L’atmosfera – riassunto e spiegazione per il liceo e l’università

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L’atmosfera è l’insieme delle fasi gassose presenti sulla Terra. La maggior parte è costituita dai gas che circondano all’esterno il nostro pianeta; la sua massa è irrilevante. Lo spessore è modesto (ha un’interfaccia netta in basso, ma è poco definita nella parte superiore. Se considero lo spessore inferiore, dove avvengono i processi vitali, siamo sugli 8 – 10 km; per lo spessore superiore esso si decuplica! Le emissioni di gas naturali in tutto il mondo (anche sotto i nostri piedi) fanno parte della sfera geochimica dell’atmosfera.


Come si struttura l’atmosfera?

È stratificata, tanto da poterla dividere in una serie di strati concentrici (il criterio con cui definiamo gli strati è in base alla temperatura).

Atmosfera riassunto Atmosfera schema riassuntivo

Troposphere: la temperatura diminuisce molto in questo tratto (in cui è concentrata gran parte della massa dell’atmosfera; nella “tropopausa” la temperatura rimane costante per alcuni km.
Stratosphere: la temperatura aumenta, e nella “stratopausa” rimane pressoché costante.
Mesosphere: la temperatura scende nuovamente per poi rimanere costante per qualche km in prossimità della “mesopausa”.
Thermosphere: a queste altezze e pressioni, è difficile definire la temperatura (probabilmente riceve calore dai venti solari).

Schema atmosfera riassunto

Questa tabella rappresenta la composizione dell’aria nella Troposphere; abbiamo abbondanza di argon perché tale elemento è frutto del decadimento radioattivo di isotopi instabili (radiogenico).
Questa composizione rimane più o meno costante fino a parte della Stratosphere, poi si arricchiranno i composti più leggeri.

Cosa è atmosfera terra geologia riassunto

Nella parte alta le specie gassose presenti sono colpite dai raggi cosmici, e le molecole vengono ionizzate.
La tropopausa corrisponde alla sfera di produzione del
14C (isotopo instabile del carbonio; consente la datazione dei materiali organici fino a 50000 anni). È un isotopo instabile che si forma in continuazione all’interno dell’atmosfera.
I neutrini provenienti dal Sole attraversano tutta l’atmosfera fino a raggiungere la parte alta della Troposphere, dove incontra un muro di molecole d’azoto:

14N + n = H + 14C
la massa rimane 14, ma il n. atomico diminuisce di 1 (producendo il
14C). Si forma così CO2 pesante, assorbita dal ciclo biologico.
Ozone layer (O3) : tale molecola si produce per effetto della presenza dei raggi ultravioletti prodotti dal sole.

Questo schema mostra la densità dell’ozono presente nella nostra atmosfera; possiamo notare da tale diagramma come esso sia presente in tutta l’atmosfera e soprattutto nella parte inferiore.

L’atmosfera è una parte fondamentale dei processi esogeni. Essa è cambiata moltissimo nei tempi geologici, e di pari passo è cambiata l’idrosfera; è il frutto di addizioni e sottrazioni di composti chimici. Nel corso di ere geologiche il bilancio tra addizioni e sottrazioni è cambiato moltissimo …

Addizioni:
Processi magmatici: trasferiscono specie gassose, originariamente provenienti dal mantello, verso l’esterno (e si classifica quindi come processo più antico).
Isotopi instabili: nella fase primordiale della storia della Terra, la presenza di isotopi instabili era notevole ed i frutti del loro decadimento andavano ad accumularsi nell’atmosfera.
Ossigeno: all’inizio non era molto presente O2, ma una piccola quantità ne era concentrata nella parte alta dell’atmosfera; questo era possibile grazie ai processi di “fotolisi dell’acqua”. Una parte dell’acqua emessa dai vulcani subiva una dissociazione grazie ai raggi solari:
H
2O = H2 + ½ O2

Ci sono satelliti fatti quasi totalmente di acqua, dove l’atmosfera è fatta di O2 puro (l’H non può essere trattenuto per via della sua massa). Quel 21% di O2 che oggi respiriamo è legato alla “fotosintesi clorofilliana”.
Argon: l’atmosfera si arricchisce continuamente di 40Ar, frutto del decadimento di 40K.
Elio: sempre per decadimento radioattivo (di Uranio e Torio).

Sottrazioni:
Processi d’ossidazione: molto O2 lo perdiamo per via dei processi ossidativi (H2, Fe2+, S2-, Mn2+);
Anidride carbonica: stesso destino tocca alla CO2, sottratta per via delle attività biologiche e per via delle precipitazioni dei carbonati;
Azoto: viene sottratto per ossidazione in aria e nel suolo per l’azione di batteri nitrifica tori (presenti nelle radici delle piante);
Idrogeno ed elio: H ed He sfuggono al campo gravitazionale terrestre.

Che composizione aveva l’atmosfera primordiale?
L’idea è che sicuramente doveva essere molto riducente, assenza di ossigeno ed essere molto ricca di H
2, He, N2, H2O, CH4 ed NH3.

Stage1 atmosfera

Questo schema rappresenta le diverse fasi dell’atmosfera (dalla sua origine fino ad oggi). Perché si pensa che lo Stage 1 (il più antico) avesse quella composizione? Perché, associando questo Stage 1 al periodo in cui la Terra non si era ancora ben stratificata, in questa fase c’era molto Fe metallico, e quindi si producevano gas molto ridotti.
Stage 2: fase in cui il nucleo si è ormai formato, quindi non abbiamo più Fe metallico nel mantello (ormai silicatico) e i gas vulcanici sono più ossidanti.
Stage 3: comparsa significativa dell’ossigeno libero in atmosfera, circa 2 miliardi di anni fa.

Atmosfera schema riassunto

   
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