda il nostro pianeta. Essa è trattenuta da una forza di gravità che si estende per molti chilometri.
Le caratteristiche dell'atmosfera variano con la distanza che si crea con il suolo e infatti in essa vi sono presenti diversi strati sovrapposti:
- l'esosfera è la parte più esterna dell'atmosfera;
- nella termosfera l'aria è diversa dagli altri strati a esso inferiori;

- mesosfera

- nella stratosfera l'aria è sempre più rarefatta;
- la troposfera è la parte più bassa dell'atmosfera con un'altezza di circa 12 km.
L'aria di cui è formata l'atmosfera è un miscuglio di gas infatti è formato del 78% di azoto, 21% di ossigeno, 0,9% di argon e lo 0,03% di anidride carbonica a anche molti altri gas.
La composizione dell'aria rimane costante fino ad un centinaio di chilometri tranne in una fascia ricca di ozono. L'aria inoltre contiene vapore acqueo che si trova nelle zone più basse dell'atmosfera. Il vapore acqueo è presente nell'aria, perché il calore del Sole provoca l'evaporazione dell'acqua. Tramite l'evaporazione l'acqua che si trova sulla superficie terrestre, passa nell'atmosfera per poi ritornare sulla superficie per mezzo delle precipitazioni. L'aria contiene anche delle polveri che costituiscono a loro volta il pulviscolo atmosferico.

DA:

LILIANA MORREALE

GLORIA CIPOLLA

DINA TIRONE

CHIARA TUNNO

EMANUELA PALUMBO

CLEZZIA CAVALLARO

PRESSIONE DELL'ARIA

La pressione atmosferica è la pressione presente in qualsiasi punto dell'atmosfera terrestre. Nella maggior parte dei casi il valore della pressione atmosferica è equivalente alla pressione idrostatica esercitata dal peso dell'aria presente al di sopra del punto di misura.
Le aree di bassa pressione hanno sostanzialmente minor massa atmosferica sopra di esse, viceversa aree di alta pressione hanno una maggior massa atmosferica. Analogamente, con l'aumentare dell'altitudine, il valore della pressione decresce.
Al livello del mare il volume di una colonna d'aria della sezione di 1 cm² ha un peso di circa 1,03 kg. Ne consegue che una colonna d'aria della superficie di 1 m², pesa approssimativamente 10.3tonnellate. Il valore della pressione atmosferica varia anche in funzione della temperatura e della quantità di vapore acqueo contenuto nell'atmosfera e decresce con l'aumentare dell'altitudine, rispetto al livello del mare, del punto in cui viene misurata.
Pressione normale

La pressione atmosferica normale o standard è quella misurata alla latitudine di 45°, al livello del mare e ad una temperatura di 15 °C, che corrisponde ad una colonna di mercurio di 760 mm. Nelle altre unità di misura corrisponde a:
1 atm = 760 mm Hg = 760 torr = 101 325 Pa = 1 013,25 mbar.
Con la diffusione dell'uso del Sistema internazionale anche in ambito meteorologico, la pressione atmosferica si misura in ettopascal (centinaia di Pascal) il cui simbolo è hPa. Dal momento che 1013,25 mbar = 101 325 Pa = 1013,25 hPa, si ha un'identità tra l'ettopascal ed il millibar.
Variazione della pressione con l'altitudine [modifica]


Una bottiglia di plastica schiacciata dall'aumento di pressione portandola dalla quota di 2.000 m al livello del mare.
A causa della comprimibilità dell'aria sotto il proprio peso la diminuzione della pressione atmosferica con la quota sul livello del mare non è lineare come nei liquidi, ma diminuisce in modo esponenziale (in prima approssimazione). Vari fattori come le condizioni atmosferiche e la latitudine influenzano il suo valore, la NASA ha compilato valori medi per tutte le parti del mondo.

La seguente tabella fornisce i valori indicativi della pressione, in percentuali di una atmosfera, in funzione dell'altitudine.
Altitudine in metri
Percentuale di 1 atm
1.000
88,6
2.000
78,5
4.000
60,8
6.000
46,5
8.000
35,0
10.000
26,0
15.000
11,5
20.000
6,9
30.000
1,2
48.500
0,1
69.400
0,01

Tubo di Torricelli in vetro - Sostegno con pinza a ragno - Bacinella per mercurio - Mercurio (1000 g ca.) - Metro a nastro - Vetreria. Nel 1643 Evangelista Torricelli ideò un sistema per la misurazione della pressione atmosferica: il barometro a mercurio.
Questo è formato da un tubo in vetro alto circa 850 mm, chiuso ad una estremità e che deve essere accuratamente riempito di mercurio. L'apparecchio deve essere rovesciato in posizione verticale con l'estremità aperta immersa in una bacinella contenente anch'essa mercurio, badando a non far entrare aria.
Nello spazio che si forma sopra la colonna di mercurio sono, perciò, presenti solo vapori di Hg, la cui pressione può essere, a condizioni standard di temperatura, considerata insignificante.
Applicando la legge di Stevino ( variazione di pressione di un fluido in quiete ) la cui equazione è:
p = p0 +  · g · h
si ha:
p0 = Hg · g · h ove p0 = pressione atmosferica
Hg = densità mercurio = 13.595 g/cm3 ( a 0 °C )
g = accelerazione di gravità = 980.66 cm/s2
h = altezza colonna di Hg = 76 cm
per cui: p0 = 13.595 · 98066 · 76 = 1.013 · 105 N/m2 ( o pa pascal )
Tale valore si chiama atmosfera ( 1 atm ). Ne deriva che, a 0 °C, 1 cm Hg corrisponde a 1333 N/m2 o pa ( 1.013 ·105 / 76 = 1333 ).

Prima si versa nella bacinella del mercurio fino a raggiungere un'altezza di circa 3 cm. Si procede, al riempimento del tubo di Torricelli utilizzando un idoneo imbuto, fino a che il menisco del mercurio non raggiunga l'estremità aperta. Si chiude fermamente l'apertura con un dito e si rovescia l'apparecchio immergendone l'estremità nel mercurio posto nella bacinella.
E' necessario operare con la massima cautela al fine di evitare ingresso di bolle d'aria o, peggio, la rottura del tubo.
Si toglie il dito dall'apertura, si fissa l'apparecchio ad un supporto con pinza a ragno e si osserva ciò che accade.
Si nota che all'estremità chiusa del tubo si è formato uno spazio vuoto ( vuoto torricelliano ), privo d'aria e con p  0.
Utilizzando un metro a nastro si rileva l'altezza della colonna del mercurio, partendo dalla superficie del mercurio della bacinella, fino al menisco che esso forma nel tubo. Per quanto sopra esposto, a livello del mare, la colonna ha una lunghezza di circa 76 cm.
Dall'esatto valore rilevato, utilizzando l'equazione si ricava la pressione atmosferica p0 esistente al momento dell'esperienza. Tale valore è, come detto, espresso in N/m2 ( pascal ).
Al termine dell'esercitazione si svuota accuratamente il tubo nella bacinella e si ripone il mercurio nel suo contenitore.

ALTA PRESSIONE : ANTICICLONE o MASSIMO di PRESSIONE ; e’ un’area chiusa di pressioni dal valore crescente dalla periferia verso il centro con il massimo al centro.

BASSA PRESSIONE : DEPRESSIONE o MINIMO DEPRESSIONARIO ; e’ un’area chiusa di pressioni dal valore decrescente dalla periferia verso il centro con il valore più basso al centro

PROMONTORIO : lingua di alta pressione che si protende da un anticiclone con valori di pressione decrescenti

SACCATURA : lingua di bassa pressione che si protende da una depressione con valori di pressione crescenti

SELLA BARICA : zona compresa tra due minimi depressionari e due anticicloni opposti; in essa la pressione e’ costante o quasi costante .

ILENIA CACCIATORE

La pressione è una grandezza fisica scalare data dal rapporto tra la forza e la superficie sulla quale agisce. Il pascal è l’unità di misura della pressione e corrisponde alla pressione esercitata dalla forza di 1 N sulla superficie di 1 metro quadrato.

• Per misurare la pressione esercitata dall’aria su tutti i corpi che si trovano a contatto con essa, si può utilizzare il barometro di Torricelli. La pressione atmosferica standard corrisponde alla pressione che una colonna di mercurio alta 760mm esercita sulla sua base. Un altro strumento che consente di misurare la pressione atmosferica è il barometro metallico.

La pressione atmosferica dipende da altitudine, dalla temperatura dell’aria e dall’umidità dell’aria, la pressione atmosferica non è costante:in una stessa località varia da momento a momento;e, spostandosi sulla superficie terrestre, varia da luogo a luogo .
• I valori di pressione vengono riportati sulle carte delle isobare.
• Le aree di alta pressione si chiamano anticicloni;quelle di bassa pressione cicloni.

Emisferi di Magdeburgo
Nel 1654, Otto von Guericke allestì per la Dieta imperiale di Ratisbona una spettacolare dimostrazione degli effetti della pressione atmosferica sui corpi: fece combaciare due calotte emisferiche di metallo e praticò il vuoto al loro interno con una pompa (nell'illustrazione); quindi attaccò le due calotte a 8 cavalli ciascuna. I cavalli tirarono in direzioni opposte senza riuscire a separare gli emisferi: la pressione esercitata dall'aria sulla loro superficie esterna, infatti, non più bilanciata dall'interno, era talmente intensa da mantenerli saldamente uniti.
Il barometro a mercurio consente di determinare il valore della pressione atmosferica in modo semplice e accurato. Al livello del mare, per effetto della pressione, il mercurio sale di 760 mm all’interno del tubo di vetro. A quote più elevate invece, dove la pressione atmosferica è minore, la colonna di mercurio è più bassa.
Matematico e fisico italiano, esperto di idraulica, al tempo era noto anche per la sua abilità nella lavorazione delle lenti da cannocchiale, che gli venivano richieste da tutto il mondo. Deve la sua fama all'esperimento che dimostrò l'esistenza del vuoto e della pressione atmosferica, da lui misurata per la prima volta nel 1643 con il Tubo di Torricelli, prototipo dell'attuale barometro
Una ricostruzione del barometro di Evangelista Torricelli. Lo strumento è costituito da un tubo di vetro lungo circa 1 m contenente mercurio, con l'estremità superiore chiusa e quella inferiore aperta e immersa in un recipiente riempito della stessa sostanza. Quando il sistema è in equilibrio, la pressione che la colonnina di mercurio esercita sulla superficie del liquido nel recipiente è la stessa esercitata dall'aria sul pelo libero del recipiente. Dall'altezza della colonnina di mercurio, dunque, previa taratura dello strumento, è possibile risalire alla misura della pressione atmosferica.

ANDREA LA PORTA