Lezione in preparazione
Le diverse temperature della superficie terrestre provocano un diverso riscaldamento dell’aria sovrastante, dal quale nascono i moti convettivi.
La convezione è la forma di propagazione del calore caratteristica nei liquidi e nei gas. Osservando la figura, si nota che nei due recipienti pieni d’acqua posti su sorgenti di calore, si ha un innalzamento del liquido direttamente sovrastante la fiamma, provocato dal fatto che l’acqua calda diventa meno densa di quella meno calda e perciò sale per il principio di Archimede.
Salendo l’acqua calda lascia il posto a quella più fredda che le sta intorno, la quale viene cosi richiamata verso la fiamma, ove a volta si scalda e sale.
Durante la salita, però, il liquido si raffredda e a un certo punto cessa di salire e va a occupare il posto lasciato da quello che sta scendendo per essere stato richiamato dal “vuoto” lasciato dall’acqua che va verso la fiamma. Il moto convettivo cosi innescato continua finché perdura la disparità di riscaldamento tra le varie parti del recipiente.
Lo stesso avviene per l’aria quando, a causa della diversa natura del terreno (radura con minore capacità termica del bosco circostante), essa viene riscaldata di più in un dato punto. Qui l’aria diventa più leggera, e quindi comincia a salire, richiamando aria più fredda dalla radura e innescando così un moto convettivo.
Quello visto ora è un moto convettivo di dimensioni ridotte e di breve durata. Ci sono però anche moti convettivi generati dal diverso riscaldamento di vaste zone della Terra, i quali hanno perciò dimensioni planetarie e la cui durata può essere stagionale o anche continua. (Vedi il vento Meltemi della zona Egea della Grecia).
Un moto convettivo consiste dunque in una colonna d’aria ascendente, in una discendente e in due masse d’aria che si muovono in senso opposto l’una all’altra parallelamente al terreno, la prima al suolo, e la seconda in quota.
Le masse che si muovono verticalmente sono appunto chiamate correnti ascendenti e discendenti, mentre quelle che si muovono parallelamente al terreno sono chiamate venti.
La variazione di temperatura nel tempo di un luogo della Terra, si chiama escursione termica. Essa è definita dalla differenza tra il valore massimo e il valore minimo della temperatura del luogo, misurati in un determinato intervallo di tempo.
L’escursione termica giornaliera ha il suo massimo verso le ore 14 e il suo minimo appena prima del sorgere del Sole.
L’escursione termica annuale ha il suo massimo in estate e il minimo in inverno.
Le curve di stato
Abbiamo visto che il rapporto tra la differenza di temperatura fra due punti a quota diversa e la loro differenza di quota, si chiama gradiente termico verticale. Poiché il gradiente termico verticale dell’ atmosfera standard ha il valore costante di 6,5°C / 1.000 metri, l’andamento è lineare fino alla tropopausa; al di sopra, dove il gradiente assume valore costante zero, la temperatura mantiene costante il valore di -56,5°C raggiunto alla tropopausa.
Nell’atmosfera reale, però, la variazione di temperatura con la quota può avere andamenti molto vari; in alcuni casi può anche succedere che la temperatura, anziché diminuire, aumenti con la quota e dia così luogo a un’inversione termica (fenomeno ricorrente in aria stabile).
La figura mostra un diagramma temperatura/quota, o curva di stato che illustra:
- un’inversione al suolo che si verifica specialmente di notte quando l’aria è calma e quindi gli strati a immediato contatto con il terreno, che ha ormai ceduto tutto il suo calore e perciò è molto freddo, sono pure più freddi di quelli sovrastanti; l’inversione al suolo, che è spesso causa di nebbia, ha comunque sempre uno spessore limitato e sparisce non appena inizia il primo riscaldamento del terreno al sorgere del Sole;
- un’inversione in quota, che si può verificare a qualunque altezza nella tropo sfera, e dà spesso luogo a nubi stratificate;
- un’isotermia, cioè un tratto di quota a temperatura costante è un fenomeno che si può incontrare a qualunque quota, ma che comunque, si verifica costantemente dalla tropopausa in su.
Perciò nei diagrammi temperatura/quota, molto importanti per l’analisi dello stato dell’atmosfera, se la linea volge verso destra si è in presenza di un’inversione; se si mantiene parallela alle ordinate si è in presenza di un’isotermia; mentre se la linea volge a sinistra, come normalmente avviene, significa che la temperatura diminuisce con la quota e la diminuzione è tanto maggiore quanto più coricata è la linea.
