Senza atmosfera non ci sarebbe nemmeno l'effetto serra.

Se la Terra non avesse un'atmosfera cosa accadrebbe?

Senza l'atmosfera non ci sarebbe nemmeno l'effetto serra: tutto il calore inviato dal sole di giorno, verrebbe disperso per intero nello spazio. Si avrebbero quindi giornate caldissime e nottate polari.

Quale sarebbe la temperatura media sulla Terra se non ci fosse l'effetto serra?

Senza l'effetto serra non ci sarebbe vita sulla Terra. Si può calcolare infatti che, se l'effetto serra non esistesse, la temperatura media della superficie terrestre sarebbe -19°C: il nostro pianeta sarebbe un deserto di ghiaccio.

L'equilibrio termico si stabilisce tra il sole, che emette circa 1370 W per ogni metro quadrato di superficie, e la terra (essendo una sfera), che riceve circa 342 W.

Gli scienziati sanno che la temperatura di un oggetto fluttuante nello spazio, come un satellite, sarà determinata dal calore emesso dal sole, dalla quantità di luce riflessa e dalla quantità di calore emessa.

Ad esempio sulla Luna il bilancio energetico è:

l’energia che proviene dal Sole, nell’anno e per ogni metro quadrato di superficie lunare, rilascia una potenza (la quantità di energia solare in arrivo ogni secondo) di 340 watt;

la Luna riflette, a causa del suo albedo, nello spazio 40 W/m2, che è il 12% dei 340 W/m2 che riceve dal Sole; di notte vediamo la Luna proprio grazie a questa luce riflessa;

i restanti 300 W/m2 della potenza solare sono assorbiti dalla superficie lunare, che si riscalda e li riemette nello spazio come radiazione infrarossa, a frequenza più bassa rispetto alla luce visibile che ha ricevuto.

Sulla Luna si ha una fortissima escursione termica: il suolo lunare esposto alla luce del Sole si riscalda fino a 130 °C, ma quando è in ombra si raffredda rapidamente fino a -170 °C.

Tutto questo accade perché la Luna non ha un’atmosfera, né masse d’acqua come gli oceani terrestri. 

La Terra invece ha un’atmosfera, che funge da importante «cuscinetto» tra il momento in cui l’energia solare arriva sul pianeta e quello in cui viene riemessa nello spazio.

La presenza dell’atmosfera rende il bilancio energetico terrestre molto più articolato di quello lunare

In base alle proprietà termiche della Terra, un oggetto riflettente nella posizione orbitale terrestre dovrebbe avere una temperatura di -19°C.

La ragione per cui la terra non è una palla di fango inabitabile è a causa dell'effetto serra naturale.

 I satelliti rilevano le radiazioni infrarosse della Terra dallo spazio

Quando un oggetto si riscalda, possiamo misurare il calore che si irradia nello spazio.

Le radiazioni emesse dalla Terra si traducono in una linea irregolare con delle zone mancanti.

Dove è andata a finire quella parte dell'energia termica della terra? L'energia "mancante" è stata assorbita dall'anidride carbonica e da altri gas.

L'energia mancante dalle misurazioni satellitari è stata assorbita dall'atmosfera e sta aumentando la temperatura della terra. Il grafico è un'istantanea diretta della terra soggetta all'effetto serra.

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Radiazione infrarossa dalla terra osservata dal satellite. Parte di questa radiazione è stata assorbita dall'effetto serra. (fonte ESA) Clicca sull’immagine per ingrandire.

Il nostro sistema solare offre l'opportunità di osservare come l'anidride carbonica presente nell'atmosfera di un pianeta può influenzare la sua temperatura. Mercurio è, in media, a 58 milioni di km dal sole e Venere è, in media, a 108 milioni di km dal sole. Mercurio riceve circa 3 volte e mezzo più radiazione solare di Venere. Basandoci sulla sola distanza, ci aspetteremmo che Mercurio abbia una temperatura superiore del 35% rispetto a Venere.

Risulta, tuttavia, che Venere, nonostante sia più lontana dal sole, è più calda di Mercurio. La temperatura media su Venere è di oltre 460°C, che è di gran lunga superiore ai 170°C trovati su Mercurio. Il motivo è che l'atmosfera di Venere è composta per il 95% di anidride carbonica, mentre l'atmosfera di Mercurio è molto sottile, con quantità trascurabili di anidride carbonica. Venere non rappresenta uno scenario realistico per quello che potrebbe accadere alla Terra, ma ci aiuta a sottolineare l'influenza che l'assorbimento in atmosfera può avere sulla temperatura.

L’atmosfera di Venere è piuttosto complessa. Il gas di gran lunga predominante nell'atmosfera è il biossido di carbonio (96-97% circa); si rilevano poi una discreta quantità di azoto e tracce di acidi (specialmente solforico) ad una quota compresa fra 48 km e 58 km. La presenza di una simile quantità di biossido di carbonio induce uno spaventoso effetto serra: il calore solare immagazzinato da Venere, seppur minore di quello ricevuto dalla Terra a causa dell'alto potere riflettente delle nubi venusiane, non è più in grado di superare la spessa atmosfera e rimane intrappolato sul pianeta, andandone ad accrescere la temperatura.

L’effetto serra della Terra

Nel 1958, Charles Keeling iniziò a monitorare i livelli di anidride carbonica nell'atmosfera. Scielse la posizione remota dell'Osservatorio Mauna Loa delle Hawaii per eliminare i possibili effetti dell'industria locale o dei cicli della vegetazione circostante. L'osservatorio si trovava a un'altitudine di 3,35 km sul livello del mare, che lo collocava a circa metà strada nella troposfera. Keeling scelse quel luogo perché credeva che avrebbe dato un'eccellente rappresentazione dell'intera Terra. Sviluppò un metodo per raccogliere campioni d'aria in fiale e quindi analizzarli in laboratorio con un livello di precisione di parti per milione (ppm).

Poiché l'anidride carbonica è stabile nell'atmosfera per lunghi periodi di tempo e poiché si mescola molto bene con altri gas atmosferici, Keeling considerava le misurazioni al di sopra del Pacifico di natura veramente globale. Quando Keeling iniziò a effettuare misurazioni nel 1959, il livello di anidride carbonica era di 316 ppm. Si trattava di circa il 13% in più rispetto ai livelli preindustriali.

Concentrazioni atmosferiche di CO2 misurate all'Osservatorio di Mauna Loa : la curva di Keeling .

Le misurazioni di Keeling mostrano un costante aumento del livello di anidride carbonica. Una sovrapposizione a dente di sega mostra un aumento e una diminuzione ciclici ricorrenti ogni anno in coincidenza con l'alternanza della stagione vegetativa e dell'inverno nell'emisfero settentrionale (che ha una presenza di piante molto più ampia rispetto all'emisfero meridionale). L'anidride carbonica è più alta durante l'inverno e più bassa in estate ogni anno.

Il grafico di Keeling dimostra il ruolo importante della fotosintesi nella rimozione dell'anidride carbonica dall'atmosfera durante i mesi più caldi. In autunno, foglie e altri resti del processo di crescita cadono a terra e si decompongono, rilasciando anidride carbonica nell'atmosfera. Nonostante i suoi alti e bassi, la caratteristica più significativa della curva di Keeling è che la tendenza generale è al rialzo.

 

Global Warming And Climate Change Demystified, Jerry Silver(Mcgraw-Hill 2008)

 

 

 

 

 

 

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