Troposfera
Caratteristiche, struttura, composizione, circolazione ed etimologia
La troposfera (dal greco:τροπος) è lo strato dell’atmosfera più denso e più vicino alla superficie terrestre e in media si estende in verticale fino ad una quota di 10 km. All’interno della troposfera hanno luogo i fenomeni metereologici e le perturbazioni meteorologiche. Sono concentrati circa i 3/4 dell’intera massa gassosa e la quasi totalità di tutto il vapore acqueo. Poiché l’aria della troposfera viene riscaldata e raffreddata dalla superficie terrestre, la temperatura all’interno di essa diminuisce con l’altitudine con un gradiente termico verticale di 0,6 °C ogni 100 m, ovvero la temperatura diminuisce di 0,6° ogni 100 m (6.5 °C/km).
Troposfera: composizione
La troposfera contiene quasi l’80% della massa totale dell’atmosfera e contiene la quasi totalità del vapore acqueo atmosferico. Di conseguenza è la sede dei fenomeni meteorologici più comuni come nubi e precipitazioni
Composizione chimica
Le principali sostanze chimiche presenti nella troposfera sono:
- Azoto (N2) 78%;
- Ossigeno (O2) 21%;
- Argon (Ar);
- Anidride carbonica;
- Acqua (H2O). Sotto forma di Vapore Acqueo
Troposfera: altezza, temperatura e densità
L’estensione verticale della troposfera varia fortemente con la latitudine (angolo compreso tra l’equatore e il parallelo passante per quel punto, misurato in gradi, da -90o a 90o). L’altezza della troposfera è di 7-8 km sopra ai poli, 10-12 km alle medie latitudini e di 16-18 km nelle regioni tropicali dove il forte riscaldamento del suolo favorisce intensi moti convettivi che penetrano verso l’alto, favorendone l’estensione verticale. Il limite superiore della troposfera è la tropopausa (fascia caratterizzata da una forte inversione termica e da forti correnti d’aria la cui velocità può raggiungere i 300 km/h) che la separa dalla stratosfera.
La temperatura media della troposfera è di circa 15° a livello del suolo e diminuisce con l’aumentare dell’altezza. Tale calo è dovuto sia al fatto che una particella di aria si espande adiabaticamente salendo, a causa della minore pressione, e quindi si raffredda, sia al fatto che la principale sorgente di calore è rappresentata dal suolo che quindi scalda maggiormente gli strati d’aria ad esso adiacenti.
Infatti, la superficie terrestre si riscalda assorbendo la radiazione solare (la radiazione solare non scalda direttamente l’aria della troposfera) ed il calore riemesso dalla terra viene trasportato verso l’alto grazie al rimescolamento turbolento che caratterizza la troposfera. Ci possono comunque essere locali e marcati scostamenti dal valore medio del profilo di temperatura. Ad esempio, in prossimità del suolo nelle notti invernali, si può generare uno strato di inversione termica, ovvero caratterizzato da un aumento della temperatura con la quota. Questo perchè il suolo si raffredda rapidamente e raffredda a sua volta gli strati di atmosfera immediatamente a contatto, mentre il resto dell’atmosfera si raffredda più lentamente.
In generale comunque la temperatura e la densità nella troposfera diminuiscono con l’aumentare dell’altezza. La temperatura minima può scendere fino a circa -55°, mentre la densità passa da un valore medio di circa 1.29 kg/m³ (a livello del mare e a una temperatura di 0°) ad un minimo di circa 0.40 kg/m³.
Troposfera: circolazione
La circolazione generale della troposfera è la modalità con il quale il Sistema Terrestre tenta di ripristinare l’equilibrio termico tra poli ed equatore a causa della differenza di assorbimento della radiazione solare alle diverse latitudini.
Nella bassa troposfera la circolazione delle masse d’aria è influenzata dalla presenza di mari, terre emerse, rilievi montuosi, ecc.
La circolazione generale nella bassa troposfera è caratterizzata, in ciascun emisfero a Nord e a Sud dell’Equatore, da tre sistemi di venti:
– gli alisei, che spirano dalle alte pressioni subtropicali e convergono verso le basse pressioni equatoriali;
– i venti occidentali, che provengono dalle alte pressioni subtropicali e si dirigono verso le basse pressioni subpolari;
– i venti orientali polari, che partono dalle alte pressioni polari e si dirigono verso le basse pressioni subpolari.
La circolazione nell’alta troposfera, a partire da quote di 3000-5000 km, è zonale, caratterizzata da correnti occidentali che scorrono nei due emisferi, separate da una ristretta zona intertropicale di correnti orientali.
- Le correnti occidentali sono masse d’aria che a seguito dell’inversione barica riscontrata in queste quote (5000m) – si muovono dalle alte pressioni equatoriali verso le basse pressioni polari, subendo una totale deviazione verso Ovest.
- Le correnti orientali sono considerate riflesso ad alta quota degli alisei.
Troposfera etimologia e significato
Il nome “troposfera” deriva dal greco (τροπος in italiano mutazione, cambiamento). Il nome deriva dal fatto che all’interno di questo strato atmosferico l’aria circola per ripristinare l’equilibrio termico tra poli ed equatore perché la radiazione solare non viene assorbita ovunque sulla terra in modo uniforme.
