Circolazione Atmosferica
L’inclinazione dell’asse di rotazione terrestre rispetto al piano dell’orbita apparente che il Sole compie intorno alla Terra in un anno, fa sì che le zone equatoriali ricevano durante l’anno una quantità di calore dal Sole superiore a quella riemessa verso lo spazio.
Al contrario ai Poli il bilancio tra calore ricevuto e calore perso è negativo. Sulla base di queste indicazioni, si potrebbe arrivare a concludere che la temperatura media all’Equatore è in continuo aumento, mentre ai Poli è in graduale diminuzione. Invece tutto ciò non accade: la temperatura media all’Equatore o ai Poli non presenta una netta tendenza all’aumento o al calo. Questo significa che deve esistere un metodo per ridistribuire il calore che la Terra riceve dal Sole.
Gli oceani e l’atmosfera sono i due mezzi tramite i quali il calore viene trasportato dalle zone equatoriali a quelle polari.
Il primo modello che cercò di spiegare come avviene tale trasporto è noto come circolazione di Hadley, dal nome del fisico che per primo lo introdusse nel 1735. In tale modello si fa l’ipotesi di poter trascurare la rotazione terrestre, che comporta in realtà sostanziali variazioni al modello di Hadley.
Il calore assorbito dalla Terra intorno all’Equatore scalda le masse d’aria soprastanti, le quali, dilatandosi, diventano meno dense, più leggere e salgono verso le alte quote della troposfera. Questa risalita d’aria genera alle basse quote una zona di bassa pressione, mentre in quota l’apporto di aria dagli strati sottostanti crea una zona di alta pressione.
Ai Poli invece il bilancio termico negativo genera un raffreddamento dell’aria che, più densa, si porta dagli strati superiori, dove si crea una zona di bassa pressione, verso il suolo, dove al contrario si genera un’alta pressione. Quindi al suolo masse d’aria fredda vengono spinte dall’alta pressione polare verso la bassa pressione equatoriale, mentre in quota aria calda viene spinta dalle alte pressioni equatoriali verso le basse pressioni polari. Questo modello teorico è sì in grado di spiegare la ridistribuzione del calore, ma non rispecchia ciò che accade nella realtà, dove non si osserva una circolazione delle masse d’aria tra i Poli e l’Equatore lungo i meridiani, come descritto. La rotazione terrestre ha infatti l’effetto di deviare verso destra le masse d’aria in movimento nell’Emisfero Boreale e verso sinistra quelle nell’Emisfero Australe (in fisica questa spinta verso destra o sinistra prende il nome di forza di Coriolis).
La deviazione delle masse d’aria dà all’atmosfera terrestre una dinamica differente da quella prevista da Hadley, dinamica che va sotto il nome di circolazione generale dell’atmosfera. Così le masse d’aria, dopo essere salite in quota all’Equatore, non riescono ad arrivare fino ai Poli: intorno ai 30° di latitudine riscendono verso il suolo, dando origine a una fascia di alte pressioni subtropicali, in corrispondenza delle quali si trovano i deserti più estesi del pianeta. Intorno ai 60° gradi di latitudine si trova invece una fascia di basse pressioni, dove l’aria sale fino alle quote superiori, per poi raggiungere i Poli.
A questa fascia di basse pressioni appartiene ad esempio il Ciclone d’Islanda, che è tra i principali responsabili delle condizioni meteorologiche sull’Europa. Questo modello, che rispetto al quello di Hadley trova effettivamente riscontro nelle osservazioni, non va però inteso come immobile: quella descritta è solo una situazione media. Non è infatti raro che il Ciclone d’Islanda si spinga con profonde saccature fino alle latitudini del Mediterraneo o che l’Anticiclone delle Azzorre raggiunga le isole britanniche.
L’ atmosfera non è altro che l’ivolucro gassoso che ricopre la Terra e si estende in altezza per centinaia di chilometri e rappresenta una protezione al nostro pianeta moderandone la temperatura e schermando le radiazioni e le particelle dannose provenienti dallo spazio esterno.
La densità dell’aria che costituisce l’atmosfera non è uniforme, ma diviene sempre meno densa quanto più si sale in quota. Il 99% dell’aria è compresa nelle quote inferiori ai 32 Km, mentre solo il rimanente 1% è distribuito nelle centinaia di chilometri della fascia superiore.
In uno schema semplificato essa può essere suddivisa in cinque strati: troposfera, stratosfera, mesosfera.