Influenza delle variazioni atmosferiche
L'Atmosfera
Suddivisione dell'Atmosfera alle varie quote
Composizione dell'Atmosfera
L'Atmosfera e la superficie terrestre
Lo stato di salute e il decorso delle malattie, possono essere influenzati oltre che dalla costituzione, dalle condizioni di vita e di clima. Specialmente il clima ha influenza sullo stato psichico e fisico dell'individuo. L'influenza biologica delle variazioni atmosferiche sarebbe dovuta, secondo le più recenti indagini medico - meteorologiche, a vari fattori.
Il contenuto di ozono dell'aria (l'ozono è una forma < allotropica > dell'ossigeno: la formula dell'ossigeno è 02, quella dell'ozono 03), specialmente in vicinanza della crosta terrestre, sembra possa avere un influsso determinante. 

Si attribuisce molta importanza anche alla temperatura e all'umidità di una fase meteorologica, e alle onde lunghe elettromagnetiche. Poiché le onde lunghe elettromagnetiche precorrono di due o tre giorni la variazione atmosferica corrispondente alla loro fase meteorologica, si spiega l'acuita sensibilità di molti malati alle variazioni atmosferiche (soprattutto si spiegano i dolori a livello delle cicatrici, le riacutizzazioni di forme reumatiche, k nevralgie). 
Oltre ai bruschi cambiamenti di temperatura e alle variazioni atmosferiche influiscono, soprattutto, il caldo umido, i temporali, le correnti d'aria, eccetera. Anche i casi di trapasso improvviso sembra siano più frequenti nei periodi di caldo umido.
 

ATMOSFERA 
 
L’Atmosfera è la massa prevalentemente aeriforme che avvolge la Terra e partecipa al suo moto nello spazio. Se nell'uso corrente il termine a. viene considerato sinonimo di aria, questa confusione tra i due termini non è ammissibile in esposizioni di carattere scientifico. 
E opportuno attenersi a definizioni più precise, tenendo presente, tra l'altro, che a quote molto elevate alcuni normali costituenti dell'aria sono scomparsi e altri hanno modificato le loro caratteristiche, mentre non avrebbe alcun senso parlare di a. di altri Pianeti se i due termini fossero ritenuti rigorosamente sinonimi. 

Soprattutto in questi ultimi anni è stata sempre più avvertita la necessità di ricorrere a una definizione più organica, giacché appariva inaccettabile quanto adottato da alcuni studiosi i quali, pur  non facendo  una  netta distinzione,  tra aria e aria, erano costretti a precisare che il vapore d’acqua e il pulviscolo atmosferico, raccolti specialmente negli strati più bassi e in quantità variabilissima da luogo a luogo, non potevano essere considerati veri e propri costituenti dell'aria ma piuttosto impurità: affermazione del tutto ingiustificata, che sembra dettata dallo sforzo di ricercare ad ogni costo una identità tra aria e a. e che non tiene conto del fatto che un certo grado di umidità è utile alle forme di vita e che le impurità dell'aria, nel significato che si attribuisce a questa espressione, non sono costituite esclusivamente da corpuscoli solidi, ma anche da particelle gassose. 

Altra difficoltà è rappresentata da tutto ciò che si riferisce alle forme condensate dell'acqua nell'Aria, giacché l’acqua stessa compare non soltanto in forma di vapore, ma più precisamente nei suoi tre stati (aeriforme, liquido, solido), come mostrano vari tipi di nubi, alcune delle quali, costituite da aghi di ghiaccio, si trovano a volte a quote superiori ai 20.000 m. 
Quanto al pulviscolo atmosferico (comune soprattutto negli strati bassi dell'Aria e costituito da particelle corpuscolare di varia natura), le cosiddette ‘nubi di notti lucenti’ rilevate intorno a 80.000 m. dalla superficie terrestre e ritenute formate da ammassi di polveri meteoriche, ne denunciano la presenza anche oltre i limiti della stratosfera.


Fatte queste indispensabili precisazioni, è possibile definire l'Aria come la massa prevalentemente aeriforme che avvolge la Terra e che è composta di un miscuglio di gas detto appunto aria, di acqua (in massima parte allo stato di vapore) e di tenuissime particelle solide di varia natura (negli strati bassi: principalmente sabbie e polveri sollevate dai venti, residui delle combustioni, sali marini, pollini delle vegetazioni, organismi o germi microscopici - negli strati più elevati: particelle provenienti da eruzioni vulcaniche e polveri cosmiche), indicate con l'espressione generica di pulviscolo atmosferico.

Non esiste un vero limite superiore dell'Aria, ma con il crescere dell'altezza, essa si va facendo via via più tenue fino agli inizi dello spazio interplanetario. Metà della massa atmosferica è raccolta entro i primi 5 km, 3/4 nei primi 10 km ca., 9/10 nei primi 16 km.

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Suddivisione dell'Atmosfera alle varie quote
Vedi anche la tavola della composizione chimica della Troposfera. = è un'altra Pagina!
Suddivisioni:
La Troposfera
La Stratosfera
La Mesosfera
La Termosfera
L'Esosfera
L'Eterosfera
La Ionosfera
La Magnetosfera
L'Ozono
Il calore - specifico
La velocità del suono nell'Aria
La temperatura dell'Aria
La pressione atmosferica
La suddivisione dell'atmosfera alle varie quote è la distribuzione della temperatura alle varie quote, con le sue variazioni caratteristiche, ha determinato il più comune e più evidente mezzo di suddivisione dell'Aria in regioni particolari e con specifiche denominazioni. 

La classificazione attualmente adottata, dovuta essenzialmente a Chapman e a Spitzer, suddivide l'Aria in 5 regioni principali. Partendo dalla superficie terrestre, tali regioni sono: troposfera, stratosfera, mesosfera, termosfera ed esosfera.


 
La Troposfera è la regione più vicina alla superficie terrestre ed è caratterizzata (pur essendo abbastanza comuni le inversioni) da una diminuzione quasi uniforme della temperatura con la quota, registrandosi un decremento medio di 0,5--0,7 °C ogni l00m. Essa subisce variazioni profonde con il variare della latitudine tanto che la sua altezza ha il valore medio di 6 Km ai poli, 11 km alle nostre latitudini e 18 km a11`equatore. 
Sede di intensi moti convettivi, la troposfera ospita tutti i tipi di nubi (ad eccezione di alcune nubi particolari che non influiscono sulle condizioni del tempo meteorologico) ed è il dominio dei fenomeni meteorici. 

Il limite superiore della troposfera è chiamato tropopausa e rappresenta la zona di transizione dove la diminuzione di temperatura si arresta, segnando così la separazione tra Iroposfera e stratosfera. Lo spessore della tropopausa {evidentemente a mano a mano più fredda dai poli all'equatore, a causa del maggior raffreddamento delle masse d'aria che con i moti convettivi raggiungono quote più elevate) varia con la latitudine e con le stagioni e anche in particolari situazioni meteorologiche. 

A livello della tropopausa si hanno le cosiddette correnti a getto, intensi venti ad andamento quasi regolare e con velocità che possono raggiungere alcune centinaia di km/h, situate a medie Latitudini e orientate di massima lungo i paralleli; al di sotto delle correnti a getto si sviluppano le grandi perturbazioni meteorologiche della troposfera, il che giustifica la notevole importanza che esse hanno sia per la navigazione aerea, sia per le previsioni del tempo.
 


 
La stratosfera, che si estende dalla tropopausa fino a poco più di 50 km dalla superficie terrestre, era definita, fino a qualche anno fa, come una regione di temperatura quasi costante. In linea di massima questa definizione può essere considerata valida ancor oggi, con temperatura intorno ai -45 °C sulle regioni polari, ai--60 °C sulle regioni temperate e ai -80 °C sulle regioni equatoriali. Tuttavia attualmente si preferisce una classificazione più precisa, suddividendo la stratosfera in tre zone: bassa, media, alta. 

La bassa stratosfera si spinge fino a 25 km ca. dalla superficie terrestre e si può considerare a temperatura quasi del tutto costante (-55 °C per la latitudine media dell'Italia). 
La media stratosfera raggiunge i 35 km e denuncia un progressivo aumento di temperatura, stabilizzandosi infine sui -5°C. 

Nell'alta stratosfera la temperatura cresce ancora, per quanto più lentamente, raggiungendo ca. 10°C nella stratopausa, che rappresenta la zona di separazione tra la stratosfera e la successiva mesosfera. Una caratteristica della stratosfera è quella di ospitare, principalmente raccolti tra i 20 e i 35 km dalla superficie terrestre, strati di ozono (03}, il quale possiede un forte potere assorbente per le radiazioni U.V. provenienti dal Sole. E proprio al di sopra di tali strati di ozono che si determinano gli aumenti di temperatura ai quali si è accennato sopra. Questi strati di ozono proteggono gli esseri viventi sulla Terra dall'eccesso dannoso delle radiazioni U.V.

Per quanto la zona di più marcata isotermia la renda priva dei moti convettivi, la stratosfera non è affatto il regno della calma, come veniva definita alcuni anni fa:
in essa si hanno venti e correnti regolari, soprattutto tra i 18 e i 30 km, con velocità che possono raggiungere anche i 500 km orari.


 
La mesosfera è la regione dell'Aria compresa tra i 50 e i 90 km ca. dalla superficie terrestre. Può essere considerata una zona di discontinuità a bassa temperatura, situata tra due regioni più calde. Infatti, a partire dalla stratopausa, la temperatura riprende a decrescere, toccando il minimo di ca. --100 °C nel1a mesopallsa, che segna la separazione tra la mesosfera e la successiva termosfera. 

 
La termosfera si estende da ca. 90 a ca. 650 km dalla superficie terrestre e rappresenta la zona dove la temperatura riprende a crescere molto rapidamente, toccando valori che si ritengono perfino superiori a 1500 °C: le misure dirette rilevate non possono, infatti, essere considerare assolutamente esatte, a causa di un insieme di fattori assai complessi che influiscono sui valori registrati. 
Le alte temperature della termosfera sono determinate dal calore liberato dalla ionizzazione dell'Aria, a sua volta dovuta alle radiazioni U.V. a cortissima lunghezza d'onda emesse dal Sole. A partire dalla termopausa (zona di separazione tra la termosfera e l'esosfera) la temperatura sembra rimanere costante fino al limite estremo dell'aria.

 

L'esosfera costituisce la zona più elevata dell'Aria, nella quale i gas che ancora sono presenti possono sfuggire nello spazio interplanetario, essendo la gravità terrestre insufficiente a trattenerli.
A questa suddivisione principale dell'Aria si affiancano altre ripartizioni, che si sovrappongono alla prima rispetto alla quota, ma che tengono conto di caratteristiche dell'aria diverse dalla temperatura. Si considera, infatti, nei riguardi della composizione, l’aria divisa in: 
a)  Atmosfera, regione di composizione sostanzialmente uniforme, che va dal suolo a 80 km ca..

b) Eterosfera, regione di notevole variazione della composizione, risultante da un equilibrio tra numerosi processi concomitanti, quali dissociazione delle molecole ¨n atomi, diffusione, fotoionizzazione, ricombinazione. L'eterosfera ha inizio dopo il limite superiore dell'omosfera e si estende totalmente al di sopra di essa. L'Esosfera:
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In Alcune zone dell'Aria assumono inoltre denominazioni specifiche in rapporto alle loro particolari caratteristiche: è questo i1 caso del1a ionosfera e de11a magnetosfera.

La Ionosfera si considera compresa tra i 60 e i 400 km ca. dalla superficie terrestre ed è caratterizzata da ioni ed elettroni liberi, in numero sufficiente per influenzare la propagazione delle onde elettromagnetiche. Comprende diversi strati, di cui il più vicino è lo strato D (grosso modo posto tra i 60 e i 90 km) di debole ionizzazione: ha carattere assorbente per le radioonde e si ha soltanto nelle ore diurne; in particolari situazioni dell’attività solare, che comportano un aumento delle radiazioni, il potere assorbente dello strato D può crescere a tal punto da arrestare le radioonde medie e corte, interrompendo anche per parecchie ore le radioricezioni. 

Seguono tre strati riflettenti delle radioonde di ionizzazione progressivamente maggiore: lo strato E o di Kennelly-Heaviside (tra i 90 e i 120 km); lo strato F o di Appleton, che è unico durante la notte e che sotto l'azione di un'intensa radiazione solare si sdoppia in due strati F1 ed F2, il primo compreso tra  150 e 250 Km ca. - 270 e 350 km ca. 

Per quello che riguarda la densità elettronica il rapporto alla quota, i diversi strati E, F1, F2 non vanno considerati come regioni ionizzate separate, ma come parti di un'unica distribuzione di densità, ciascuna caratterizzata da un massimo specifico.
 


La Magnetosfera si ritiene abbia inizio al di sopra dei l000 km e con un limite superiore che si spinge ad un'altezza di alcuni raggi terrestri (l raggio terrestre = 6370 km); comprende tutta una zona con valori molto elevati della radiazione, che si considera prodotta dalla captazione, da parte del campo magnetico terrestre, di particelle cariche provenienti dal Sole. Nella magnetosfera sono situate le fasce di van Allen (più esattamente cintura di radiazioni di van Allen) scoperte in questi ultimi anni.
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Composizione dell'atmosfera 
Vedi anche le Caratteristiche dell'Aria atmosferica.
 
Le percentuali in peso risultano evidentemente diverse in relazione ai diversi pesi specifici; limitatamente ai primi tre gas, i pesi specifici sono: 1,2597 per l'azoto; 1,4293 per l'ossigeno e 1,780 per l'argo.
Si hanno attualmente prove sufficienti per affermare, in contrasto con quanto ritenuto fino a qualche decennio fa, che l'aria ha una composizione costante anche oltre i limiti della troposfera. Anzi, per quello che riguarda i componenti principali, questa costanza nella composizione si può considerare praticamente verificata fino ai primi chilometri della mesosfera.

Per quanto riguarda l'ozono, abbiamo già visto che esso si addensa in particolari zone della stratosfera, dove superiori a quelle registrate nella troposfera. La presenza di correnti e di moti turbolenti anche in regioni abbastanza elevate dell'Aria ha fatto completamente abbandonare la concezione che i singoli componenti, a partire da una data quota, avessero una distribuzione determinata esclusivamente dalla gravità. Si può, invece, ritenere che soltanto al di sopra dei 200 km ca., a causa della densità ormai estremamente ridotta, divenga importante l'azione separatrice della gravità e acquisti via maggior importanza la diffusione delle molecole e degli atomi dei gas presenti.
E stato confermato che la diminuzione progressiva della percentuale di ossigeno è molto meno sensibile di quanto si credesse e che esso è anzi presente perfino a quelle elevatissime quote dove se ne negava l'esistenza. Però, a partire da ca. l000 km, ha inizio la dissociazione delle molecole di ossigeno in atomi; tale dissociazione diventa sempre più imponente con l'aumentare della quota e interessa anche le molecole di azoto e di anidride carbonica, sia pure attraverso processi più complessi di quelli che agiscono per l'ossigeno. 

Questa suddivisione, tra un'Aria prevalentemente molecolare e un'Aria con predominio di atomi, è servita a fissare a 160 Km (100 miglia) la separazione tra attività aeronautiche e attività astronautiche, stabilendo, a partire da tale quota, la definizione del volo spazia1e vero e proprio.
Nella termosfera, pur non essendo possibile determinare le percentuali dei singoli componenti, si considerano presenti, fino alla quota di 300 km ca., quasi tutti i gas riscontrati nella troposfera e nella stratosfera. Al di là dei 300 km, vengono ritenuti predominanti atomi di ossigeno e di azoto7 con modeste quantità di idrogeno e di elio.


Per l'esosfera, la composizione sembra essenzialmente limitata a idrogeno, ossigeno ed elio. La quantità di acqua contenuta nell'Aria. è estremamente variabile da luogo a luogo, in rapporto alla quota, alla latitudine, alle condizioni meteoriche, alla natura della superficie sottostante. Prescindendo dalle nubi (di goccioline di acqua o di aghi di ghiaccio) nella troposfera non esiste aria assolutamente secca: il vapore d'acqua è sempre presente, pur potendo oscillare ampiamente tra valori che vanno da deboli tracce (0,001%, ad alta quota e ad alte latitudini) a percentuali in volume che possono superare il 2%. 

L'Acqua, sia pure in quantità estremamente piccole, non manca neppure nella stratosfera, tanto allo stato solido (come dimostrano alcuni cirri più elevati e le cosiddette nubi luminose) quanto in forma di vapore.
Il pulviscolo atmosferico è quasi tutto raccolto negli strati più vicini alla superficie terrestre. In prossimità del suo [otcm3 di aria. contiene in media ca. 15.000 particelle solide. 
Tale cifra indicativa è però molto variabile da luogo a luogo; ad es., si passa dalle poco più di 2000 particelle solide per cm3 dell'Aria quasi pura al centro dell'Oceano Pacifico, alle 800.000 per cm3 dell'Aria fumosa di  una grande città.

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L'atmosfera e la superficie terrestre 
Fin da quando si è formata nella composizione attuale, l’Aria ha sempre influenzato e continua ad influenzare la Vita Animale (compreso l’Uomo e Donna) e Vegetale sulla superficie terrestre, nonché le caratteristiche e le forme delle superficie stesse di tutti i corpi. 
Mentre contiene elementi indispensabili alla vita, attraverso le acque, i venti, le variazioni di temperatura, e i processi chimici che determina, modifica incessantemente gli aspetti della crosta terrestre. A 0 °C, s.l.m. e alla latitudine di 45°, un 1 °C di aria secca pesa 1,2930g, essa ha, rispetto all'Acqua, una densità di 0,001293. 
Il suo calore - specifico, a pressione costante, si aggira intorno a 0,24. 

La velocità del suono nell'Aria è di ca. 331m/sec  a 0 °C, e di ca. 339,9m/sec a +15 °C. Salendo in quota, pur rimanendo costante la proporzione tra azoto e ossigeno diminuisce la densità dell'Aria, con un andamento che segue molto da vicino il decrescere della pressione- l'ossigeno diventa perciò insufficiente per la respirazione umana.

A quote elevate si determinano via condizioni che  rendono dapprima difficile e poi impossibile la vita agli organismi. Comunità umane vivono anche a grandi altezze in condizioni acclimatante, sul Tibet e sulle Ande (Cerro de Pasco, 4359 m; Morococha, 4460 m; Quilca, 5200 m); sembra tuttavia che al di sopra dei  5OOO m risulti molto ridotta la possibilità di riproduzione. Anche i germi diminuiscono rapidamente con l'altezza. 


La temperatura dell'Aria è estremamente variabile da luogo a luogo (latitudine; ineguale ripartizione delle terre e delle acque; diverso potere assorbente dei vari materiali geologici), nel tempo (stagioni; alternarsi del giorno e della notte, nuvole e nebbie, che limitano durante il giorno i1 riscaldamento e durante la notte il raffreddamento), e con la quota.

Escursione diurna della temperatura, in un dato luogo, è la differenza tra il massimo e il minimo della temperatura nelle 24 ore; il massimo diurno si ha verso le 14; il minimo all'incirca alla levata del Sole. 
La temperatura dell'Aria è la causa principale di tutti i fenomeni meteorici. L'Aria assorbe appena il 17 % delle radiazioni dirette del Sole, perché è quasi trasparente ai raggi di breve lunghezza d'onda; assorbe invece in maggior misura le radiazioni a onda lunga provenienti dalla Terra riscaldata dal Sole: anche questo assorbimento, tuttavia, e 
dovuto principalmente al vapore d'acqua, all'anidride carbonica, al pulviscolo atmosferico e all'ozono. Negli strati inferiori la temperatura dell'Aria è determinata essenzialmente dalle influenze del suolo: si formano i moti convettivi, che producono il raffreddamento per espansione e concorrono a creare temperature decrescenti dal basso all'alto (caso della troposfera). A livelli superiori cessa l'influenza del suolo e la temperatura dipende esclusivamente dalle radiazioni ricevute ed emesse dalla massa atmosferica; quando vi è bilanciamento tra potere assorbente e potere emissivo, la temperatura è costante (caso della stratosfera).

L'aria avendo un peso, esercita necessariamente una pressione, che data l'entità de] la sua massa raggiunge valori molto elevati.
Impiegando un barometro a mercurio si osserva che s.1.m. la pressione atmosferica media è di 76cmHg Ciò sta a significare che la superficie di 1cmZ sopporta una forza uguale al peso di un cilindro di mercurio alto 76 cm e di 1 cm2 di sezione. E poiché I cm3 di mercurio pesa 13,596 g, tale forza sarà data da 76 x 13,596= 1033 g. 
L'unità pratica adottata per la misura delle pressioni è appunto la forza di 1,033 kg per cm2 (correntemente 1 kg per cm2) ed è chiamata Atmosfera (atm.). 

Spesso la pressione atmosferica viene espressa in mmHg (s.l.m., in media, 760mmHg), quantunque non sia esatto misurare le pressioni in unità di lunghezza. Nel sistema CGS l'unità di misura della pressione è la baria, che corrisponde alla forza esercitata da 1 dine su 1 cm2. Risultando tale unità troppo piccola, si è convenuto di adottare, per unità di misura della pressione atmosferica, il millibar (mbar), uguale a 1000 barie. 
Ricordando che la massa di 1 cm3 di mercurio è, a 0 °C, di 13,596g e che l'accelerazione di gravità, a 45° di latitudine e s.l.m., è di 980,6 cmsec~2, la pressione di I atm sarà uguale a 76 x 13,596 x 980,6 = 1013,250mbar. In altre parole, la pressione normale di 760mmHg è uguale a ca. 10t3mbar.


La pressione atmosferica diminuisce con l'aumentare della quota, giacché diventa minore il peso dell'aria sovrastante. Tale diminuzione non è però proporzionale alla quota raggiunta, perché non solo diminuisce l'altezza della colonna di aria, ma diminuisce anche la densità dei successivi strati. Perciò la pressione decresce dapprima rapidamente e poi sempre più lentamente. A 5000 m la pressione atmosferica è ca. metà di quella esistente s. 1. m., a 15 km è di ca. 102mbar; a 30 km, ca. 10mbar; a 80 km, appena 0,009mbar. La quantità di vapore d'acqua che può essere contenuta nell'Aria aumenta con la temperatura. 

Per ogni temperatura vi è un limite massimo, raggiunto il quale l'Aria si dice satura. Se in una massa satura si diminuisce la temperatura o si introduce altro vapore, il vapore d'acqua in eccesso deve passare allo stato liquido (condensazione). La temperatura alla quale ha inizio la condensazione si dice punto di rugiada, e risulta tanto più bassa quanto minore la quantità di vapore d'acqua contenuta nell'Aria n vapore d'acqua dell'aria dà luogo ai più imponenti fenomeni meteorici. 
Attraverso i successivi processi di evaporazione, condensazione (formazione delle nubi) e precipitazioni (pioggia, neve, grandine) si compie il grandioso ciclo, continuamente rinnovato, della circolazione dell'Acqua attraverso l'Aria.

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