L'atmosfera terrestre 3/4: "alta atmosfera e Magnetosfera", un viaggio tra Strati e Pause

Per dare un'occhiata agli altri post, se ve li siete persi:

1/4 l'atmosfera terrestre, visione d'insieme
2/4 bassa atmosfera
4/4 - Viaggio attraverso l'atmosfera: fenomeni naturali e ingegno umano

In questo post proseguiamo il viaggio ripartendo, dopo la Mesopausa dove eravamo arrivati, dalla linea di Karman, convenzionalmente intorno ai 100 km di quota, per salire ancora più in su.

Riprendiamo 3 concetti affrontati nel post 2/4 sulla bassa e media atmosfera:

1 - "L'atmosfera intesa come miscuglio omogeneo di gas termina, come precedentemente indicato, a circa 80 km di quota sul livello medio del mare, in quanto - al di sopra di tale quota - le molecole dei gas di cui l'atmosfera è costituita vengono dissociate o ionizzate.
Oltre tale quota inizia una zona (la ionosfera) in cui gli atomi sono ionizzati."

2 - L'atmosfera terrestre è l'involucro aeriforme costituito da gas e vapori nella sua parte bassa e prevalentemente da ioni ed elettroni nella parte più alta, trattenuto intorno alla Terra dai campi gravitazionale e magnetico terrestri (post 2/4 bassa atmosfera, finestra Turbosfera).

3 - Sopra i 100 km la radiazione solare opera un'intensa dissociazione dei gas, con passaggio dallo stato molecolare allo stato atomico e con una serie di reazioni chimiche collegate, che fanno mutare sensibilmente la percentuale dei vari componenti (vedi finestra "Altre denominazioni particolari" nel post 2/4 bassa atmosfera):
- da 100 a 800 km il più abbondante è sempre l'ossigeno atomico
- sopra gli 800 km diventano prevalenti i gas più leggeri, Idrogeno ed Elio (da cui Eliosfera e Protonosfera)


Troposfera, Stratosfera e Mesosfera fanno parte della Omosfera, come detto, dove la composizione chimica rimane pressoché la stessa (detta anche "bassa atmosfera").
Dopo la Mesopausa, e quindi con la Eterosfera ("alta atmosfera"), si cambiano però criteri; arrivati infatti a questo punto si comprende che non ha più molto senso continuare ad usare la temperatura come caratteristica principale per classificare i vari strati atmosferici. Diventano preponderanti, o più significativi, altri fenomeni fisici come quelli elettrici e magnetici. Perciò, una volta superata la mesopausa possiamo distinguere i seguenti strati:

- Termosfera-Ionosfera
- Esosfera-Magnetosfera

                                                                                                                                    Una premessa si rende subito necessaria, breve ma essenziale per continuare il nostro viaggio.
Abbiamo appena accennato al "passaggio dallo stato molecolare allo stato atomico" e ai fenomeni elettrici e magnetici. Se non do una spicciola infarinatura di ripasso su questo argomento, il resto rischia di restare estraneo e oscuro, come un'enorme lacuna incolmabile.                                                                                                                          
                             Cosa sono                                   atomi, molecole e ioni?                                                                                                   

L'atomo (che un tempo erroneamente si riteneva indivisibile) "è la più piccola parte di ogni elemento esistente in natura che ne conserva le caratteristiche chimiche".                                                             Nell'atomo, che è sferico, si trovano:                                                                                       - un nucleo centrale formato da particelle subatomiche (più piccole dell'atomo):       protoni (cariche positivamente) e neutroni (di carica neutra = zero)                                                                                                                   - attorno a questo nucleo orbitano gli elettroni (carica negativa), il cui numero dev'essere uguale a quello dei protoni nel nucleo (concetto chiave), per bilanciare le cariche e far si che l'atomo (e quindi la materia) sia priva di carica elettrica in condizioni di normalità.                                                                                                                                    

L'immagine precedente è semplicisticamente schematica, perchè in realtà, solo per saperlo, gli elettroni orbitano tutt'intorno al nucleo in una nuvola vorticosa e su più strati e possono essere molto numerosi, e il nucleo costituito da protoni e neutroni dovrebbe essere più piccolo della capocchia di uno spillo.                                                                                                                                                                                                                                                                                              

Le molecole sono gruppetti di atomi legati gli uni agli altri attraverso speciali legami detti legami chimici. I legami si possono creare proprio perché le particelle di cui sono fatti gli atomi sono elettriche, cioè hanno la proprietà di attrarsi, e quindi di legarsi.                                                                                                                                                                                                                                                                          

                                                                                               

la semplice molecola dell'acqua, H2O

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 

la grandissima e complessa molecola del DNA, il "codice della vita"

                                                                                                                                             

                                          Giungiamo infine allo Ione, che è invece una particella dotata di carica elettrica, data da un atomo o una molecola che abbia perso o acquistato 1 o + elettroni (di carica negativa).                                                                     - Se ha perso 1 o + elettroni lo ione ha carica positiva ed è detto catione o Ione+ (indicato con tanti + quanti sono gli elettroni persi).                                                                           - Se ha acquistato 1 o + elettroni ha carica negativa e viene chiamato anione o Ione- (indicato con tanti - quanto sono gli elettroni acquistati).
                                                                                                                                Per capire meglio come succede basta seguire questo esempio, sarà molto più chiaro
(tenendo presente che un atomo o un raggruppamento di atomi non possono mai perdere protoni):                                                                                                                                                        

                                                                          Prendiamo un atomo "neutro", che ha 6 cariche positive (protoni) e 6 cariche negative (elettroni), quindi privo di carica elettrica.                                                                                                                                                                        

Se l'atomo perde un elettrone la sua struttura diventa questa, cioè assume una carica +, perché i protoni sono più numerosi, diventando così un catione (al contrario quando l'atomo acquista un elettrone assume una carica - perché diventano più numerosi gli elettroni e diventa così un anione).                                                                         

Utili da sapere per noi:                                                                                                                                                                                                                              - il numero atomico corrisponde al numero di protoni                                                                                                                                                                              - l'energia di ionizzazione, che vedremo abbondantemente in questo post, è l'energia necessaria per strappare un elettrone da un atomo neutro                                                                                                                                                        - quando si parla di ionizzazione, quella che accade nell'alta atmosfera, si intendono quindi Ioni+ o cationi, che sono dannosi per l'essere umano                                                                                                                                                                      - al contrario gli Ioni- o anioni, cioé gli atomi che hanno acquistato 1 o + elettroni, fanno tanto bene alla salute e ne è piena la natura nella Troposfera. Anche solo accendendo una lampada al sale si può fruire di questi benefici atomi.                                                                                                                                                        - le ultime scoperte scientifiche ci illuminano sul fatto che i protoni e i neutroni sono costituiti da particelle ancora più piccole come i quark, i bosoni, i neutrini...
(Come esiste l'infinitamente grande, esiste anche l'infinitamente piccolo, che essendo infinito riserva sempre delle sorprese ai ricercatori).                                                                         

Vediamoli ora in dettaglio gli strati. Viste le premesse appena elencate, nell'affrontare la Termosfera-Ionosfera, sarà anche necessario aggiungere 2 integrazioni sulle "onde elettromagnetiche" e sui "raggi cosmici", per rendere il quadro più completo.

4° Strato: Termosfera 
(90 - 500/650)

Termosfera (dal greco thermós = calore, chiamata così per le elevate temperature che vi si registrano)

Questa regione è caratterizzata da un continuo aumento della temperatura con l'altezza, infatti secondo dati e calcoli teorici:

- tra i 110 e i 120 km essa dovrebbe essere già risalita a 0 °C
- a 150 km si aggirerebbe intorno ad alcune centinaia di gradi sopra lo zero
- a circa 300 km sarebbe di circa 1.000° C
- al limite superiore, in prossimità della termopausa (500 km circa), sarebbe di 1.200 gradi C

Tuttavia questi dati si riferiscono alla "temperatura cinetica" delle particelle, che le fa viaggiare a una velocità di poco inferiore alla velocità di fuga (11,2 km/s, andate a vedere il post La nostra strada stellare: la Via Lattea, dove nella parte finale avete un'idea di questa velocità, oppure seguite l'etichetta comparazioni di velocità).

                                                                                                                                           Ma cos'è questa "temperatura cinetica"?                                                                                                                                                    Il concetto è collegato alla rarefazione dell'aria. Vediamo alcune definizioni, avendone a disposizione più d'una sarà per voi più facile arrivare alla comprensione:                                                                                                    
- i gas sono talmente rarefatti che le loro particelle, pur muovendosi in modo velocissimo, raramente si toccano                                                                                        
- questa temperatura esprime solo il calore che queste particelle sprigionerebbero se si muovessero a questa velocità sulla Terra alla superficie                                                    
- la temperatura di centinaia di gradi a grandi altezze non indica un caldo enorme, ma è solo la temperatura cinetica e cioè "la temperatura che sarebbe necessaria al livello del mare affinché le molecole posseggano la stessa energia cinetica che hanno a queste altezze"                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            

- una curiosità interessante e apparentemente contraddittoria con queste temperature è che gli astronauti che si trovano a questa altezza necessitano di indossare delle tute riscaldate a causa del freddo. Questa apparente contraddizione si spiega appunto con il concetto di temperatura cinetica e definendo il calore, cioé "una forma di energia che si libera negli urti tra le particelle"; a causa della bassa densità dei gas questi urti avvengono raramente, spiegando in questo modo il poco calore esistente. In ogni caso nella termosfera ci si congelerebbe ugualmente.                                                                                    

Nella Termosfera le proporzioni dei vari componenti gassosi appaiono ormai completamente cambiate (come si diceva per l'Eterosfera nel post 2/4 bassa atmosfera) e la densità assume valori sempre minori, a mano a mano che si procede verso l'alto.
Quindi l’atmosfera è estremamente rarefatta e diventano preponderanti processi particolari che riscaldano nuovamente la poca aria presente. In particolare le radiazioni solari di frequenza elevata (onde molto corte, vedremo meglio più sotto nella sezione Ionosfera) vengono assorbite dagli atomi di Azoto e Ossigeno, aumentandone la temperatura, di giorno, anche a più di 1000°C.

                                                                                                                                     Tenete comunque presente che gli strati più esterni della termosfera sono sì molto caldi, ma l'aria è così rarefatta che il calore trattenuto non ha alcun effetto sul clima della Terra.                                                                                                                                                          

A 100 km di quota si trova la linea di Karman (già vista alla fine del post 2/4 bassa atmosfera), posta come limite convenzionale tra voli aeronautici e voli astronautici.

Ricordate quando abbiamo parlato della Mesosfera dicendo che è in quello strato che si vedono le "stelle cadenti"? Ebbene, quelle stesse stelle cadenti sono appena passate nella Termosfera ed è proprio qui che cominciano ad incendiarsi e a disintegrarsi come meteore (parte finale del post Fasce di asteroidi del sistema solare), corpi solidi che provengono dallo spazio.

Infatti è già la termosfera che ci protegge dalla caduta di piccoli meteoriti in quanto l’alta temperatura, insieme con l’attrito sviluppato dalle molecole dei gas, bruciano la quasi totalità dei detriti diretti verso la terra.


La termosfera è anche sede del fenomeno delle aurore polari.
Nelle schede sottostanti si parla delle Aurore, per integrare l'argomento e vedere delle belle immagini potete andare a visitare, se non l'avete già fatto, il mio post Aurore spettacolari.

Il testo della sottostante immagine:
La termosfera è estremamente rarefatta (cioè ha densità molto bassa). In questo strato hanno sede le aurore polari, manifestazioni luminose talvolta visibile in prossimità dei poli, a forma di archi e raggi di diversi colori. Questo fenomeno è dovuto all'azione di radiazioni provenienti dal Sole che colpiscono le molecole dei gas atmosferici, trasformandole in particelle cariche, che sono attratte magneticamente dai poli.

Un'immagine che descrive bene visivamente come funzionano le aurore, partendo dal vento solare attraverso il campo magnetico terrestre (ma trovate ampia spiegazione nel post Aurore).






Tra gli effetti che vengono descritti, causati dalle eruzioni solari, ci sono:

- microchip satellitari danneggiati
- reti elettriche interrotte
- interferenze radio

Da questa immagine si capisce bene la fascia nella quale si manifesta il fenomeno, tra gli 80 e i 160 km di altitudine, ma in realtà sono state viste aurore fino al migliaio di km.















Ricordate che abbiamo detto che fa parte degli strati più esterni la Ionosfera?
La parte inferiore della Termosfera contiene alta concentrazione di ioni quindi è detta Ionosfera. In realtà la Ionosfera è costituita dalla Termosfera assieme alla porzione più esterna della Mesosfera (anche se, come noterete, i suoi confini reali vanno ben al di là di questa convenzionale e schematica divisione, estendendosi per ben 1 raggio terrestre oltre la superficie), ed è una zona in cui i gas sono allo stato di Ioni (particelle con carica elettrica per aver perso o acquistato elettroni). Queste molecole di gas si trovano allo stato di ioni dovuti alla radiazione ultravioletta (UV), ai raggi X e ai fasci di elettroni provenienti dal Sole. Quindi è il Sole che opera questa trasformazione.

 Strato 4a: Ionosfera 
(50 - 6.370 km sfera; 50 - 2.000 km sottostrati D-E-F)

                  La Ionosfera è costituita dalla Termosfera 
           assieme alla porzione più esterna della Mesosfera

Ionosfera (il reale strato di Ioni+ va da 50 a 6.370 km, pari a 1 raggio terrestre; i sottostrati D, E, F invece fra i 50-90 e i 220-2.000 km)

In questa zona, che occupa diverse centinaia di km, l’aria è estremamente rarefatta, trovandosi così molto esposta ai raggi cosmici, alle particelle del vento solare e ai raggi ultravioletti UV e X del Sole. Ciò provoca la ionizzazione degli atomi che compongono l’atmosfera e il loro permanere a lungo nello stato ionizzato, proprio per la scarsa probabilità che ha un elettrone o un protone di trovare altre particelle per ricombinarsi. 

Vengono qui intercettati  i raggi X provenienti dal Sole, in modo che non raggiungano direttamente la Terra, risultando dannosi.

I raggi si trasformano quindi in particelle cariche elettricamente= gli Ioni (ionizzazione).

Gli ioni, una volta formatisi, tendono a concentrarsi in quattro fasce principali chiamate:

D (50-90 km, questo strato si trova quindi ancora nella Mesosfera)
E (90-140 km)
F1 (140-220 km)
F2 (220-2.000 km)





La Ionosfera è ricca quindi di particelle ionizzate; questo strato filtra la radiazione solare, lasciando passare soltanto certe bande spettrali, come quella ottica o radio, ed è sede delle aurore polari di cui abbiamo parlato alla fine della Termosfera, poco fa.

                                                                                                                                          1^ integrazione: Prima di passare a spiegare a cosa servono questi Ioni, occorre fare una premessa, perché effettivamente questo tipo di argomento può risultare abbastanza difficile da comprendere.                                                                                                                                                                
          Le Radiazioni Elettromagnetiche                                                                                                                                                                         

                                       

          La luce è una minima parte della vasta famiglia delle radiazioni elettromagnetiche, che comprende anche le onde radio, le onde televisive, le microonde, i raggi infrarossi (alla sua sinistra nell'immagine), i raggi ultravioletti UV, i raggi X, i raggi Gamma e i raggi cosmici (alla sua destra).                                                                                                                                                 Ma solo certe bande spettrali riescono a raggiungere la superficie, mentre altre vengono filtrate e bloccate, per nostra fortuna.                                                                                                                                                  

                                                                                                                                          Nella prima immagine in alto, nella parte alta quella specie di onda che andando verso destra diventa sempre più frequente è la oscillazione/sinusoide che rappresenta le onde elettromagnetiche, tramite l'unità di misura Hertz, di cui parliamo tra poco.                                                                                                                                                                    

                                                                                                                                          Andando verso sinistra la frequenza diventa più "lunga" e lenta perché l'onda si allunga, e si dice "bassa frequenza" (Low frequency). Andando verso destra la frequenza diventa gradualmente più "corta" e veloce perché l'onda si accorcia. Troviamo così le frequenze:                                                                                                                                
- estremamente basse (Extremely Low F - ELF)                                                     - super basse (Super Low F - SLF)                                                                         - ultra basse (Ultra Low F - ULF)                                                                             - molto basse (Very Low F - VLF)                                                                           - basse (Low F - LF)                                                                                                 - medie (Medium F - MF) = "frequenze medie" 
- alte (High F - HF)  = "frequenze corte"                                                                   - molto alte (Very High F - VHF) = "frequenze cortissime"                                       - ultra alte (Ultra High F - UHF) = "frequenze ultracorte"                                         - microonde (Super High F - SHF) = "frequenze microonde"                                   - estremamente alte (Extremely High F - EHF)                                                       - tremendamente alte (Tremendously High F o Terahertz - THF)                                                                                                                    

Ho cercato di mettere le frequenze al completo perchè in seguito troverete queste sigle e almeno saprete tradurle. Considerate però che con questa classificazione abbiamo descritto solo la prima sezione di sinistra delle radiazioni (nel post 4/4 - Viaggio attraverso l'atmosfera, vediamo le applicazioni).                                                                                                                                              

                                                                                                                                 

                                                                                                                Nell'immagine qui sopra una cosa importante da notare è la scritta "radiazione non-ionizzante", che da una piccola parte dell'ultravioletto va tutta a sinistra verso le onde lunghe; e la "radiazione ionizzante" che invece dal resto dell'ultravioletto va verso destra e comprende raggi x e gamma. Per noi non-ionizzante significa vita, cioè radiazione non dannosa, quindi "ionizzante" nel senso di Ioni+ o cationi, come abbiamo visto, equivale a pericolo, danni gravi alla salute.                                                                                                                                                                                

attenzione, questa immagine è capovolta rispetto alla precedente

                                                                                                                                                                                    La luce, quindi, occupa uno spazio molto ristretto nello scala dello Spettro Elettromagnetico (già visto nella sede del post Big Bang riferito alle stelle) tanto che noi, con la vista, riusciamo a percepire lunghezze d'onda comprese solo tra i 400 ed i 700 nanometri (nm = un miliardesimo di un metro) a cui diamo il nome di Luce Visibile.                                                                                                                 Infatti, quando un'onda si estende oltre i 700 nm, sparisce dalla nostra vista per sfumare nella regione della banda Infrarossa dello Spettro Elettromagnetico. Lo stesso avviene quando scende sotto i 400 nm, perchè entra nella banda degli U.V.                                            
        Le Onde Elettromagnetiche (tra le quali le onde luminose - cioé la luce, una radiofrequenza dello spettro visibile che va da 400 a 800 nanometri - e le onde radio) si propagano sia nell'aria e sia nel vuoto d'aria ad una velocità impressionante: 300.000 Km al secondo! (per un'idea, post La Via Lattea)
Le Onde elettromagnetiche non hanno la proprietà di attraversare masse di metallo diverso.                                                                                                                                  
"La luce mostra una duplice natura, apparentemente contrastante, in quanto è un insieme di onde luminose ed un flusso di particelle chiamate: i Quanti di Luce o Fotoni. Tuttavia, sebbene siamo abituati a considerare la luce come un'onda, è comune considerarla con un comportamento secondo la sua natura corpuscolare".                                                                  
         Le Onde Radio sono Onde Elettromagnetiche                                                                                                                                                                                          

           Le onde elettromagnetiche vengono emesse da fulmini, da correnti elettrostatiche che si formano in un dato spazio per scontro di masse con polarità diversa od anche per strofinio di due materie diverse. Sono molto pericolose.
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          

                                                                                                                                        Ancora, le onde elettromagnetiche vengono soprattutto emesse dalle stazioni radio di ogni genere, dai telefonini cellulari, dai forni a microonde, da apparecchi elettromedicali e di indagine sanitaria; dallo strofinio di spazzole sul collettore di motori elettrici, etc.
                                                                                                                                          Praticamente, 24 ore su 24 e per tutta la nostra vita, siamo continuamente avvolti ed attraversati da milioni di onde elettromagnetiche più o meno potenti. Comunque non ci sono certezze che le onde Elettromagnetiche siano dannose. Il fatto tranquillizzante infatti è dato dallo stesso Pianeta Terra che fin dall'inizio della sua generazione ha emesso ed emette le onde elettromagnetiche, incluse radiazioni pericolosissime.                                                                                                                  
         Fu lo Scienziato Heinrich Hertz a fare uno studio completo sulle onde elettromagnetiche, l'unità di misura che in seguito ed a sua memoria fu chiamata Hertz (abbreviazione Hz).                                                                                                              

Le onde radio si dividono in due grandi categorie:                              
- onde di terra o di superficie ("ground wave", seguono la conformazione terrestre)                                              
- onde spaziali ("space wave", si propagano nello spazio o verso il cielo. Possono essere anche direttive e possono essere anche riflesse sia dal cielo e sia anche da ostacoli come montagne, colline od altre masse anche metalliche di notevole dimensione, navi, aerei, etc).                                                                                                                                            
          L'unità di misura in Hz stabilisce quante oscillazioni (sinusoidi) perfette, una determinata frequenza radio, compie in un secondo. Lo Scienziato Hertz non solo stabilì la quantità delle oscillazioni ma determinò la distanza in metri che intercorre fra due semionde siano esse positive o negative.                                         Pertanto:
- la frequenza delle onde radio (quante in 1 sec) si misura in Hz mentre
- la lunghezza d'onda corrispondente alla frequenza (in 1 sec che distanza), si misura in metri                                                                                                                                                                                                                                                                                    

I multipli dell'Hertz sono:                              
KHz (Kilohertz) = a 1.000 Hz                      
MHz (Megahertz)= a 1.000.000 di Hz            
GHz (Gigahertz) = a 1.000.000.000 di Hz    
                                                                                                                                           

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          La propagazione delle onde radio purtroppo dipende da diversi fattori, i fattori negativi sono dovuti a:
                                                                                                                                - l'attività del Sole (come abbiamo visto, più l'aria è ionizzata, meglio rimbalzano le onde)
- la conformazione della Terra
- l'atmosfera (la Ionosfera)
- le due Fasi giorno e notte (come vediamo tra poco)
Ci sono anche fattori positivi per fortuna molto determinanti ma non in quantità.                                                              
"Non esistono foto che possano far vedere realmente come si propagano le onde radio.
L'unica via è quella di ricorrere all'immaginazione personale oppure, come scritto in tanti libri, portarsi presso un laghetto ove le acque siano calme. Gettate un sasso verso il centro e vedrete produrre delle onde che si allargano in modo uniforme a 360 gradi verso l'esterno. Gettatene un altro ed un altro ancora, noterete che ad ogni gettata corrisponde una formazione di onde che non andranno a disturbare affatto quelle prodotte in precedenza. L'unica differenza che corre in questo esempio è che le onde radio si propagano in tutti i sensi come quando accendete una lampada completamente scoperta nel buio".                                                                                                                                           

Ma che ruolo hanno queste fasce di ioni?

Il campo elettrico associato agli ioni (particelle cariche elettricamente) disturba la propagazione delle onde radio, provocandone la riflessione.

Queste particelle ionizzate sono molto importanti per le telecomunicazioni proprio per questa loro capacità di riflettere al suolo le onde radio provenienti dalla Terra in una direzione diversa da quella di provenienza.

Questo fenomeno è ampiamente sfruttato nelle trasmissioni radio a Modulazione di Ampiezza (AM): le onde elettromagnetiche trasmesse da un’emittente sono riflesse dalla ionosfera (in particolare dallo strato D) rimbalzando al suolo per poi venir nuovamente riflesse dalla ionosfera e così via (post 4/4 - Viaggio attraverso l'atmosfera, per le altitudini dei vari strati).

Grazie a questo strato atmosferico, la Ionosfera, è possibile che le trasmissioni radio vengano trasmesse in più punti della superficie terrestre, mentre per le trasmissioni televisive, per esempio, occorrono ripetitori opportunamente ubicati sulla Terra o sistemati su appositi satelliti artificiali che ritrasmettono il segnale televisivo nel punto desiderato della superficie terrestre.

Ma questo accade tutto il giorno?

Tuttavia, proprio perché la formazione degli ioni è dovuta in gran parte al Sole, di notte gli ioni si riducono notevolmente (la fascia D e parte della E si cancellano: gli elettroni di queste 2 fasce hanno tempo di ricombinarsi con i protoni e quindi l’equilibrio dinamico si “sposta” verso una sensibile diminuzione della concentrazione complessiva di ioni, cancellando l’esistenza di questi strati).

Questo, se da un lato rende le trasmissioni meno disturbate, dall'altro le fa diventare anche meno efficienti per l’assenza dello strato D, più vicino. In compenso, di notte però è possibile captare meglio stazioni radio lontane anche migliaia di km, grazie alla riflessione dello strato F (F1 ed F2).

Lo strato F2 è sensibile alle variazioni X di breve periodo
gli strati F1, E e D a quelle a lungo periodo, giornaliere, stagionali o annuali.
Lo strato D è solo diurno
E, F1 ed F2 sono diurni e notturni

Vediamo in dettaglio come si comportano i vari Ioni nelle distinte fasce:

- nello Strato D la ionizzazione è molto intensa durante il giorno. Diviene quasi nulla durante la notte.
- nello strato E la ionizzazione può avvenire soltanto temporaneamente. Durante le stagioni calde, può essere anche intensa. Il fenomeno favorisce di molto le onde radio che possono riflettersi anche a grande distanza sul pianeta.
- gli Strati F1 e F2 sono separati di giorno ed uniti di notte, la ionizzazione di questi strati è notevole e rimane difficile alle onde radio attraversarli e, pertanto, in particolare di notte, quasi tutte le onde radio vengono riflesse verso il pianeta stesso.
La ionizzazione raggiunge il massimo nello strato F2 che, durante la notte, risente anche dei raggi cosmici.

Fortunatamente solo alcune onde radio hanno la proprietà di attraversare indenni questi strati. Ebbene queste onde radio sono quelle che appartengono alla categoria delle VHF - UHF e SHF.

                                                                                                                    2^ integrazione                                       I raggi cosmici, ma cosa sono?                                             

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  I raggi cosmici o Astroparticelle sono qualche cosa con cui abbiamo a che fare in continuazione e con cui il nostro corpo interagisce da sempre anche se non ce ne rendiamo conto.                                                                                                                    
Una brevissima spiegazione senza entrare troppo in dettaglio (altrimenti ci vorrebbe un altro post solo per loro), partendo da 2 righe di ripasso di base accelerato:
la materia è fatta di atomi, ogni atomo è formato da un nucleo (neutroni + protoni) e da una nuvola di particelle negative (dette elettroni). Cosa succede se si tolgono tutti gli elettroni all'atomo?                                                                                                          
1 - I raggi cosmici sono nuclei di atomi completamente ionizzati (cioè che hanno perso tutti i loro elettroni) e che sono stati accelerati a velocità vicine a quelle della luce (300.000 Km/sec) perciò posseggono energie enormi
2 - sono particelle subatomiche (quindi frammenti di atomi) che provengono da varie sorgenti situate nello spazio e da ogni direzione
3 - formano una vera e propria “pioggia” che colpisce continuamente il nostro pianeta (satelliti, base spaziale Iss e astronauti compresi).                                                                                                                                                                                                              

       Curiosità: è stato calcolato che ogni metro quadrato dell’atmosfera terrestre viene colpito ogni secondo da 30 mila raggi cosmici. Forse non tutti immaginano che in ogni istante il nostro corpo è attraversato da milioni di particelle subatomiche: oltre ai neutrini che sono di gran lunga le più numerose (centinaia di miliardi al secondo), ci sono i muoni (qualche centinaio all'ora).                                                                                    
                          Da dove vengono?                                                                    
Le astroparticelle hanno varie origini:
- Pulsar - stelle di neutroni - magnetar (Resti di Supernove)                            - Buchi neri                                                                                                            - Quasar                                                                                                                  - Blazars (post Buco Nero e Quazar/Blazar)
- AGN (Active Galaxy Nuclei)                                                                                             
                            Come nascono?                                                                      
Tra i raggi cosmici si distinguono particelle ad alta e a bassa energia.                              
- I raggi a bassa energia vengono dal nostro Sole e sono prodotti dalle eruzioni solari.
- I raggi ad alta energia hanno invece un'origine molto più distante, si pensa che provengano dalle Supernovae (da ciò che rimane dell’esplosione di una stella massiccia): la materia violentemente espulsa dall’esplosione di una stella si espande nello spazio entrando in contatto con altra materia e ne accellera i nuclei, questo evento genera raggi cosmici.
Un altro tipo di sorgente di raggi cosmici sono i buchi neri che si trovano al centro delle galassie: il buco nero, divorando la materia circostante, emette getti di materia a velocità prossime a quelle della luce.                                                                                                    
Notabene: anche il Sole durante fasi di elevata attività può emettere particelle ad alta energia che raggiungono la Terra; per differenziare le particelle solari da quelle provenienti da altri oggetti cosmici della galassia si utilizzano le seguenti sigle
- SCR (solar cosmic rays - raggi cosmici solari) e
- GCR (galactic cosmic rays - raggi cosmici galattici)


                             Cosa succede                                        quando incontrano la nostra atmosfera?                     

un'immagine che aiuta meglio a visualizzare la collisione

                                                                                                                                       Quando i raggi cosmici colpiscono l’atmosfera terrestre, nella collisione formano sciami di particelle secondarie perché avviene una vera e propria divisione; non tutti gli sciami riescono a giungere a terra, ma solo quelli più energetici. Queste particelle interagiscono con la materia e quindi anche con il nostro corpo.                                                                                                                                                                                                                

Le astroparticelle si dividono in:
- particelle primarie, quelle che viaggiando dalle sorgenti arrivano fino al nostro pianeta, le quali entrando in atmosfera collidono con le molecole dell’aria
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               

una simulazione della collisione di un protone, Università di Chicago

- particelle secondarie, quelle che vengono generate dalla collisione delle primarie con gli atomi dell'atmosfera terrestre. Questa collisione infatti genera uno sciame di particelle che si propaga fino a raggiungere il suolo terrestre. Tra le particelle più abbondanti che piovono a terra e che letteralmente ci attraversano ogni giorno ci sono i muoni.                                                                                                                                  

Da un singolo protone emergono una quantità incredibile di particelle: mentre elettroni e pioni si “estinguono”in alta quota, i muoni insieme ai neutrini raggiungono il suolo.                                                                                                                                              
Astroparticelle primarie:
• Protoni
• Neutrini
• Elettroni
• Nuclei di varia natura
• Fotoni ad alta frequenza (raggi gamma)                                                                                      
                                                                                               Astroparticelle secondarie:
• Iperoni
• Elettroni
• Neutroni
• Mesoni (Pi, K)
• Muoni
• Neutrini                                                                                                                                        

Si studiano i muoni perchè la loro presenza è un'evidente causa di particelle più pesanti provenienti dallo spazio, sono le uniche particelle che raggiungono il terreno (quindi rilevabili) e sono importanti anche per la relazione che hanno con i neutrini.                                                  
I neutrini sono un discorso diverso; sono di gran lunga le particelle più numerose, ma avendo massa quasi nulla non vengono facilmente individuate. Sono prodotti dal Sole (e da tutte le stelle) durante i fenomeni di fusione nucleare, e dal decadimento di altre particelle in atmosfera, ma quelli che gli astrofisici attendono sono quelli di alta energia prodotti durante le esplosioni di supernove.                                                                                                                      
      Curiosità:  i raggi cosmici collaborano alla ionizzazione molecolare ed alla formazione delle nubi, influenzando notevolmente il clima del nostro pianeta. Inoltre lo studio delle astroparticelle interessa numerose discipline: meteorologia, paleoclimatologia, astronomia, fisica delle particelle ed anche medicina.                                                                                         

Curiosità:  a Napoli nel 2014 è stato inaugurato presso la stazione Toledo della metropolitana (linea M1 – a ben 40 metri di profondità) un rivelatore di raggi cosmici, visibile al pubblico, realizzato dai Laboratori Nazionali del Gran Sasso dell’INFN.                                                                                                                                    Quando una particella ad alta energia colpisce i sensori di questo strumento, i led di segnalazione si attivano rilevando il fenomeno.                                                                                                                 Un'affascinante iniziativa di divulgazione scientifica grazie alla quale si tenta di far avvicinare più gente possibile ad argomenti che sembrano così lontani dalle nostre vite ma invece non lo sono affatto, visto che letteralmente "ci colpiscono" in ogni istante.                                                                                                                                                                              

In conclusione, è quindi il Sole a giocare un ruolo fondamentale tra Ionizzazione e Raggi Cosmici, ecco perché la nostra stella viene costantemente seguita.
L'attività solare è causa di fenomeni strettamente connessi all'ambiente geo-magnetico del nostro pianeta, che ne viene a volte fortemente influenzato. Per questo motivo il Sole (post Il Sole 1/3) viene monitorato continuamente per prevedere l'insorgere di tempeste solari, a volte pericolose per la qualità delle telecomunicazioni e l'integrità delle apparecchiature elettroniche coinvolte (per un accenno alla velocità delle eruzioni solari post La Via Lattea, sezione finale o etichetta "comparazioni di velocità").

Nelle due immagini che seguono (Fig. 1) viene presentata l'immagine solare SOHO del 25 ottobre 2003, in luce visibile, a sinistra, e in raggi X, a destra. L'attività solare è collegata all'esteso e articolato gruppo di macchie nell'immagine del visibile, al quale corrispondono due importanti zone di attività in quella della radiazione X, collegate ad una serie di particolari che rendono l'immagine X molto più dettagliata dell'altra.

L'atmosfera della Terra viene influenzata dalla radiazione solare ad alta energia, e manifesta fenomeni di ionizzazione nella termosfera, che per questo motivo viene definita anche Ionosfera, dove si formano gli strati F2, F1, E e D (vedi post 4/4 - Viaggio attraverso l'atmosfera). La quantità di ioni positivi ed elettroni liberi negli strati varia in funzione del grado di ionizzazione, e quindi della quantità di energia ricevuta dal Sole. Nell'immagine qui sotto viene rappresentata la struttura degli strati, la loro quota e il gradiente termico qualitativo in funzione dell'altezza dal suolo, cioè come cambia la temperatura in altezza.

termopausa

In questa zona la temperatura cinetica è di circa 1.100° C e i componenti principali dell'atmosfera non sono più azoto ed ossigeno, ma gli elementi leggeri idrogeno ed elio.

Per convenzione la costante solare (al limite superiore dell'atmosfera, la quantità di calorie al minuto che arrivano su ogni cm quadrato di superficie orientata perpendicolarmente alla radiazione: 1 langley = 1 cal/cm2) viene misurata in questa pausa.

L'esatta altitudine dipende da molteplici fattori tra i quali la latitudine, l'ora del giorno, i flussi solari. A causa di queste fluttuazioni la sua quota varia tra i 500 e i 1.000 km dalla superficie terrestre. Una parte della magnetosfera può scendere dunque al di sotto di questo strato.
Sebbene sia formalmente uno strato appartenente all'atmosfera terrestre, la pressione è così bassa che il confine dello spazio viene convenzionalmente fissato diverse centinaia di km più in basso, a 100 km con la linea di Kármán.

Nella termopausa orbitano i satelliti artificiali. Pur non subendo un significativo aumento di temperatura a causa della residua atmosfera presente, ne vengono però lentamente (ma inesorabilmente) rallentati. Le varie missioni ISS, Shuttle e Soyuz operano al di sotto di questo strato (post 4/4 - Viaggio attraverso l'atmosfera).

5° Strato: Esosfera 
(500 - "2.500" km)

Esosfera (dal greco esos = esterno)

La regione più distante dalla superficie della Terra, la porzione più esterna dell’atmosfera, all'altitudine di 450-500 km; pur non esistendo un limite superiore di questo strato, generalmente si tende ad identificarlo ad un'altezza di 2.000-2.500 km, dove si trova il limite dell’atmosfera.

L'atmosfera terrestre termina infatti quando la densità dei suoi gas è uguale a quella dello spazio interstellare e si identifica con la frangia atmosferica che si trova a circa 2.000-2.500 km sopra la superficie.

L’esosfera è dunque la zona di transizione tra l’atmosfera terrestre e lo spazio interplanetario, a diretto contatto con le particelle provenienti dallo spazio esterno: una sorta di zona di confine tra il vuoto cosmico e l'atmosfera terrestre.

L'esosfera è la zona più rarefatta, che si perde nello spazio interplanetario, caratterizzata da una temperatura cinetica media di 700° C ma fortemente variabile in funzione della radiazione solare, tanto è vero che è molto alta l’escursione termica fra il periodo in cui si ha il minimo irraggiamento solare (di notte, circa 300°C) e quello in cui si ha il maggior irraggiamento solare (di giorno, circa 1700°C).

L'Esosfera è la zona in cui le molecole di gas, che si muovono a grande velocità, possono sfuggire nello spazio, oltre i 950 km: infatti le particelle gassose che raggiungono e superano la velocità di fuga (11,2 km/s) non partecipano più alla rotazione terrestre, non essendo più attratte dalla gravità, e si disperdono nello spazio. In genere sono gli elementi più leggeri (idrogeno ed elio) quelli che lasciano più frequentemente la nostra atmosfera.

Qui nasce una discussione teorica: 
il limite esterno è definito infatti solo teoricamente: è il livello al quale si presume che le molecole di gas atmosferico cessino di subire l’attrazione terrestre ma anche le interazioni con il campo magnetico della Terra.

Queste condizioni si verificano a un’altezza di circa 60.000 km all’Equatore e di circa 30.000 km ai poli, ma poiché la forma del campo magnetico terrestre varia in funzione del vento solare, anche lo spessore dell’atmosfera varia come vediamo tra pochissimo con la Magnetosfera).

                                                                                                                                        "Altre denominazioni particolari riguardo le suddivisioni in strati fanno poi riferimento alla specie molecolare o ionica prevalente o comunque per qualche verso importante....."                                                                                                                              
Nell'alta atmosfera si parla anche di:
- eliosfera per la regione fra circa 500 e circa 1500 km di quota, dove l'elio è la specie prevalente
- protonosfera/plasmasfera per la regione al di sopra di circa 6.370 km, dove prevalgono gli ioni H+                                                                                                                                                   

La Termosfera e l’Esosfera insieme costituiscono l’alta atmosfera che contiene anche la Magnetosfera, che sul lato illuminato della Terra raggiunge un’altezza di circa 64.000 chilometri.

In realtà è l'Esosfera ad essere conosciuta anche come Magnetosfera, per una caratteristica collegata agli ioni: la presenza degli ioni diventa più rara e si riduce la probabilità dei loro scontri; ciò aumenta il periodo di vita degli ioni stessi e la possibilità di essere influenzati dal magnetismo terrestre.

6° Strato: Magnetosfera 
(64.000 km fronte d'urto - 300.000 km coda magnetica)

Il campo magnetico terrestre è fondamentale per la vita sulla Terra perché ci protegge da un’eccessiva concentrazione dei dannosi raggi cosmici e delle particelle solari, infatti la Magnetosfera intercetta e devia le radiazioni ionizzanti che sarebbero dannose per gli esseri viventi. Vediamo come.

Non entrerò in questa sede in dettagli tecnici sulla sua struttura dinamica, perché ci vorrebbe un altro post, mi limiterò ad lettura generale.
Il nome Magnetosfera è stato coniato negli anni '50 del XX secolo dal fisico Thomas Gold.
La magnetosfera di un pianeta è caratterizzata dalle perturbazioni causate dal vento solare che la comprime, facendole assumere una forma a goccia.

Oppure, una regione dello spazio, detta anche "cavità geomagnetica", in cui è confinato il campo magnetico terrestre per effetto del vento solare (flusso supersonico di plasma emesso dal Sole).

Ho già introdotto questo argomento all'interno del discorso sulle aurore, spiegando da dove nascono e cosa succede quando il vento solare arriva sulla Terra (post Aurore spettacolari).

Ora integriamo quell'infarinatura completando il quadro. Qui serve parlare un po' di campi magnetici ma non spaventatevi, cercherò di procedere con chiarezza come è nello stile del blog, altrimenti con argomenti tanto complessi e per addetti ai lavori non se ne viene fuori (post presentazione).

Il vento solare, questo invisibile velocissimo (400-800 km/sec post La Via Lattea o etichetta "comparazioni di velocità") e spietato killer, in quanto composto da cariche elettriche in movimento, genera un campo magnetico.
Prima di occuparci di lui, però, dobbiamo parlare del nostro meraviglioso pianeta, la Terra.

Anche la Terra genera un cospicuo campo magnetico: immaginate all'interno del nostro pianeta un enorme magnete lungo 13.000 km avente un asse leggermente inclinato rispetto a quello di rotazione.

1° concetto: il Polo Nord e il Polo Sud magnetico non coincidono con quelli geografici. 
Vedete nell'immagine le due rette rosse, quella continua è l'asse di rotazione terrestre, mentre a 11,5° di distanza verso destra c'è la linea tratteggiata che è l'asse magnetico. Come potete verificare non coincidono.

Attenzione ora, c'è da aggiungere anche un'altra precisazione importante.

2° concetto: Non solo Nord e Sud magnetici non coincidono con quelli geografici, ma essi stessi sono una scelta convenzionale, perchè in realtà il Nord magnetico si trova al Sud geografico e viceversa (ecco perché nella barra centrale la S e la N le trovate invertite).

Siccome l'ago della bussola non può indicare un polo della stessa polarità e vista l'inversione dei poli magnetici appena detta, si è deciso per comodità che il polo magnetico Sud, che si trova fisicamente a nord, sia chiamato polo Nord magnetico, in analogia con il Nord geografico. Per questo troverete immagini dove al nord geografico c'è segnato a volte nord magnetico e a volte sud magnetico, il primo è convenzionale per nostra comodità, il secondo è reale.

3° concetto: sappiamo inoltre che il campo magnetico terrestre non è costante nel tempo, ma è dinamico e attivo e subisce variazioni in termini di direzione e di intensità. Le misure dimostrano che le posizioni dei poli non sono esattamente in quelle relative ai punti cardinali geografici che si spostano con la rotazione del pianeta. Un esempio, il polo Nord magnetico si sposta continuamente intorno al polo nord geografico e oscilla di circa 10 km al giorno per via delle interazioni con lo strato ionizzato dell'atmosfera.

Il campo magnetico terrestre sembra essere provocato da continue correnti elettriche presenti in particolare nel mantello, dove le altissime temperature fino a 3.000°C (dovute alla forte pressione) rendono la roccia fusa e le sue componenti metalliche (come ferro e nichel) perdono gli elettroni che sono così liberi di muoversi, specialmente da Ovest verso Est, mediante il magma trascinato dalla rotazione terrestre.





Poco fa abbiamo detto che l'angolo formato dall'asse di rotazione terrestre e da quello magnetico è oggi di 11,5°: ebbene questo angolo si chiama declinazione magnetica.
Per la navigazione e l’orientamento tramite bussola si è sempre tenuta ben presente tale declinazione (che come visto non è costante nel tempo a causa dell’incostanza del campo magnetico terrestre): essa provoca, in misura più o meno maggiore secondo la localizzazione geografica, uno scostamento tra il Nord indicato dalla bussola e la direzione effettiva del Nord geografico.

L’intensità del campo magnetico terrestre decresce con il cubo della distanza e intorno ai 60.000-80.000 km eguaglia quello del vento solare. Dunque è qui che si considera il limite della magnetosfera (magnetopausa). Nell'immagine sopra, indicativamente, una rappresentazione dell'estensione della magnetosfera in raggi terrestri (6.370 km). Sappiamo che dove incontra il vento solare la Magnetosfera arriva a circa 64.000 km (per capirci a sx nell'immagine), mentre la cosiddetta "coda magnetica" si prolunga dalla parte opposta per circa 300.000 km (a dx).

E qui torniamo al vento solare (che, come anticipato nel post Aurore, non è in realtà né un "vento" - mancando l'aria - né una dolce brezza. Inoltre è invisibile ai nostri occhi se non in momenti eccezionali come le Aurore appunto o le eruzioni o brillamenti solari): è costituito da un flusso di particelle ionizzate che, a causa dell'espansione della corona solare, viene emesso continuamente dal Sole e si diffonde nello spazio interplanetario, dove si confonde con la materia interstellare (post Il Sole 1/3).
Il vento solare è costituito principalmente da elettroni, protoni e, in una piccola percentuale, da nuclei di elio, la cui velocità di agitazione termica supera la velocità di fuga. La Terra è investita da questo flusso di particelle, che hanno una velocità media di 500 km/s e che interagiscono con il campo magnetico terrestre,

Cosa succede quando il vento solare 

incontra la Magnetosfera? 

Succede che il campo magnetico del vento solare interagisce, distorcendole, con le linee di forza di quello terrestre. Ma vengono intrappolate dal campo magnetico terrestre, perché dotate di carica elettrica, anche le particelle cosmiche e quelle dello stesso vento solare, e tendono tutte ad addensarsi verso i polo magnetici (dove più concentrate sono le linee di forza, in quanto in un magnete è verso i poli che linee di forza stesse convergono, infatti nelle prime 3 immagini di questa sezione avete notato che le linee curve del campo magnetico seguono le frecce uscendo dal Nord e rientrando da Sud).

L’eccitazione delle particelle coinvolte in questa “lotta” provoca fenomeni vari, anche di tipo luminoso come le aurore boreali (a 100-1.000 km di altezza), visibili infatti maggiormente verso le alte latitudini e quando l’attività solare si fa più intensa, oppure il disturbo di alcune attività umane:
- le trasmissioni radio, 
- l’uso di radar, 
- linee elettriche,
- satelliti, 
- l’incolumità degli astronauti e così via.

All'interno della Magnetosfera si trovano le Fasce di Van Allen, che si interrompono in corrispondenza delle zone polari, nelle cosiddette "cuspidi", come potete vedere ben rappresentate  in questa immagine.

Una simulazione al computer che da un'idea della conformazione delle Fasce.

Per una semplice e veloce descrizione delle Fasce lascio parlare le prossime 2 immagini che descrivono bene da sole questo passaggio.

Le Fasce di Van Allen si trovano quindi ben all'interno della distanza tra la Terra e la Luna (384.000 km).   


Qualche altra immagini che contribuisce a chiarire visivamente il quadro generale della Magnetosfera.

Qui sotto abbiamo una rappresentazione che può dare un'idea di quanto spazio occupa l'Esosfera della Terra, rispetto all'estensione del campo magnetico. Si è detto infatti che il suo confine superiore è convenzionalmente stabilito nella frangia atmosferica a 2.500 km, ma è chiaro che è appunto solo una convenzione.

In questa immagine è riprodotto piuttosto verosimilmente la reale ampiezza della Ionosfera, lo Strato in cui prevalgono gli Ioni+, che dovrebbe estendersi fino ad un raggio terrestre oltre la superficie (6.370 km), mentre i sottostrati D, E ed F raggiungono un altitudine molto più bassa, 2.000 km. Ovviamente le distanze non sono in scala, mentre per quanto riguarda le dimensioni sono quasi realistiche, probabilmente la Terra sarebbe un po' più piccola.

                         magnetopausa

Non è una semplice superficie di separazione, ma ha uno spessore finito. La maggior parte delle particelle del vento solare fluiscono intorno alla magnetopausa come le particelle di un fluido intorno ad un ostacolo; tuttavia, il vento solare può penetrare in parte attraverso di essa nella magnetosfera.

Nella Terra, e in tutti gli altri pianeti in possesso di campi magnetici, il plasma che riesce ad entrare viene imprigionato all'interno della magnetosfera; nella Terra esso va a formare una cintura di radiazioni detta Fasce di Van Allen.

                                                                                                                                Perchè questi post sull'atmosfera hanno un importanza sostanziale                              all'interno di un blog dedicato all'astronomia?                                                                                                                   
La risposta è semplice ma non scontata: in un periodo storico in cui la scienza astronomica si interessa sempre di più alla ricerca dei pianeti abitabili (post 2015: l'anno del contatto con Plutone) è fondamentale capire la complessità dell'atmosfera del pianeta abitabile che conosciamo meglio, la nostra Terra, e anche, magari, "come" questa si è andata formando.                                                                                                                               

Ma come era l'atmosfera alle origini?

L’atmosfera non ha sempre avuto questa composizione. Nei primi milioni di anni di vita della Terra era probabilmente molto simile a quella attuale di Giove o Saturno, cioè una miscela di idrogeno, metano, vapore acqueo e ammoniaca.

E' ormai certo che a trasformarla sono stati i vulcani, i quali però emettono vapore acqueo, anidride carbonica ma non azoto.
Allora da dove arriva l’azoto? E che fine hanno fatto il vapore acqueo e l’anidride carbonica?

La risposta risiede nelle caratteristiche del nostro pianeta.

1 - Prima di tutto la sua distanza dal Sole (150 milioni di km = 1 UA - post distanze), che ha permesso al vapore acqueo di condensare e formare gli oceani. Come conseguenza, grandi quantità di anidride carbonica atmosferica sono state inglobate dall’acqua e depositate sul fondo degli oceani.

Se la Terra si fosse trovata più vicina al Sole di circa 30-40 milioni di km, la temperatura sarebbe stata così elevata da impedire al vapore acqueo di condensare. E se, al contrario, fosse stata più lontana di 30-40 milioni di km, la temperatura sarebbe stata così bassa che tutto il vapore acqueo si sarebbe solidificato in una coltre ghiacciata.

2 - La seconda ragione dell’attuale composizione dell’atmosfera è la comparsa della vita vegetale. L’enorme quantità d’ossigeno presente nell’atmosfera ha, infatti, origine in gran parte biologica.
Al contrario delle moderne piante però, le prime alghe non rilasciavano ossigeno direttamente nell’aria: l’ossigeno libero sarebbe stato un veleno per gli organismi che vivevano 3 miliardi di anni fa. Lo emettevano invece inglobato in un composto di ferro che si ritrova in molti strati geologici di età comprese tra i 3 e gli 1,5 miliardi di anni. Solo in seguito le piante furono in grado di vivere con l’ossigeno in circolazione nell’aria e, da allora l’atmosfera ha raggiunto le caratteristiche attuali


Siamo arrivati alla fine di questo lungo, impegnativo e complesso 3° post; mi auguro vi sia piaciuto ma tenete presente che prepararlo è stato tutt'altro che una passeggiata, anche perché ho dovuto affrontare anch'io argomenti nuovi e difficili per rendere un quadro generale completo e il più possibile esaustivo, pur semplificando per non diventare pesante.


Per gli altri post della serie:
1/4 visione d'insieme
2/4 bassa atmosfera
4/4 - Viaggio attraverso l'atmosfera


Riferimenti sul web.

studio sull'Ozono
http://www.treccani.it/scuola/lezioni/scienze_naturali/ozono.html

rivelatore di raggi cosmici a Napoli
http://www.verascienza.com/che-cosa-sono-i-raggi-cosmici-una-breve-e-chiara-spiegazione-tra-scienza-e-curiosita/

astroparticelle e simulazione Università di Chicago su una collisione di un protone
http://www.astroparticelle.it/presentazione.asp

analisi onde radio
http://www.adiprospero.it/corsi/lezioni-a-richiesta/onde-radio.asp

analisi tecnica della Ionosfera
http://www.qsl.net/ik3xtv/ARCHIVIO/STRATI%20IONOSFERICI.pdf

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