L’atmosfera è suddivisa in strati sovrapposti, caratterizzati ciascuno da una particolare composizione e temperatura. A partire da basso, essi prendono il nome di troposfera, stratosfera, mesosfera, termosfera ed esosfera. La separazione fra uno strato e l’altro è segnata dalle pause, zone dell’atmosfera nelle quali la temperatura tende a invertire il proprio andamento rispetto allo strato sottostante.
La Troposfera è lo strato situato a diretto contatto con la superficie terrestre, che si estende per uno spessore variabile da 8 chilometri, sopra i poli, a 18 sopra l’Equatore. Dalla superficie terrestre verso l’alto, la temperatura della troposfera diminuisce progressivamente: il gradiente termico verticale, cioè la riduzione della temperatura a ogni chilometro di altezza, di questo strato dell’atmosfera è di circa 6 °C.
Salendo in quota, anche la pressione diminuisce, come pure la densità dell’aria, cioè la quantità di ioni e di molecole contenuti in un metro cubo di aria. Lo sanno bene gli alpinisti che, oltre una certa quota, hanno difficoltà a respirare e in molti casi devono indossare maschere a ossigeno: sopra i 5500 m la quantità di ossigeno presente in un metro cubo di aria è circa la metà rispetto al livello del mare.
Le variazioni di temperatura, pressione e densità dell’aria in base alla quota sono causa di intensi rimescolamenti che generano venti, nuvole e precipitazioni.
A circa 12 km di altezza le nubi si diradano e la temperatura scende fino a -50 °C: qui si trova la tropopausa, che segna il passaggio dalla troposfera alla stratosfera.
La stratosfera si estende fino a circa 50 km di altezza. La sua composizione è simile a quella della troposfera, ma i gas sono molto più rarefatti. In questo strato, a circa 30 km di altezza, si trova l’ozonosfera, costituita in prevalenza da ozono, un gas la cui molecola è composta da tre atomi di ossigeno, che si forma per azione dei raggi ultravioletti provenienti dal Sole. La presenza dell’ozonosfera è di fondamentale importanza per la sopravvivenza della biosfera, perché impedisce alla maggior parte delle radiazioni ultraviolette , nocive per gli organismi, di raggiungere la superficie terrestre.
Negli ultimi anni si è molto discusso sulla salute dello strato di ozono, specialmente dopo che le osservazioni da satellite ne avevano evidenziato una rarefazione sopra al continente antartico. Tale buco dell’ozono attualmente è soggetto a osservazione continua, per capirne l’origine e l’evoluzione. L’allarme suscitato da queste osservazioni ha convinto i governi a proibire l’uso nell’industria di alcuni gas, in particolare i CFC (clorofluorocarburi), gas artificiali impiegati come propellenti nelle bombolette spray, come refrigeranti nei frigoriferi e nei condizionatori e in molti altri contesti. Questi gas hanno una reattività scarsissima e, pertanto, salgono fino a raggiungere l’ozonosfera, dove impediscono la formazione dell’ozono.
Poiché l’ozono assorbe parte delle radiazioni solari, nella stratosfera la temperatura aumenta.
A 50 km di altezza si trova la stratopausa, che segna il passaggio dalla stratosfera alla mesosfera.
La mesosfera si estende fra i 50 km di altezza e gli 80. In questo strato la temperatura riprende a diminuire fino a raggiungere i 70-90 °C sotto lo zero. L’azione dei raggi provenienti dallo spazio ionizza i gas, cioè ne trasforma gli atomi in particelle cariche, gli ioni.
Questo processo è la causa delle aurore polari, luminescenze del cielo prodotte dall’interazione delle particelle del vento solare con gli ioni dell’atmosfera, che creano suggestivi effetti osservabili nelle regioni polari, dove il campo magnetico terrestre permette alle particelle solari di entrare nell’atmosfera.
A 85 km di altezza si trova la mesopausa, dove la temperatura riprende bruscamente a salire, segnando il passaggio alla termosfera.
Nella termosfera le molecole di gas assorbono le radiazioni solari a onde corte producendo un aumento della temperatura che continua fino a 160 km di altezza. Siamo ormai nella parte più esterna dell’atmosfera, l’esosfera, dove i gas, assai rarefatti, sfuggono all’attrazione gravitazionale terrestre e si disperdono nello spazio.
Cecilia