Capitolo campione - Esperienza Steam (Scientifica SS1)

UNITÀ

LA AL R

Hai mai volato sopra le nuvole in cielo?

Sai a quale quota vola un aereo di linea?

C’è ancora aria a quell’altezza fuori dall’aereo?

L’atmosfera terrestre si estende molto più in alto rispetto alla quota di volo degli aerei di linea (circa 10 km di altitudine).

L'atmosfera è formata dall’aria: una miscela di azoto e ossigeno, con una piccolissima quantità di altri gas.

Le sue molecole sono quasi tutte concentrate vicino alla superficie. È come se tutti noi vivessimo sul fondo di un oceano d’aria. In questa Unità imparerai esattamente com'è fatta.

Z IEN A

LA SC AL

LTÀ...

EA

D

B2

L’ATMOSFERA, IL TEMPO E IL CLIMA

in

SAPERI ESSENZIALI

1 pr ep ar az io ne

LEZIONE

1 Quando soffiamo in un palloncino, le molecole dei gas dell'aria urtano con sempre maggiore forza le sue pareti elastiche e lo fanno espandere.

L’aria che ci circonda

1

L’ARIA occupa SPAZIO e ha un PESO

L’aria è una miscela di gas, trasparente e incolore. In effetti, l’aria è praticamente dappertutto: si insinua anche negli spazi più nascosti, tra le particelle del terreno e tra le fratture delle rocce. Anche ciò che siamo abituati a considerare “vuoto” è in realtà pieno d’aria.

Siamo così abituati a vivere immersi nell’aria che quasi ci dimentichiamo che si tratta di materia, formata da atomi e molecole.

Alle temperature presenti sulla Terra l’aria si trova sempre allo stato gassoso: non ha perciò un volume proprio, ma occupa tutto lo spazio che trova a disposizione.

Come ogni gas, l’aria è comprimibile ed elastica, perciò il suo volume è variabile 1 .

Come tutte le altre sostanze, inoltre, l’aria ha una massa e quindi un peso. Alla temperatura di 0 °C e al livello del mare, 1 L (= 1 dm3) d’aria pesa circa 1,3 g-peso.

La densità dell’aria a 0 °C e al livello del mare è di 0,0013 kg/dm3, circa 800 volte minore di quella dell’acqua.

Bisogna specificare “alla temperatura di 0 °C”, poiché la densità dell’aria, come quella di tutte le sostanze, cambia con la temperatura: infatti quando viene riscaldata l’aria si dilata e occupa un volume maggiore. Viceversa, quando si raffredda si contrae e diminuisce il suo volume. L’aria contenuta in un’aula scolastica delle dimensioni di 5 m × 5 m × 3 m pesa quasi 100 kg-peso. Uno stesso volume d’acqua peserebbe... 75 tonnellate!

METODO

STUDIO CON LE FORMULE

Rileggi la parte del testo sul peso e sulla densità dell’aria.

Quanto pesa in grammi l’aria presente dentro una bottiglia "vuota" da 1 L? Quanto pesa invece 1 L d’acqua ?

Esperienza STEAM Una bottiglia piena d’aria Prendiamo una bottiglia di vetro vuota e mettiamola su un tavolo in posizione orizzontale.

Con un pezzetto di carta, facciamo una pallina che abbia all’incirca le dimensioni dell’imboccatura e appoggiamola proprio lì davanti.

Ora soffiamo con forza per spingere la pallina dentro la bottiglia.

La pallina, invece di entrare, si allontanerà dalla bottiglia!

La bottiglia infatti è già piena d’aria, e questa aria respinge quella che abbiamo soffiato con forza, trascinando con sé la pallina di carta.

B30

B2 L’atmosfera, il tempo e il clima

Esperienza STEAM L’aria è materia Riempi d’acqua una piccola bacinella o un vaso trasparente.

Incastra un fazzoletto di carta sul fondo di un bicchiere. Capovolgi il bicchiere e spingilo verticalmente dentro l’acqua fino a fargli toccare il fondo.

Togli il bicchiere dall’acqua e controlla il fazzoletto: risulterà asciutto, perché il bicchiere immerso era pieno d’aria, che ha impedito all’acqua di entrare all’interno e bagnarlo.

2

L’aria è una MISCELA DI GAS diversi

L’aria che ci circonda è composta principalmente da due gas, di cui il più abbondante non è l’ossigeno ma è l’azoto.

L’aria è una miscela di azoto e ossigeno, con una piccola quantità di altri gas 2 . L’azoto e l’ossigeno, messi insieme, formano il 99% dell’aria.

L’azoto (simbolo chimico N2) è un gas inerte, cioè non reagisce facilmente con altre sostanze.

L’ossigeno (O2) è il gas necessario alla respirazione dei viventi. A differenza dell’azoto, è un gas piuttosto reattivo. L’ossigeno è infatti responsabile di tutte le reazioni di combustione: quando una sostanza “brucia” significa che reagisce con l’ossigeno. Questo gas, inoltre, è coinvolto in un gran numero di reazioni chimiche che regolano le funzioni dei viventi, tra le quali c’è la respirazione. Tutti gli organismi aerobi, infatti, consumano ossigeno per vivere. L’ossigeno viene prodotto dagli organismi autotrofi come le piante, attraverso la fotosintesi 3 .

Il rimanente 1% dell’aria è rappresentato da gas diversi, tra i quali i più abbondanti sono l’argon (Ar) e l’anidride carbonica (o diossido di carbonio, CO2). L’argon (0,9%) è un gas inerte del quale non avvertiamo la presenza.

L’anidride carbonica, nonostante la sua scarsa presenza nell’aria (0,04% del totale), ha una grande importanza per la vita sulla Terra.

Questo gas viene prodotto in tutte le reazioni di combustione e da tutti gli organismi viventi attraverso la respirazione. La sua presenza nell’atmosfera ha un’influenza diretta sulla temperatura dell’aria, a causa dell’effetto serra che studieremo più avanti.

Terra

N2

O2 Ar altri 78% 21%

2 La composizione dell’aria terrestre e, sotto, qulla di Venere e Marte

CO2 Venere

N2

altri

96% 3%

CO2 Marte

3 Le piante sono organismi autotrofi e producono ossigeno e assorbono CO2, attraverso la fotosintesi.

N2

altri

95% 3%

METODO

STUDIO CON I GRAFICI

Osserva i grafici della composizione dei gas nei tre principali pianeti interni del Sistema Solare. Quale gas è presente in tutti e tre? In quale pianeta tale gas è il principale componente dell’atmosfera?

B 31

Lezione 1 L’aria che ci circonda

METODO STUDIO CON I GRAFICI

Osserva i grafici che descrivono la composizione dell’aria secca e dell’aria umida. Quale composto è presente nell’aria umida e invece manca nell’aria secca?

L’aria più vicina alla superficie terrestre contiene quasi sempre anche una quantità variabile di acqua in forma gassosa: il vapore acqueo.

Questa percentuale può arrivare fino al 5%, è più alta al livello del mare e diminuisce con l’altitudine.

Usiamo di solito il termine aria umida 4 , per distinguerla dall’aria secca 5 . Può sembrare strano, ma l’aria secca è più pesante dell’aria umida. Questo perché una molecola di ossigeno (O2), formata da due atomi di ossigeno, pesa molto di più di una molecola di acqua (H2O), che è invece formata da un solo atomo di ossigeno e due atomi di idrogeno: un atomo di ossigeno ha una massa ben 16 volte maggiore di un atomo di idrogeno.

Aria secca

Aria umida

azoto 78%

azoto 75%

ossigeno 21%

ossigeno 19%

argon (0,9%) anidride carbonica (0,04%)

argon (0,9%) altri gas

anidride carbonica (0,04%)

4

5

Esperienza STEAM La combustione di una candela Fissiamo una candela diritta sul fondo di un piatto o una bacinella.

Accendiamo la candela con un accendino: mentre la candela brucia, osserviamo che si consuma la cera, una sostanza che contiene atomi di carbonio.

Copriamo ora la candela con un barattolo o un bicchiere di vetro, per isolarla dall’ambiente esterno.

Ora osserviamo: entro pochi secondi la fiamma si affievolisce e poi si spegne. Perché avvenga la combustione della cera, infatti, e necessario che vi sia ossigeno: l’ossigeno si “combina” con la cera, producendo anidride carbonica e liberando il calore della fiamma. Dentro il bicchiere capovolto l’ossigeno si consuma rapidamente, dopodiché la fiamma si spegne.

Oltre all’anidride carbonica nella combustione si forma un’altra sostanza. Sai dire quale?

(Osserva che cosa è apparso sul vetro all’interno del bicchiere).

B32

altri gas 5% vapore acqueo

B2 L’atmosfera, il tempo e il clima

3

Le particelle solide sospese nell’aria

Quella di cui abbiamo parlato finora è la cosiddetta aria pura. In realtà, l’aria contiene sempre una certa quantità di particelle solide di dimensioni microscopiche 6 : granuli finissimi di sabbia, cristalli di cenere vulcanica, cristalli di sale, granuli di polline.

Fino a diversi kilometri di altezza, inoltre, vivono sospesi nell’aria anche batteri, lieviti e le loro spore. Dentro un cubetto d’aria grande come una zolletta di zucchero, a 1000 m d’altezza, si possono contare fino a 50 di questi microrganismi. In più, l’aria contiene anche la polvere cosmica, cioè i microscopici detriti provenienti dallo spazio e catturati dalla forza di gravità della Terra.

Nelle città, l’aria vicina al suolo contiene di solito grandi quantità di polveri generate durante le combustioni. Esse sono presenti nei fumi di scarico delle auto, delle case, delle industrie. Queste particelle solide sono invisibili, ma possono rendere l’aria insalubre, cioè pericolosa per la salute 7 . Questo accade quando la concentrazione di particelle fini, che respirate finiscono nei nostri polmoni, è particolarmente alta.

6 Particelle solide ingrandite al microscopio: granuli minerali, cristalli di sale, pollini e batteri.

sabbia fine 50 μm

cristalli di sale 15 μm

polline 10 μm batteri 1 μm 7 I gas di scarico producono polveri sottili: quelle che hanno dimensioni inferiori a 10 micron si chiamano PM10 e sono pericolose per la salute perché possono penetrare nelle vie respiratorie.

ORGANIZZO I SAPERI ESSENZIALI Completa la mappa.

L’aria

pesa 800 volte

meno

dell’acqua

quando è

secca

è una miscela di

gas

come

azoto

78%

ossigeno

21%

anidride umida

contiene anche

vapore

acqueo

che rende l’aria

carbonica

0,04%

umida

B 33

2

pr ep ar az io ne

VERIFICA LEZIONE lezioni 3 - 4

in

SAPERI ESSENZIALI

L’atmosfera

1

Gli strati dell’atmosfera terrestre

L’aria forma un involucro intorno alla Terra, che la avvolge come un guscio. Questo involucro di gas è chiamato atmosfera (dal greco atmos, “vapore”). Quasi tutta l’aria (il 90%) è concentrata nei primi 10 km a contatto con la superficie terrestre.

La porzione di atmosfera compresa tra 600 km e il suolo è suddivisa in 4 strati con caratteristiche diverse. Partendo dal basso essi sono: troposfera, stratosfera, mesosfera e termosfera. Oltre i 600 km c’è lo strato più esterno, l’esosfera.

altitudine

L’atmosfera sfuma gradualmente verso lo spazio esterno. Per convenzione, si è stabilito che il limite superiore dell’atmosfera è situato a 3000 km di altitudine.

molecole di gas nell’aria

in

SCENARIO IMMERSIVO

pr ep ar az io ne

6 00 k m

B34

esosfera 3000 k m

B2 L’atmosfera, il tempo e il clima esosfera

5

ESOSFERA

Oltre i 600 km di altezza. Sono presenti solo rari atomi di idrogeno ed elio, fino a circa 3000 km d’altezza, dove non si distingue più tra atmosfera e spazio vuoto esterno. A queste altezze si muovono i satelliti artificiali che orbitano intorno alla Terra.

TERMOSFERA 600 km termosfera

4

Tra 80 e 600 km di altezza. Le radiazioni provenienti dal Sole trasformano una parte degli atomi in ioni, particelle dotate di carica elettrica. I gas ionizzati formano una fascia detta ionosfera, che come uno specchio riflette verso il basso le onde radio provenienti dalla Terra.

MESOSFERA

Tra 50 e 80 km d’altezza. Il cielo è nero e punteggiato da stelle brillanti e dal Sole che splende di luce bianca. Le molecole sono così rarefatte da non poter trasmettere i suoni; tuttavia riescono ancora a produrre, per attrito con le meteore attratte dalla Terra, le scie che chiamiamo stelle cadenti.

STRATOSFERA

ionosfera

80 km mesosfera

3

stratosfera

2

Tra 12 e 50 km di altezza. L’aria è rarefatta e priva di nubi. Il cielo è blu scuro, trasparente e cristallino. Nella stratosfera si trova uno strato di ozono, che si forma per l’azione delle radiazioni solari sulle molecole di ossigeno. Lo strato di ozono è fondamentale per la vita, perché assorbe gran parte dei raggi ultravioletti (UV) provenienti dal Sole.

50 km

TROPOSFERA

ozonosfera

12 km troposfera

1

È lo strato a contatto con la superficie, in cui si concentra quasi tutta l’aria atmosferica. Ha uno spessore medio di circa 12 km. L’aria si muove di continuo ed è presente una notevole quantità d’acqua (vapore e nuvole). Tutti i fenomeni meteorologici avvengono nella troposfera.

B 35

VERIFICA lezioni 1 - 2 Test rapido autocorrettivo

Ripassa per l’interrogazione

Svolgi gli esercizi autocorrettivi in digitale

5. Rispondi alle seguenti domande.

1. Indica le affermazioni corrette tra le seguenti caratteristiche dell’aria.

a. Quali sono le caratteristiche dell’aria? b. Quali gas sono presenti nell’aria?

A È una miscela di gas

c. A cosa serve l’ossigeno contenuto nell’aria?

B È fatta solo di ossigeno

d. Che importanza ha l’anidride carbonica nell’aria?

C È sempre allo stato liquido

e. Che cosa sono le polveri sottili sospese nell’aria?

D Si trova sempre allo stato gassoso

f. Descrivi i cinque strati dell’atmosfera.

E Ha forma e volume propri F Occupa tutto lo spazio che trova

Competenze

a disposizione G È comprimibile ed elastica

6. INTERPRETA IL GRAFICO Osserva il grafico che si riferisce alle emissioni di polveri sottili (nello specifico di particolato primario PM10) ripartite nei singoli mesi dell’anno nella regione Piemonte.

H È plastica

2. Vero o falso? Correggi le affermazioni false.

b. L’ossigeno è il gas necessario per la respirazione dei viventi.

V

3000

V

F

c. L’anidride carbonica è necessaria V F per la respirazione dei viventi. l’anidride carbonica è prodotta dalla respirazione dei viventi d. L’ossigeno è coinvolto in molte reazioni chimiche tra cui la combustione.

V

F

e. Nell’aria è presente anche acqua liquida. nell’aria è presente acqua sotto forma di vapore

V

F

f. L’aria secca è più pesante dell’aria umida.

V

F

g. Nell’aria sono sospese anche particelle solide. V F

3. L’atmosfera è: A

un involucro intorno alla Terra fatta da acqua

B

un involucro intorno alla Terra fatto da aria

C

un sinonimo di aria

D

la parte dell’aria più vicina al terreno

4. L’atmosfera si divide in: A idrosfera e litosfera B troposfera e esosfera C atmosfera densa e rarefatta D troposfera, stratosfera, mesosfera, termosfera

e esosfera

B 36

REGIONE PIEMONTE Emissioni di PM10 per comparto

F

2500 tonnellate/mese

a. L’aria è composta per lo più da ossigeno.

L’aria è composta per il 78% da azoto

2000 1500 1000 500 0

gen feb mar apr mag giu lug ago set ott nov dic

Produzione di energia Riscaldamento Combustione nell’industria Processi produttivi Distribuzione combustibili Uso di solventi

Trasporti stradali Trasporti off-road Trattamento e smaltimento rifiuti Agricoltura e allevamento Natura e foreste

Rispondi alle domande. a. Quali sono le due attività principalmente responsabili delle emissioni di polveri sottili?

Il riscaldamento domestico e i trasporti stradali b. In quale mese l’aria è "più pulita"?

In agosto c. Quale fonte di polveri varia di più? Perché secondo te?

Il riscaldamento, perché segue l’andamento del clima e quindi nei mesi estivi non produce polveri sottili d. Quale fonte di polveri è sempre più o meno uguale? Perché?

L’apporto dei trasporti stradali rimane più o meno uguale perché è un’attività che rimane costante durante l’anno

Nella troposfera la temperatura non è costante, ma diminuisce man mano che si sale di altitudine. In media, la temperatura dell’aria nella troposfera diminuisce di circa 7 °C ogni 1000 m.

L’aria non viene riscaldata direttamente dai raggi solari. Il Sole invia al terreno la sua energia prevalentemente sotto forma di raggi ultravioletti (UV), senza scaldare l’aria. La superficie terrestre assorbe questa energia e poi la rilascia sotto forma di raggi infrarossi. Al contrario dei raggi UV, la radiazione infrarossa emessa dalla superficie terrestre è invece in grado di riscaldare l’aria 1 .

L’aria viene riscaldata prevalentemente dal basso, grazie al calore emesso dal terreno. Per questo motivo la sua temperatura, nella troposfera, diminuisce con l’altitudine 2 .

Il grafico in figura 3 mette in relazione altitudine e temperatura. Al limite superiore della troposfera, che corrisponde alla quota a cui volano gli aerei di linea, si raggiunge una temperatura compresa tra –50 °C e –80 °C. Dopodiché, nella stratosfera, la temperatura ricomincia a salire fino a 0 °C, per la presenza dello strato di ozono che assorbe gran parte dei raggi ultravioletti provenienti dal Sole.

2

0 °C

1 La superficie terrestre assorbe dal sole l’energia sotto forma di raggi UV e li rilascia come raggi infrarossi riscaldando l’aria.

70 60 50 40

stratosfera

i raggi solari riscaldano il suolo

30

altitudine (km)

mesosfera

il terreno assorbe calore e riscalda l’aria

3 In montagna l’aria è più fredda rispetto alla pianura, perché man mano che si sale di altitudine la temperatura dell’aria diminuisce.

80

80 °C

SAPERI ESSENZIALI

3 pr ep ar az io ne

1

La TEMPERATURA DELL’ARIA varia con l’altitudine

LEZIONE

in

La temperatura dell’aria e l’effetto serra

20

70 °C

troposfera 10 100

50

0

+50 +100

0

temperatura (°C)

METODO

STUDIO CON IL GRAFICO Osserva il grafico e completa la frase: il grafico indica come varia la l’altitudine temperatura con .

A quale altezza la temperatura dell’aria è più bassa? Qual è la temperatura alla quota a cui volano gli aerei di linea?

B 37

Lezione 3 La temperatura dell’aria e l’effetto serra

2

L’EFFETTO SERRA è dovuto ai gas presenti nell’atmosfera

Una serra è un ambiente con le pareti in vetro che ci ricorda il modo in cui si scalda l’aria della troposfera: i vetri lasciano passare all’interno la luce solare e trattengono il calore dell’aria riscaldata dal terreno all’interno di essa 4 . L’aria all’interno, quindi, è molto più calda rispetto all’esterno. Alcuni gas dell’aria, principalmente l’anidride carbonica e il vapore acqueo, si comportano un po’ come i vetri di una serra: fanno passare la luce solare ma poi trattengono nell’atmosfera il calore emesso dal terreno.

L’effetto serra è un fenomeno naturale, dovuto alla presenza nell’atmosfera di gas che fanno da barriera alla dispersione del calore 5 .

I principali gas serra sono, in ordine di importanza: il vapore acqueo, l’anidride carbonica (CO2) e il metano (CH4).

L’effetto serra è di fondamentale importanza perché garantisce temperature favorevoli alla vita. Negli ultimi centocinquant’anni, però, abbiamo assistito a un suo costante e preoccupante aumento, a causa delle attività umane che immettono nell’atmosfera massicce quantità di anidride carbonica. La conseguenza di ciò è un aumento della temperatura media su tutto il pianeta. Questo riscaldamento globale ha effetti disastrosi sul clima (come vedremo nella Lezione 7).

4 All’interno della serra viene trattenuto il calore prodotto dal terreno che viene riscaldato dalla radiazione solare.

5 L’effetto serra è dovuto alla presenza di gas in atmosfera che trattengono le radiazioni infrarosse.

radiazione nell’infrarossa bloccata in atmosfera dai gas serra

radiazione solare

gas

STUDIO CON L’IMMAGINE METODO

Osserva il disegno, poi copri le scritte con dei pezzetti di carta e prova a ripetere come funziona l’effetto serra. Se hai dei dubbi, rileggi il testo.

s erra

gas

ser

ra

atmosfe ra

radiazione infrarossa dispersa nello spazio

ORGANIZZO I SAPERI ESSENZIALI Completa la mappa.

La temperatura dell’aria nella troposfera

diminuisce con

B38

l’altezza

varia con

è mantenuta "calda" da

di circa

altitudine effetto serra

7 °C

vapore acqueo dovuto principalmente ai gas

anidride carbonica metano

ogni 1000 metri

4

LEZIONE

Il vapore acqueo, cioè l’acqua allo stato aeriforme, è invisibile, perciò l’aria umida ha lo stesso aspetto dell’aria secca. Quando invece nell’aria sono visibili la foschia, la nebbia o le nuvole, l’acqua non è più allo stato aeriforme, ma si è condensata formando delle piccole goccioline che possono rimanere per un certo tempo sospese nell’aria.

La quantità di vapore acqueo contenuto nell’aria si chiama umidità atmosferica. Il valore dell’umidità dipende dalla temperatura dell’aria: più è alta la temperatura, maggiore è la quantità di vapore acqueo che essa può contenere.

L’umidità atmosferica può quindi variare da zero (nell’aria secca) fino a un valore massimo, che dipende dalla temperatura. Per esempio, a 10 °C un metro cubo d’aria può contenere al massimo 9 g di vapore acqueo, mentre a 25 °C ne può contenere circa 23 g; a 30 °C arriva a contenerne ben 30 g. Quando in un metro cubo d’aria è presente la massima quantità di vapore acqueo che può contenere, a una data temperatura, si dice che l’aria è satura di vapore acqueo 1 .

10 °C

30 °C

1

1 m3 di aria satura

1 m3 di aria satura

9 g di vapore acqueo disciolto

30 g di vapore acqueo disciolto

SAPERI ESSENZIALI

in

1

L’UMIDITÀ ATMOSFERICA può variare con la temperatura

STUDIO CON LE FORMULE METODO

Rileggi la definizione di umidità relativa poi osserva la figura. Se a 30 °C, 1 m3 d’aria contiene 15 g di vapore acqueo, quale sarà l’umidità relativa?

2 30 °C

30 °C

contiene 30 g di acqua disciolta

contiene di acqua d

1 m3 di aria satura

1 m3 d aria non s

umidità assoluta 30 g umidità relativa 100%

umidità ass 15 g umidità re 50%

30 °C

30 °C

contiene 30 g di acqua disciolta

contiene 15 g di acqua disciolta

I valori che abbiamo citato sopra (9 g e 30 g) si riferiscono all’umidità 1 m3 di assoluta, che misura la quantità di vapore acqueo, in grammi, consatura tenuta in un metro cubo d’aria. Spesso, però, l’umiditàaria atmosferica è umidità assoluta espressa con un’altra grandezza, in percentuale: l’umidità relativa.

30 g L’umidità relativa è il rapporto, espresso in umidità relativa percentuale, tra la quantità di vapore acqueo 100% effettivamente presente in un metro cubo d’aria e la massima quantità che può contenerne, a una data temperatura (quando l’aria è satura) 2 . Questo modo di esprimere l’umidità è molto usato in meteorologia 3 , la scienza che studia l’atmosfera per prevedere le condizioni del tempo.

pr ep ar az io ne

L’acqua presente nell’aria

1 m3 di aria non satura umidità assoluta 15 g umidità relativa 50%

3 L’umidità relativa si misura con uno strumento chiamato igrometro.

B 39

Lezione 4 L’acqua presente nell’aria

2

4 La nebbia e la foschia si formano vicino al terreno.

5 Le nubi, o nuvole, hanno nomi diversi a seconda della forma e dell’altezza a cui si formano.

La NEBBIA e le NUBI si formano per condensazione

L’acqua è presente nell’aria non solo allo stato aeriforme, cioè come vapore acqueo, ma anche liquido e solido: si può trovare condensata in minuscole gocce o sotto forma di piccoli cristalli di ghiaccio.

Quando, nell’aria umida, si abbassa la temperatura, il risultato è che una parte del vapore si condensa, cioè passa allo stato liquido. Si formano così minuscole gocce sospese nell’aria e ben visibili: vicino al terreno esse formano la foschia (meno densa) o la nebbia 4 ; a grandi altezze formano le nubi 5 .

Le nubi e la nebbia sono formate da goccioline d’acqua tanto piccole (centesimi di millimetro) e leggere da rimanere sospese in aria.

8 km

1

CIRRI Sono formati

cirri

CUMULONEMBI

cumulonembi

da minuscoli cristalli di ghiaccio; hanno l’aspetto di filamenti arricciati di colore bianco. Sono le nubi più alte della troposfera (si formano oltre gli 8000 m).

2

4 km

Si sviluppano molto in altezza, con base e tetto piatti, a forma di torre o incudine. Al loro interno si sviluppano forti correnti d’aria verticali, che salgono all’interno e scendono all’esterno della nuvola.

Portano spesso grandi temporali.

6 Possiamo osservare le gocce di rugiada sulla vegetazione nelle prime ore del mattino, perché l’aria si raffredda durante la notte.

B40

2 km

cumuli

1 km strati 0 km

7 La brina si forma per sublimazione del vapore acqueo, che passa dallo stato gassoso allo stato solido.

CUMULI Sono le tipiche nubi isolate, bianche, a base piatta e forma a cavolfiore. Si formano ad altezze tra i 1000 e 2000 m, nella parte bassa della troposfera, quando l’aria calda e umida vicino al suolo sale in alto e si raffredda.

3

STRATI Si formano sotto i 1000 m di altezza.

Sono nubi piatte, sottili e molto estese. Sono le tipiche nubi invernali che coprono il cielo, dando luogo a piogge deboli o pioviggini (il cosiddetto “cielo a pecorelle”).

4

La formazione delle nubi è favorita dalla presenza nell’aria delle particelle solide che abbiamo elencato nella Lezione 1; questi granelli di polvere si chiamano nuclei di condensazione, perché favoriscono il passaggio di stato da vapore a liquido.

La condensazione del vapore acqueo dell’aria molto vicino al suolo può anche portare alla formazione di gocce di dimensioni maggiori: si forma così la rugiada 6 .

D’inverno invece, quando si raggiungono temperature sotto allo zero, il vapore può sublimare, cioè passare direttamente dallo stato gassoso a quello solido: si forma così la brina 7 .

B2 L’atmosfera, il tempo e il clima

Le goccioline d’acqua che formano le nubi a volte si aggregano formando gocce più grandi. Quando le gocce sono troppo pesanti per rimanere sospese precipitano al suolo, provocando la pioggia 8 .

La pioggia, la neve e la grandine costituiscono le precipitazioni atmosferiche 9 . La neve si forma per congelamento del vapore acqueo. Nelle nubi si formano microscopici cristalli di ghiaccio che si uniscono tra loro e, intrappolando aria, creano dei fiocchi che cadono al suolo lentamente. In condizioni particolari nelle nuvole si creano correnti d’aria che vanno verso l’alto e trascinano con sé le gocce di pioggia, facendole congelare. Le correnti possono continuare a trascinare su e giù più volte le goccioline congelate, aggiungendo ogni volta uno strato sottilissimo di ghiaccio. In questo modo si formano i chicchi di grandine che precipitano al suolo. fiocchi di neve

nuclei di condensazione

mm 1

grossa goccia di nuvola (Ø 0,1 mm)

0,5 0

goccia di pioggia (Ø 1-2 mm) goccia di nuvola (Ø 0,02 mm) 8 Dimensioni delle goccioline d’acqua che formano le nubi e di una goccia di pioggia.

gocce di pioggia

pr ep ar az io ne

3

Le precipitazioni: PIOGGIA, NEVE e GRANDINE

in

chicchi di grandine

0 °C correnti ascensionali

METODO STUDIO CON LA PRESENTAZIONE STEP BY STEP

9 Formazione delle precipitazioni: neve, pioggia e grandine.

ORGANIZZO I SAPERI ESSENZIALI Completa la mappa.

L’acqua nell’aria aeriforme come

vapore acqueo la cui quantità determina l’

è presente allo stato

liquido

determinando la formazione

nebbia

vicino al terreno

nubi

a grandi altezze

precipitazioni

pioggia

come

neve

grandine

se si solidifica il vapore acqueo

se si congelano le gocce di pioggia

umidità atmosferica

B 41

VERIFICA lezioni 3 - 4 Test rapido autocorrettivo

Ripassa per l’interrogazione

Svolgi gli esercizi autocorrettivi in digitale

5. Rispondi alle seguenti domande nel modo più completo possibile.

1. Nella troposfera la temperatura:

a. Come varia la temperatura dell’aria in base all’altitudine?

A aumenta man mano si sale in altitudine B diminuisce man mano si sale in altitudine

b. Che cos’è l’effetto serra? Quali sono i gas responsabili di questo fenomeno?

C non varia D aumenta in base alla pressione atmosferica

c. Perché l’aumento dell’anidride carbonica è associato all’emergenza climatica?

2. L’aria viene riscaldata:

d. Che cosa si intende per umidità atmosferica?

A direttamente dai raggi UV

e. Che cosa si intende per alta e bassa pressione?

L’aria secca è più pesante di quella umida?

B dai raggi UV rilasciati dalla superficie terrestre C dai raggi infrarossi rilasciati dalla superficie

f. Come si generano la nebbia e le nubi?

terrestre

g. Descrivi i diversi tipi di precipitazioni atmosferiche e come si originano.

D per effetto solo delle grandi masse d’acqua

3. L’effetto serra è: A un fenomeno naturale dovuto all’azoto atmosferico B un fenomeno naturale che determina il

6. INTERPRETA IL TESTO Leggi il testo e rispondi alle domande.

raffreddamento della Terra C un fenomeno causato solo dall’inquinamento D un fenomeno naturale dovuto a vapore acqueo,

metano e anidride carbonica 4. Vero o falso? Correggi le affermazioni false. a. L’umidità atmosferica è la quantità di vapore acqueo contenuto nell’aria.

V

F

b. Il valore dell’umidità dipende dalla temperatura dell’aria.

V

F

V

F

c. La nebbia è fatta di vapore acqueo.

Foschia e nebbia sono dovute alla condensazione del vapore acqueo d. Maggiore è la temperatura, minore è la quantità di vapore acqueo presente nell’aria. più è alta la temperatura, maggiore è la quantità di vapore acqueo presente nell’aria

B 42

Il colore delle nuvole dipende da una caratteristica fisica chiamata riflettanza, che indica la percentuale di luce che viene riflessa dalla nuvola: più luce viene riflessa dalla nuvola più il suo colore si avvicina al bianco. In generale, le nubi più dense hanno una riflettanza anche del 90% e sono quindi di colore chiaro. Di solito sono bianche anche le nuvole della parte più alta della troposfera, perché composte da cristalli di ghiaccio che riflettono molto bene la luce.

Anche la dimensione delle goccioline d’acqua è importante: quando si addensano formando gocce più grandi (di solito, prima di un temporale), la densità della nuvola complessivamente tende a diminuire e la luce riesce ad attraversare più agevolmente gli strati superficiali: la riflettanza quindi cala e la nube apparirà grigia. da focus.it

V

F

e. L’umidità relativa misura la quantità di vapore V F acqueo, in grammi, contenuta in 1m3 d’aria. l’umidità assoluta misura la quantità di vapore acqueo, in grammi, contenuta in un metro cubo d’aria f. L’umidità relativa aumenta all’aumentare della temperatura. l’umidità relativa diminuisce all’aumentare della temperatura

Competenze

V

F

a. Da quali fattori dipende il colore delle nubi?

Dalla rifluttanza b. Perché le nuvole nella parte più alta della troposfera sono fatte cristalli di ghiaccio?

Perché più si sale nella troposfera più la temperatura è bassa c. Sta per scoppiare un temporale e le nuvole sono grigio scuro: spiega perché.

Risposta libera

in

1

SAPERI ESSENZIALI

L’aria dell’atmosfera esercita una PRESSIONE

5 pr ep ar az io ne

La pressione atmosferica e la circolazione dell’aria

LEZIONE

L’aria, anche se è una sostanza leggera e rarefatta, preme sulla superficie terrestre con tutto il suo peso. Il peso esercitato dall’aria sulla superficie terrestre è la pressione atmosferica. È stato misurato che su ogni centimetro quadrato di superficie terrestre l’aria esercita la forza di 1 kg-peso. A differenza dei solidi, i liquidi e i gas esercitano il loro peso in tutte le direzioni, non solo verso il basso.

L’aria esercita una pressione non solo sul suolo ma anche sulla superficie di ogni oggetto come pure su di noi 1 . Possiamo dire di vivere sul fondo di un oceano d’aria che preme in ogni direzione su ogni centimetro quadrato del nostro corpo con il peso di 1 kg-peso. Questa forza non ci schiaccia a terra perché l’aria spinge in tutte le direzioni: su una mano distesa orizzontalmente, per esempio, la spinta verso il basso viene compensata da quella verso l’alto 2 .

1 L’aria esercita su di noi una pressione in tutte le direzioni.

1 kgp/cm2

1 kgp/cm2 2

Il peso dell’aria del guscio dell’atmosfera è uguale a quello che eserciterebbe un “guscio di acqua” dello spessore di dieci metri (dato che l’acqua è molto più densa, e dunque più pesante, dell’aria).

Lo strumento usato per misurare la pressione atmosferica si chiama barometro (dal greco baros, “peso”).

Nel Sistema Internazionale l’unità di misura della pressione è il pascal (Pa). 1 pascal è la pressione esercitata dalla forza di 1 newton sulla superficie di 1 metro quadrato:

3 Il barometro serve per misurare la pressione atmosferica, che dà informazioni sulle previsioni del tempo.

1 Pa = 1 N/m2.

Nei barometri 3 e nelle carte meteo spesso la pressione viene indicata in un multiplo del pascal, il bar (o il millibar). Un’altra unità di misura della pressione è l’atmosfera.

1 millibar = 100 pascal 1 atmosfera = 1013 millibar

B 43

VIDEO REEL

Esperienza STEAM L’aria esercita una pressione

in

Prendiamo un bicchiere e riempiamolo d’acqua fino all’orlo. Copriamolo con un cartoncino sottile rigido.

Teniamo con una mano il bicchiere e con l’altra il cartoncino appoggiato sull’orlo del bicchiere.

Capovolgiamo il bicchiere facendo attenzione a non far uscire l’acqua. Quindi togliamo la mano da sotto il cartoncino.

Il cartoncino non cade, rimane attaccato all’orlo del bicchiere e impedisce all’acqua di uscire! Questo accade perché l’aria che si trova sotto il cartoncino esercita su di esso una pressione verso l’alto, che lo tiene premuto al bordo del bicchiere.

Questa pressione è sufficientemente intensa da vincere la forza peso dell’acqua!

2

con l’altitudine la pressione diminuisce

0,2 atm

altitudine (km)

pressione dell’acqua

pressione dell’aria

La PRESSIONE ATMOSFERICA è variabile

Nella troposfera, il valore della pressione atmosferica non è sempre uguale, ma varia di continuo nel tempo e nello spazio.

La pressione dipende da tre fattori:

10

• l’altitudine;

8 6

• la temperatura; • la quantità di vapore acqueo nell’aria (umidità atmosferica).

La pressione atmosferica diminuisce con l’altitudine poiché, man mano che si sale in alto, diminuisce l’altezza della colonna d’aria sovrastante. In più, salendo in quota, l’aria si fa sempre più rarefatta, quindi a parità di volume pesa meno ed esercita una pressione mano a mano minore 4 .

Il peso dell’aria, e perciò la pressione atmosferica, varia anche con la temperatura e l’umidità, dato che l’aria calda è meno densa di quella fredda e l’aria umida è meno densa di quella secca 5 .

Quando l’aria è calda e umida la pressione atmosferica è bassa.

Quando l’aria è fredda e secca, la pressione atmosferica è alta.

Questo fatto ha conseguenze importanti sulla formazione del vento, come vedremo più avanti.

0,5 atm

4 livello del mare

2 1 atm 0

0,5

1

pressione atmosferica (atmosfere) 4 La linea rossa indica la pressione al variare dell'altitudine. La pressione diminuisce con l'altitudine: a circa 6000 m diventa la metà rispetto a quella presente a livello del mare.

5

aria calda

aria fredda

aria umida

METODO

STUDIO CON LE IMMAGINI

O2

Osserva le immagini: l’aria umida è più pesante o più leggera dell’aria secca?

N2

aria secca

H2 O L’aria calda è più di quella fredda.

leggera

B44

pr ep ar az io ne

Lezione 5 La pressione atmosferica e la circolazione dell’aria

L’aria umida è più di quella secca.

leggera

B2 L’atmosfera, il tempo e il clima

3

Come si forma il VENTO

Quando buchiamo un pallone ben gonfio, l’aria fuoriesce all’esterno attraverso il buco. Se avviciniamo il pallone bucato al viso possiamo sentire il soffio d’aria. L’aria era stata spinta e compressa all’interno del pallone da una pompa, perciò aveva una pressione maggiore rispetto all’aria esterna. Attraverso il foro, essa si è spostata dall’interno, a pressione maggiore, verso l’esterno, a pressione minore. Il vento si forma allo stesso modo.

I venti sono spostamenti orizzontali di masse d’aria che si muovono da zone a pressione più alta verso zone a pressione più bassa 6 .

alta pressione

bassa pressione vento

7 Le brezze di mare sono correnti di aria fresca provenienti dal mare e soffiano di giorno.

l’aria più calda sale

alta pressione 6 Le pale eoliche sfruttano la velocità del vento: quanto più è grande la differenza tra l’alta e la bassa pressione in due zone dell’atmosfera, tanto maggiore è la velocità del vento.

bassa pressione

brezza di mare

alta pressione

Anche la distanza tra zone a diversa l’aria pressione influenza la velocità più calda sale del vento: più sono vicine, più il vento è veloce. Dato che nell’atmobassa sfera ci sono spesso, tra un luogo e l’altro, delle differenze di tempressione alta peratura o di umidità, ci sono di conseguenza anche differenze di pressione pressione che provocano i venti. Sulle zone costiere, per esempio, soffiano regolarmente le brezze, venti deboli che si formano in precisi brezza di mare momenti della giornata. Di giorno, infatti, l’aria sopra la terraferma si scalda più velocemente rispetto a quella sul mare. La conseguenza è che sulla terraferma si ha aria più leggera e calda, a pressione più bassa, mentre sul mare si ha aria più fresca e pesante, a pressione più alta. In questo modo si crea uno spostamento d’aria dal mare verso terra (brezza di mare) 7 .

Poiché il mare si raffredda più lentamente, di notte accade il contrario: l’aria sul mare rimane più calda e leggera di quella sulla terra, perciò sul mare di notte la pressione è minore che sulla terraferma.

Lo spostamento d’aria avviene in senso opposto, dalla terra al mare (brezza di terra) 8 .

l’aria più calda sale bassa pressione brezza di terra

8 Le brezze di terra sono correnti calde e spirano di notte.

METODO

STUDIO CON LE IMMAGINI

Osserva le immagini: di giorno in riva al mare il vento di brezza da dove viene, dal mare o da terra?

B 45

Lezione 5 La pressione atmosferica e la circolazione dell’aria

4

bassa troposfera (5-6 km) 60°

CP CP

CC

venti occidentali

basse pressioni subpolari

30°

CC

alte p ressionisubtropicali

CT

Le brezze di terra e di mare sono un esempio di circolazione locale dell’atmosfera, che riguarda cioè un territorio piccolo e masse d’aria di dimensioni limitate.

La circolazione generale o globale dell’atmosfera coinvolge invece masse d’aria molto più grandi, che si spostano da un punto all’altro del pianeta.

Il meccanismo che regola la circolazione dell’aria, sia locale sia globale, è però lo stesso. Nelle regioni più assolate le masse d’aria a contatto con il suolo si riscaldano, diventano perciò più leggere e si sollevano. Mentre quest’aria sale, si raffredda, si appesantisce e perciò torna a scendere. Si crea così un movimento circolare e continuo, simile a quello che si crea in una pentola di acqua bollente, che prende il nome di cella convettiva 9 .

Nella troposfera si formano grandi celle convettive dovute alle differenze di insolazione e alla diversa distribuzione dei mari e delle masse continentali. Le sei grandi celle principali determinano la circolazione generale dell’atmosfera e la formazione di venti costanti, come gli alisei 10 .

venti polari N

venti alisei CT

0°

bass li e pressi oni equatoria

CT

CT

alte pressioni subtropicali

30 °

venti alisei

CC

La circolazione atmosferica globale

CC 60°

CP

CP

venti di alta quota

10 Circolazione

generale dell’atmosfera e direzione dei venti costanti.

discesa di aria fredda e secca

9 Meccanismo che regola il movimento in una cella convettiva: l’aria calda e umida tende a salire, trasportata dai venti, mentre l’aria fredda e secca va verso il basso, dove si riscalda, per poi salire nuovamente.

30° Nord

venti di alta quota

cella convettiva

salita di aria calda e umida

alisei (venti costanti)

0° Equatore

alta pressione

cella convettiva

discesa di aria fredda e secca

alisei (venti costanti)

bassa pressione

30° Sud

alta pressione

ORGANIZZO I SAPERI ESSENZIALI Completa la mappa. è il

La pressione atmosferica

esercitato dall’aria sulla

superficie

terrestre

bassa

se altitudine, temperatura o umidità aumentano

alta

se altitudine, temperatura o umidità diminuiscono

può essere

genera il

B46

peso

vento

tra aree con pressione atmosferica diversa

pr ep ar az io ne

Il tempo atmosferico e il clima

SAPERI ESSENZIALI

Il TEMPO è l’insieme delle condizioni atmosferiche

in

1

6

LEZIONE

Quando diciamo che il tempo è bello o brutto, stabile o variabile, a che cosa ci riferiamo? Il tempo atmosferico o tempo meteorologico è l’insieme delle condizioni atmosferiche registrate in un certo luogo e in un dato momento.

Il tempo di questo pomeriggio a Bari può essere molto diverso dal tempo di ieri mattina a Bolzano. Per questo, quando parliamo di condizioni del tempo, dobbiamo sempre specificare a quale luogo e a quale momento si riferiscono. Per descrivere il tempo atmosferico dobbiamo misurare i valori di questi elementi: • temperatura; • pressione; • umidità atmosferica;

ANEMOMETRO L’anemometro misura la velocità del vento mediante un mulinello e la direzione del vento con la banderuola.

• forza e direzione del vento; • precipitazioni (quante e di che tipo).

La scienza che studia il tempo atmosferico si chiama meteorologia. Oggi questa scienza si serve di strumenti e tecniche che misurano le condizioni dell’atmosfera in ogni istante e quasi in ogni area della Terra allo scopo di prevederne l’evoluzione entro alcuni giorni.

Ogni giorno, a intervalli di circa tre ore, circa 10 000 stazioni meteorologiche sparse in tutti gli angoli della Terra misurano i valori al suolo di pressione, temperatura, umidità e precipitazioni 1 .

PLUVIOMETRO Il pluviometro misura la quantità di pioggia caduta.

SENSORI Ci sono poi alcuni sensori: • un termometro che misura la temperatura dell’aria; • un barometro che misura la pressione atmosferica; • un igrometro che misura l’umidità atmosferica.

STUDIO CON LE IMMAGINI METODO

Rileggi il testo e osserva la figura. Cerchia nella figura la parte che serve a misurare la direzione del vento e quella che serve a misurare la velocità del vento.

Descrivili a parole.

1

B 47

Lezione 6 Il tempo atmosferico e il clima

2

Le previsioni del tempo

3

Il CLIMA è diverso dal tempo atmosferico

Le informazioni fornite dalle stazioni meteorologiche a terra vengono unite ai dati registrati dagli strumenti ad alta quota: i palloni sonda e i satelliti meteorologici.

Un pallone sonda è un vero e proprio pallone, gonfiato con elio, che sale nell’alta troposfera e nella stratosfera. Al pallone è fissata una stazione meteorologica in miniatura che invia i dati raccolti attraverso trasmettitori radio. I satelliti meteorologici si muovono ad altezze tra 800 e 36000 km e sono dotati di sensori che misurano la temperatura e la composizione dei gas atmosferici 2 . Inoltre monitorano i sistemi nuvolosi e inviano i dati ai centri meteorologici. Mettendo insieme i dati inviati dai satelliti con le informazioni inviate dalle stazioni a terra e dalle sonde, i meteorologi costruiscono le carte del tempo 3 e cercano di prevedere le condizioni meteo dei giorni a venire.

3 Le carte del tempo danno indicazioni sul tempo che ci sarà.

2 I satelliti meteorologici scattano fotografie dei sistemi nuvolosi, che sono poi inviate ai centri meteorologici a terra, dotati di potenti computer per la loro elaborazione.

METODO

STUDIO CON LE IMMAGINI

Osserva l’immagine: secondo te, com’è il clima di questa regione: caldo o freddo?

Arido oppure piovoso e umido? Descrivi l’immagine: cosa vedi? È caldo arido

B48

Il clima di una regione viene descritto dagli stessi elementi che indicano il tempo atmosferico: temperatura, pressione e umidità atmosferica, quantità di precipitazioni. Per questo motivo, spesso, i due concetti vengono confusi. A differenza del tempo, però, il clima prende in considerazione le condizioni dell’atmosfera durante il corso di almeno un intero anno, quindi descrive anche come le condizioni atmosferiche variano nel corso delle stagioni.

Il clima indica l’insieme delle condizioni atmosferiche medie di una regione, determinate in base a dati raccolti in un lungo periodo, di anni o decenni.

In una singola località il tempo può cambiare più volte nell’arco di un giorno, il clima invece si mantiene stabile, perché è tipico di una certa regione 4 . Per esempio, nel deserto del Sahara il clima è caldo e arido, con piogge quasi del tutto assenti. Anche in Nigeria o in Congo, Stati africani, il clima è caldo ma è anche molto umido, con piogge torrenziali. In Italia, invece, il clima è temperato e le temperature e la piovosità variano a seconda delle stagioni.

B2 L’atmosfera, il tempo e il clima I FATTORI CHE INFLUENZANO IL CLIMA

Il clima di una regione dipende da numerosi fattori. Il principale è rappresentato dall’inclinazione dei raggi solari che colpiscono la superficie terrestre 5 : nelle zone equatoriali i raggi sono praticamente perpendicolari al suolo e riscaldano molto la superficie; nelle zone polari, invece, i raggi sono molto inclinati rispetto al suolo perciò si distribuiscono su una superficie maggiore, riscaldandola poco.

METODO

5 L’inclinazione dei raggi solari sulla superficie terrestre influenza il clima: quando i raggi sono perpendicolari, come all’Equatore, la terra si riscalda di più rispetto a quando i raggi sono più inclinati, come accade ai Poli.

STUDIO CON LE IMMAGINI

Osserva la figura. Quale dei due cerchi ha l’area maggiore? In quale cerchio si concentra più calore solare?

I diversi climi della Terra sono inoltre influenzati da numerosi fattori geografici, legati alle caratteristiche della superficie terrestre della regione considerata. Vediamo i principali.

La vicinanza al mare o a grandi laghi: la presenza di grandi masse d’acqua abbassa leggermente la temperatura dell’aria nelle zone costiere in estate, e la alza leggermente in inverno 6 .

• L’acqua, infatti, oltre ad accumulare il calore durante il giorno per cederlo di notte, riesce anche a conservare parte del calore assorbito in estate, per restituirlo in inverno. Nelle zone costiere si ha quindi una minore escursione termica, cioè una minore differenza tra le temperature più bassa e più alta dell’anno.

atmosfera

stessa energia solare

maggiore superficie minore riscaldamento

minore superficie maggiore riscaldamento Equatore

6

7

• La presenza di rilievi montuosi: nelle regioni di montagna il clima è più freddo e più piovoso 7 . La temperatura è più bassa a causa dell’altitudine, mentre le catene montuose sono barriere naturali che condizionano lo spostamento delle masse d’aria portando alla formazione di piogge.

• La presenza di vegetazione: le piante traspirano, cioè emettono vapore acqueo, perciò fanno aumentare l’umidità atmosferica, contribuendo alla formazione delle nubi e della pioggia.

Le piante, inoltre, sottraggono calore all’aria, contribuendo a tenere più basse le temperature medie (per esempio: in città le zone più vicine a grandi parchi o alla campagna sono più fresche) 8 .

8

• La presenza di correnti marine: le correnti calde possono far aumentare di diversi gradi la temperatura media di vaste regioni; quelle fredde hanno l’effetto contrario. La corrente del Golfo, per esempio, rende mite il clima delle regioni costiere della Scandinavia, che risulta meno freddo rispetto alle coste della Groenlandia poste alla stessa latitudine ma non toccate dalla corrente calda.

B 49

Lezione 6 Il tempo atmosferico e il clima

4

Polo Nord

C ir c o lo ZO

NA

polare Artic

o

TEMPERATA BOREALE

Tropico del Cancro

I CLIMI della TERRA

I climi della Terra si possono dividere in 5 grandi gruppi, sulla base della temperatura media e della piovosità. A ognuno di essi corrisponde un tipo di vegetazione caratteristico. La vegetazione è infatti in stretta relazione col clima.

Climi aridi Climi nivali 3 Climi freddi 4 Climi temperati 5 Climi caldi umidi 1

150°

120°

90°

60°

30°

0°

2

Equatore ZONA TORRIDA (Tropicale)

Tropico del Capricorno

Circolo polare Artico 60°

ZONA T EMPERATA AUSTRALE

NORD AMERICA

Circolo polare Antartico

EUROPA

Polo Sud

Oceano Atlantico

30°

1

Tropico del Cancro

CLIMI ARIDI

La piovosità è bassissima e la vegetazione è scarsa e arbustiva.

In base alla temperatura media si distinguono: • climi aridi caldi, che si sviluppano vicino ai tropici, dove ci sono i grandi deserti, come il Sahara e il deserto australiano; • climi aridi freddi, che si trovano al centro dei continenti, lontano dai tropici, e sono caratterizzati da deserti freddi e praterie fredde o steppe.

AFRICA

Equatore

0°

O c e a n o P a c i fi c o

SUD AMERICA

Tropico del Capricorno 30°

Oceano Atlantico

60° Circolo polare Antartico

ANTARTIDE 150°

120°

90°

60°

30°

2 CLIMI NIVALI La temperatura media nel mese più caldo è vicina a 0 °C. Le piogge sono scarsissime. Sono climi tipici delle regioni polari, perennemente ghiacciate. Nei punti più caldi può comparire una vegetazione formata da piccoli arbusti ed erba: la tundra. Il suolo in superficie è congelato per quasi tutto l’anno. Climi nivali si trovano anche nelle zone montuose a quote superiori al limite delle nevi perenni. La vegetazione tipica è la tundra alpina.

B50

0°

B2 L’atmosfera, il tempo e il clima 3 CLIMI FREDDI La temperatura media del mese più freddo è inferiore a –3 °C, quella estiva non supera i +10 °C. In base alla piovosità si possono distinguere:

• climi freddi con stagione secca: hanno una vegetazione con grandi foreste di conifere, come quelle in Russia e Canada; • climi freddi senza stagione secca: hanno una vegetazione con foreste simili a quelle dei climi temperati.

30°

60°

90°

120

150

180

60°

CLIMI TEMPERATI

4

La temperatura media è circa +10 °C. In base alla piovosità si possono distinguere: ASIA

30°

O c e a n o P a c i fi c o

Equatore

0°

• climi temperati con piogge in primavera e inverno (per esempio coste del Mediterraneo, Italia centrale e meridionale); • climi temperati con piogge in estate (per esempio Giappone e Cina orientale); • climi con piogge distribuite tutto l’anno (per esempio Europa del Nord).

Nei climi temperati si sviluppa la foresta di latifoglie, formata da alberi che perdono le foglie nella stagione fredda, oppure la macchia mediterranea, formata da arbusti e piccoli alberi sempreverdi.

ORGANIZZO I SAPERI ESSENZIALI

Oceano Indiano

Completa la mappa.

OCEANIA

30°

Le condizioni atmosferiche

registrate in un dato luogo e momento definiscono il

medie registrate in un lungo periodo in una regione definiscono il 60°

5 30°

CLIMI CALDI E UMIDI

120° media 90° 60° 150° e La temperatura

compresa tra +25 °C e +30 °C; la minima non va mai sotto i +18 °C. L’umidità è molto elevata. La vegetazione è ricca e rigogliosa (foresta pluviale, giungla equatoriale).

tempo

atmosferico

clima che viene influenzato da

inclinazione fattori

dei raggi solari geografici

180°

vicinanza a grandi

masse

d’acqua

vicinanza a grandi rilievi

montuosi

vegetazione correnti

marine

B 51

VERIFICA lezioni 5 - 6 Test rapido autocorrettivo

Ripassa per l’interrogazione

Svolgi gli esercizi autocorrettivi in digitale

6. Rispondi alle seguenti domande nel modo più completo possibile.

1. La pressione atmosferica è: A il peso esercitato dall’aria sulla superficie terrestre B il peso esercitato dall’acqua sulla superficie

terrestre C il peso esercitato dalla superficie terrestre sull’aria D il peso esercitato dall’aria in base alla forza

a. Che cos’è la pressione atmosferica? Perché non ci schiaccia? b. Qual è lo strumento per misurare la pressione atmosferica? Quali sono le unità di misura? c. Quali fattori influenzano la pressione atmosferica? d. Che cos’è il vento e come si forma?

di gravità

e. Che differenza c’è tra tempo e clima?

2. La pressione dell’aria sulla superficie di un oggetto è esercitata: A orizzontalmente

B verticalmente

C dal basso verso l’alto

D in tutte le direzioni

B pluviometro

C barometro

D anemometro

4. Vero o falso? Correggi le affermazioni false. a. La pressione atmosferica è costante V F in una certa zona. la pressione atmosferica varia di continuo nel tempo e nello spazio b. La pressione dipende da altitudine, temperatura ed umidità.

g. Descrivi i climi della Terra.

Competenze

3. Lo strumento per misurare la pressione atmosferica si chiama: A igrometro

f. Quali fattori influenzano il clima?

V

7. INTERPRETA LA FIGURA Le linee curve che vedi nella figura formano una mappa e si chiamano ISOBARE, che significa “stessa pressione”. Lungo ogni linea la pressione è la stessa, indicata dal numero all’inizio e alla fine della linea. L’unità di misura è il millibar. Una pressione minore di 1013 millibar è considerata bassa. Una pressione maggiore di 1013 millibar è considerata alta.

Osserva la figura e rispondi.

3

F 1

c. La pressione atmosferica aumenta con l’altitudine. la pressione atmosferica diminuisce con l’altitudine

V

e. I venti sono spostamenti orizzontali di masse d’aria che si muovono da zone a pressione più alta verso V F zone a pressione più bassa

5. Completa il testo con i termini corretti. tempo Il meteorologico è l’insieme delle condizioni atmosferiche registrate in un luogo momento e in un specifici. Per descrivere il tempo atmosferico si devono temperatura misurare i valori di , pressione, forza umidità atmosferica, e direzione precipitazioni del vento, tipo e quantità di .

La scienza che studia il tempo atmosferico si chiama meteorologia .

B 52

B

F

d. Quando l’aria è calda e umida V F la pressione atmosferica è alta. quando l’aria è calda e umida la pressione atmosferica è bassa

A

2

4

a. Qual è la pressione nel punto A?

1020

b. Qual è la pressione nel punto B?

1012

c. La pressione nella zona 1 è alta o bassa? bassa alta E nella zona 2?

E nella zona 3? bassa alta E nella zona 4?

8. ARGOMENTA Gli aerei di linea sono pressurizzati, ossia viene mantenuta al loro interno una pressione atmosferica pari a quella sulla superficie terrestre. Se a 9000 m di quota si rompe l’oblò di un aereo, che cosa succede?

A L’aria esterna viene risucchiata dentro l’aereo.

B L’aria interna viene risucchiata fuori dall’aereo.

C Non c’è nessuno spostamento d’aria tra

l’interno e l’esterno dell’aereo.

Motiva la tua risposta.

1

EFFETTO SERRA: le CAUSE ANTROPICHE

SAPERI ESSENZIALI

in

Come hai letto, l’effetto serra è un fenomeno naturale fondamentale per la vita sulla Terra: senza questo fenomeno la temperatura media sul nostro Pianeta si aggirerebbe intorno ai –18 C°. L’azione dell’uomo però ha influenzato notevolmente questo fenomeno e a partire dalla Rivoluzione industriale, da quando l’umanità ha cominciato a usare in maniera estensiva i combustibili fossili (carbone, petrolio, gas naturale) per generare energia elettrica, far funzionare le industrie 1 , riscaldare le case, muovere mezzi di trasporto 2 , la quantità di gas rilasciati nell’atmosfera è aumentata a dismisura e si è osservata un’impennata delle temperature atmosferiche.

Anche agricoltura e allevamento contribuiscono in maniera significativa alle emissioni di gas serra. L’agricoltura fa uso di macchine agricole e di fertilizzanti chimici responsabili dell’emissione di protossido di azoto; gli allevamenti intensivi, invece, sono tra i principali responsabili delle emissioni di metano che deriva dai processi di digestione degli animali.

Anche la deforestazione 3 contribuisce all’aumento dell’anidride carbonica nell’atmosfera perché con meno alberi viene catturata meno anidride carbonica durante il processo di fotosintesi. Ma quali sono le conseguenze e gli effetti del surriscaldamento globale?

Aumento della temperatura rispetto al livello preindustriale °C

Media della temperatura mondiale °C

MI ATTIVO!

1,5

15

Il grafico mostra le temperature medie del Pianeta dalla metà del XIX secolo ad oggi. Osserva ora le mappe al link https://impactlab.org/map e, navigandole, determina quali saranno secondo il modello proposto gli aumenti medi stimati di temperature da qui alla fine del secolo.

Quale Paese sarà più colpito dal cambiamento climatico? E che cosa accadrà in Italia?

HadCRUT4, ERA-Interim, Copernicus Climate Change Service (ECMWF)

14,5

1

0,5

14

0

13,5 1860

1880

1900

1920

1

1940

1960

1980

2000

7 pr ep ar az io ne

Il cambiamento climatico

EDUCAZIONE CIVICA

2020

2

3

4 Le piogge monsoniche che hanno allagato più di un terzo del Pakistan nell’estate del 2022 sono state rese più abbondanti del 50%.

MI ATTIVO! La World Weather Attribution (WWA) è un’associazione di scienziati, nata nel 2015, che si occupa di verificare se gli eventi estremi che negli ultimi anni stanno colpendo diverse aree del mondo siano legati al cambiamento climatico o se siano eventi gravi ma eccezionali e non strettamente collegati all’aumento delle temperature.

Consultate il sito www.worldweatherattribution.org per approfondire.

5 L’area mediterranea dovrà affrontare ondate di calore e fenomeni di siccità più frequenti e più intensi, come quelli che nel 2022 hanno fatto raggiungere record negativi ai livelli delle acque del Po.

B54

2

Il surriscaldamento globale e gli EVENTI ESTREMI

Ci sono molti modi in cui i cambiamenti climatici possono agire sul pianeta. L’aumento delle temperature atmosferiche modifica anche la circolazione globale delle masse d’aria. Anche la distribuzione e la quantità delle piogge si sposta e si modifica: mentre aumenta nelle estremità nord e sud del globo, cala nelle regioni centrali. Il clima perde il suo equilibrio e così aumentano la frequenza e l’intensità dei fenomeni atmosferici estremi, come tempeste, uragani 4 , trombe d’aria, inondazioni e siccità 5 .

A loro volta, intense piogge o prolungati periodi di siccità causano scompensi nelle popolazioni di piante e vegetali; mentre qualche specie si adatta, altre soccombono.

Come nel meccanismo complesso e articolato di un orologio, dove una rotella girando trasmette il movimento a molte altre componenti, così, al variare delle temperature e della piovosità seguono inevitabilmente trasformazioni su tante altre componenti del sistema Terra: desertificazione, perdita di suolo, perdita di biodiversità, scioglimento dei ghiacciai, innalzamento del livello del mare. Tutti questi fenomeni poi, aumentano a loro volta l’intensità del cambiamento climatico.

Le comunità umane sono strettamente legate al territorio e all’ambiente: quando l’ambiente cambia, anche l’uomo deve modificare i suoi stili di vita.

Nella sola Europa, a causa di fenomeni estremi come la siccità che ha colpito Francia, Italia, Spagna ed altri Paesi del centro-sud Europa nel 2022 o le ingenti alluvioni che hanno interessato la Germania nel 2021, negli ultimi 50 anni si stimano danni per oltre 560 miliardi di euro, per non parlare del costo in vite umane.

Altri fenomeni sociali come disordini e agitazioni popolari, povertà e carestie stanno diventando sempre più acuti e gravi. Milioni di persone sono costrette a lasciare le loro case alla ricerca di luoghi più ospitali e sicuri (è il caso dei cosiddetti profughi ambientali). Oltre il 40% della popolazione mondiale vive in contesti di estrema vulnerabilità ai cambiamenti climatici. Entro il 2050 ben 216 milioni di persone potrebbero essere costrette a lasciare la loro terra per sopravvivere 6 .

4

VIDEO Obiettivo 13

in

3

Il cambiamento climatico e l’IMPATTO SOCIALE

pr ep ar az io ne

B2 L’atmosfera, il tempo e il clima

LE PROPOSTE DELL’AGENDA 2030

Agire per il clima

L’obiettivo 13 prevede di rafforzare a tutti i livelli la lotta ai cambiamenti climatici, puntando in particolare sulla capacità degli Stati di adottare energie rinnovabili, abbattere le emissioni di gas serra, reagire ai futuri disastri naturali legati al clima e sensibilizzare le proprie popolazioni sui rischi del cambiamento climatico.

Un’attenzione particolare è infine rivolta ai Paesi in via di sviluppo: l’ONU prevede infatti che ogni anno gli Stati ricchi stanzino diversi miliardi di dollari per aiutare quelli più poveri a prevenire e fronteggiare gli effetti dei cambiamenti climatici.

6 Famiglie somale sfollate a causa della grave siccità.

ORGANIZZO I SAPERI ESSENZIALI Completa la mappa.

Effetto serra

è

fenomeno

naturale

influenzato anche da

elementi antropici

Impatto sull’ambiente

come uso di combustibili fossili

deforestazione

agricoltura e allevamento

che sono causa del cambiamento climatico

desertificazione, perdita di suolo, perdita di biodiversità, scioglimento dei ghiacciai,

innalzamento del livello del mare Impatto sociale

che provoca

carestie, disordini,

migrazioni

B 55

LABORATORI

STEAM

Qual è l’obiettivo?

Imparare a misurare la piovosità con un pluviometro costruito da te.

1

Che cosa devi fare 1

Posiziona il recipiente all’aperto, in un luogo privo di ostacoli come tettoie o alberi, e fissalo bene al terreno, affinché non si rovesci. Poni l’imbuto sopra l’imboccatura del recipiente. Questo sarà il tuo pluviometro.

2

Il giorno dopo, alla stessa ora, misura con il righello l’altezza dell’acqua dentro il recipiente e prendi nota della quantità di pioggia caduta (se non è piovuto scrivi 0).

Svuota ogni volta il pluviometro in modo che sia pronto per il giorno dopo. Ripeti l’operazione tutti i giorni per un mese, segnando i valori in millimetri in una tabella coi giorni del mese.

3

Disegna un istogramma con i valori ottenuti. Sull’asse orizzontale (x) riporta i giorni del mese e sull’asse verticale (y) i millimetri di pioggia caduti, utilizzando un'unità di misura appropriata (per esempio: 1 quadretto = 1 mm).

Durata Almeno un mese Che cosa ti serve?

• un recipiente cilindrico con fondo piatto, come una caraffa • un imbuto • un foglio di carta millimetrata • squadra e righello con i millimetri

Come si misura la piovosità

Analizza i dati e discutili in classe • Quanti millimetri di pioggia hai

Che cosa hai osservato

registrato in totale?

• Analizza il grafico ottenuto: ha piovuto per tutto il mese? Ci sono stati giorni senza pioggia?

Il tuo istogramma è un diagramma pluviometrico mensile. I meteorologi misurano la piovosità nell’arco di tutto l’anno, riportando sull’asse orizzontale del diagramma pluviometrico i mesi e indicando per ciascun mese la quantità totale di pioggia caduta in millimetri

2

Il peso dell’aria Che cosa ti serve?

Qual è l’obiettivo?

Misurare il peso dell’aria.

Durata 15 minuti

• • • •

due palloncini filo un bastoncino di 30 cm un oggetto appuntito

Che cosa devi fare

Esponi e mettiti alla prova Esponi le fasi dell'esperimento, il suo obiettivo e spiega che cosa dimostra.

Alla fine dell'esposizione ricorda alla classe qual è il peso di 1 L d'aria (puoi cercare il dato in questa unità).

Quanto pesa rispetto a 1 L d'acqua?

Sapresti calcolare il peso dell'aria contenuto nella tua aula? Chiedi aiuto all'insegnante.

B 56

1

Gonfia due piccoli palloncini più o meno allo stesso modo, poi agganciali alle estremità del bastoncino.

2

Tieni il bastoncino appeso per un filo attaccato a metà della sua lunghezza, in modo che sia bilanciato.

3

Ora fora uno dei palloncini e osserva che cosa succede quando tutta l’aria è uscita. Osserva anche da quale parte pende il bastoncino.

Che cosa hai osservato In questo esperimento hai dimostrato in modo semplice che l’aria ha una massa e quindi un peso. Infatti, il peso dei due palloncini pieni d’aria era bilanciato ma appena ne hai bucato uno, l’equilibrio si è sbilanciato verso il palloncino gonfio. L’inclinazione del bastoncino ti dà una misura indicativa del peso dell’aria contenuta nel palloncino.

B2 L’atmosfera, il tempo e il clima

Aria e acqua a confronto Che cosa devi fare

1

Riempi il contenitore d’acqua e lascia galleggiare in superficie la pallina.

2

Affonda la bottiglia tagliata nell’acqua, tenendola per il tappo chiuso e avvitato, nel punto in cui si trova la pallina.

3

Ora svita il tappo della bottiglia e osserva cosa succede.

4

Riavvita il tappo sulla bottiglia, tenendola sempre appoggiata sul fondo del contenitore. Col tappo avvitato solleva piano la bottiglia, tenendola per l’imboccatura, e osserva cosa succede.

Qual è l’obiettivo?

Confrontare aria e acqua e verificare le loro differenti proprietà.

Durata

10 minuti

Che cosa ti serve?

• la parte superiore di una bottiglia di plastica tagliata a metà • una pallina da ping pong • un contenitore di vetro o di plastica trasparente con l’imboccatura abbastanza larga da poter inserire una bottiglia (per esempio un’insalatiera)

in

IN DIGITALE

pr ep ar az io ne

3

Che cosa hai osservato Quando spingi la bottiglia nell’acqua, l’aria dentro la bottiglia spinge l’acqua con la pallina sul fondo. L’aria infatti è materia e non potendo uscire dalla bottiglia, spinge acqua e pallina sul fondo.

Quando sviti il tappo, però, l’aria può uscire dalla bottiglia: allora acqua e pallina risalgono prendendo il posto dell’aria.

Infine, quando sollevi la bottiglia di nuovo chiusa, l’aria non può più entrare nella bottiglia. L’aria esterna spinge con la sua pressione sulla superficie dell’acqua nel contenitore, tenendo l’acqua e la pallina che galleggia “sollevate” dentro la bottiglia.

Approfondisci In passato, per immergersi in acque profonde ci si calava in acqua all'interno di una "campana" trasparente, aperta sul fondo come la bottiglia dell’esperimento. Cerca un'immagine in rete di campana subacquea. Sai spiegare come funziona? Perché se la campana è aperta il palombaro all'interno non affoga?

Il cloud seeding Il cloud seeding, o inseminazione delle nuvole, è una tecnica messa a punto già negli anni ’50 del secolo scorso, ma di cui si parla molto oggi come possibilità per mitigare gli effetti della siccità in alcune zone. Dopo aver individuato delle nubi adatte, cariche di umidità, vengono iniettate al loro interno particolari sostanze chimiche o cristalli di sale che funzionano come nuclei di condensazione, causando la formazione di gocce d’acqua. Per “inseminare” le nubi si usano aerei che fanno cadere le particelle, o cannoni che le sparano da terra. Questa tecnica viene usata in alcuni Paesi del mondo, per esempio gli Emirati Arabi Uniti, ma non è sempre efficace perché i risultati dipendono da tante variabili, come la temperatura e l’umidità dell’aria e il tipo di nuvole. È comunque un aspetto interessante della ricerca per contrastare alcuni effetti del cambiamento climatico in atto.

B57

AZ IO N E

SINTESI

IN

PR

EP AR

• AUDIO IN ITALIANO • SINTESI IN 7 LINGUE

RIPASSA L’ESSENZIALE L1. L’aria che ci circonda

STUDIA CON METODO Qual è il gas maggiormente presente nell’aria che respiriamo? Scrivilo nello spazio corrispondente. azoto

L’aria è una miscela di gas formata da azoto (78%) e ossigeno (21%), più una piccola quantità di altri gas, tra cui argon e anidride carbonica (CO2). Nell’aria umida è presente anche una quantità di vapore acqueo fino al 4%. Nell’aria sono sospese anche particelle solide fini rappresentate principalmente da: sabbia, cenere e polline, spore di batteri e lieviti, polveri dei fumi di combustione e polvere cosmica.

L2. L’atmosfera L’aria forma un guscio che avvolge la Terra e prende il nome di atmosfera. È formata da cinque strati

ossigeno 21%

sovrapposti che, partendo dalla superficie terrestre, sono: troposfera, stratosfera, mesosfera, termosfera,

argon (0,9%) altri gas

anidride carbonica (0,04%)

esosfera. Quasi tutta l’aria atmosferica è contenuta nella troposfera, dove avvengono i fenomeni meteorologici. La stratosfera contiene lo strato di ozono che assorbe la maggior parte dei raggi ultravioletti.

Rileggi il testo e osserva l’immagine che rappresenta come si verifica l’effetto serra e scrivi il nome dei tipi di radiazione emessa, rispettivamente, dal Sole e dal terreno.

L3. La temperatura dell’aria e l’effetto serra L’aria è riscaldata prevalentemente dal basso grazie al calore emesso dal terreno. Infatti il suolo assorbe la radiazione solare e la rilascia sotto forma di radiazione infrarossa.

Per questo motivo nella troposfera

radiazione solare

gas

s erra

con l’altitudine di circa 7 °C ogni gas

ser

ra

kilometro. L’effetto serra è un fenomeno naturale dovuto alla presenza di alcuni gas atmosferici

radiazione infrarossa dispersa nello spazio

che trattengono parte del calore atmosfe ra

B 58

la temperatura dell’aria diminuisce

radiazione nell’infrarossa bloccata in atmosfera dai gas serra

emesso dal terreno. I principali gas serra sono: vapore acqueo, anidride carbonica e metano.

B2 L’atmosfera, il tempo e il clima

L4. L’acqua presente nell’aria L’umidità atmosferica è la quantità di vapore acqueo contenuto nell’aria. Maggiore è la temperatura dell’aria,

Come si chiamano i principali fenomeni atmosferici? Scrivili negli spazi corrispondenti.

più grande sarà la quantità di vapore acqueo che può contenere.

Quando la temperatura di una massa d’aria umida diminuisce, il vapore acqueo si condensa in minuscole goccioline che formano una nube, a grandi altezze, o la

fiocchi di neve gocce di pioggia chicchi di grandine

nebbia e la foschia più vicino al suolo. Le goccioline d’acqua che formano le nubi si possono aggregare in gocce più grandi che, quando diventano troppo pesanti, precipitano al suolo sotto forma di pioggia.

0 °C

A temperatura inferiore a 0 °C il vapore può formare direttamente minuscoli cristalli di ghiaccio che si uniscono tra loro sotto forma di fiocchi di neve. A volte nelle nubi si creano correnti d’aria che trascinano verso l’alto le gocce di pioggia, facendole ghiacciare in chicchi di grandine.

L5. La pressione atmosferica

La pressione atmosferica è il peso dell’aria sulla

Rileggi il testo: la pressione atmosferica è maggiore al

superficie terrestre. La pressione atmosferica diminuisce

livello del mare oppure dove

con l’aumentare dell’altitudine. Varia anche con la

volano gli aerei? Perché?

temperatura e l’umidità.

I venti nascono per lo spostamento dell’aria dalle

La pressione è maggiore al livello del mare, perché la pressione diminuisce con l’atitudine

regioni a pressione maggiore verso quelle a pressione minore.

L6. Il tempo atmosferico e il clima Il tempo atmosferico è l’insieme delle condizioni atmosferiche in un certo luogo e in un certo momento.

Esso viene descritto da temperatura, pressione, umidità, vento e precipitazioni.

Il clima è l’insieme delle condizioni atmosferiche medie nel corso di un lungo periodo (anni o decenni). Esso dipende da l’inclinazione diversa dei raggi solari alle

Osserva l’immagine: di che tipo

varie latitudini e da fattori geografici. I climi della

di clima si tratta, temperato o

Terra si suddividono in 5 grandi gruppi in base alla

freddo? Da cosa lo capisci?

temperatura e alla piovosità: climi caldi e umidi, climi

Si tratta di un clima freddo, nivale; la vegetazione è

aridi, climi temperati, climi freddi e climi nivali.

costituita solo da piccoli arbusti ed erba.

B 59

L’ATMOSFERA

• MAPPA

in

pr ep ar az io ne

MAPPA PERSONALIZZABILE

avvolge la terra con 5 strati

è formata da

aria

600 km

che esercitano con il loro peso una

termosfera

è riscaldata dai ionosfera

raggi

è una miscela di gas

80 km

attraverso

infrarossi

mesosfera

50 km

stratosfera

ozonosfera 12 km

troposfera

i primi 12 km formano la

azoto 78%

effetto serra radiazione solare

responsabile dell’

troposfera

radiazione nell’infrarossa bloccata in atmosfera dai gas serra

gas

s erra

gas

ser

ra

radiazione infrarossa dispersa nello spazio

carbonica ossigeno

altri gas

21%

1%

umidità

acqueo che condensando forma

nebbia e foschia

fenomeni

tra cui

vapore

la cui quantità è detta

atmosfe ra

anidride

in cui avvengono i

meteorologici che producono le

neve

precipitazioni

pioggia

grandine

nubi 0 °C

B 60

B2 L’atmosfera, il tempo e il clima RIPASSA LE PAROLE Risolvi il cruciverba e impara bene il significato delle parole. pressione

3

si misura con il

atmosferica

barometro

1

4

varia con

8

le cui differenze generano i

altitudine temperatura

1

umidità

2

venti 3 alta pressione

4

vento

bassa pressione

5

6

tempo

determinano il

150°

atmosferico

7

le cui variazioni nel tempo determinano il

8

120°

90°

60°

30°

clima 0°

30°

60°

90°

120

150

1

Circolo polare Artico 60°

NORD AMERICA EUROPA

2 ASIA

Oceano Atlantico

Tropico del Cancro

AFRICA

30°

O c e a n o P a c i fi c o

Equatore

Equatore

0°

O c e a n o P a c i fi c o

SUD AMERICA

0°

3

Oceano Indiano

Tropico del Capricorno

OCEANIA

30°

30°

Oceano Atlantico

60°

C L I M A I

A

A

È costituita da una miscela di gas. È l’elemento maggiormente presente nell’aria e il suo simbolo chimico è N. La compiono gli organismi autotrofi.

Vento debole che può essere di mare o di terra.

Si chiamano così i gas che fanno da barriera alla dispersione del calore. È l’insieme delle condizioni atmosferiche medie di una regione. È costituita da goccioline d’acqua che rimangono sospese in aria. È lo strato dell’atmosfera più vicino alla Terra.

RIPASSA CON LE DOMANDE

180

60°

30°

F O T O S E R R I 7 N E B B T E T R O P O S F E R I

A Z O T R I B R E Z Z A 5 9 2

6

4

Da quali gas e particelle è costituita l’atmosfera?

Che cosa si intende per effetto serra e da quali gas atmosferici è causato questo fenomeno?

Che cosa si intende per tempo atmosferico? E per clima?

Quali sono i principali climi sulla Terra?

60° Circolo polare Antartico

ANTARTIDE 150°

120°

90°

60°

30°

0°

30°

60°

90°

120°

150°

180°

B 61

Svolgi altri esercizi con HUB Test.

Verifica per la classe con Moduli Google.

in

pr ep ar az io ne

PREPARO LA VERIFICA

1. Completa il testo con i termini corretti. tempo Il meteorologico è l’insieme delle condizioni atmosferiche registrate in un luogo momento e in un specifici. Per descrivere il tempo atmosferico si devono temperatura misurare i valori di , pressione, forza umidità atmosferica, e direzione precipitazioni del vento, tipo e quantità di .

La scienza che studia il tempo atmosferico si chiama meteorologia .

2. Completa l’immagine con gli strati dell’atmosfera. esosfera

termosfera

mesosfera 80 km

stratosfera

50 km

troposfera

12 km

3. Scrivi il nome di ogni strumento rappresentato scegliendolo tra i seguenti termini: termometro • anemometro • barometro • igrometro • pluviometro

B

E Strumento che si usa per determinare la quantità

di pioggia caduta

pluviometro

D Strumento che misura la velocità del vento anemometro A Strumento che misura la pressione atmosferica barometro

effetto serra a. L’ è un fenomeno naturale dovuto alla presenza di alcuni gas atmosferici che trattengono parte del calore emesso dal terreno. pressione atmosferica b. La è il peso dell’aria sulla superficie terrestre. umidità c. L’ dell’aria indica la quantità di vapore acqueo presente nell’atmosfera. venti d. I sono spostamenti orizzontali di masse d’aria da zone di alta pressione a zone di bassa pressione. tempo meteorologico e. Il è l’insieme delle condizioni atmosferiche in un certo luogo e in un certo momento.

5. Quale fenomeno è presentato in ognuna delle figure seguenti?

C

scontornare (x3) D

C Strumento che misura l’umidità dell’aria igrometro

4. Completa le frasi con i termini corretti.

600 km

A

B Strumento che misura la temperatura dell’aria termometro

brezza di mare E

brezza di terra

Qual è la causa di questa circolazione d’aria locale? la differenza di pressione atmosferica tra mare e terra che si crea di giorno e di notte la differenza di altitudine tra mare e terra la differenza di umidità tra mare e terra

B 62

pr ep ar az io ne

B2 L’atmosfera, il tempo e il clima

in

Presentazione dei contenuti dell’Unità.

6. Scrivi per ogni immagine il tipo di clima corrispondente.

9. La pressione atmosferica: A non ha una direzione precisa B è rivolta verso il basso C è rivolta nella direzione di applicazione della forza D si trasmette in modo uguale in tutte le direzioni

clima caldo e umido

10. In montagna, la temperatura: A diminuisce aumentando l’altitudine B diminuisce diminuendo l’altitudine C dipende dalla pressione atmosferica D rimane uguale

clima arido

11. Completa la tabella. aumenta

diminuisce

Se aumenta la temperatura, la pressione atmosferica… clima temperato

Se diminuisce l’altitudine, la temperatura…

Se aumenta l’umidità, la pressione…

Se aumenta l’altitudine, la pressione…

clima freddo

12. Perché lo strato di ozono è così importante per gli organismi viventi?

A Perché mantiene stabile la temperatura B Perché permette la circolazione degli aerei C Perché assorbe le radiazioni UV D Perché è formato da ioni

clima niviale

7. Come tutti i gas, l’aria: A quando è riscaldata si contrae B si può comprimere C non è comprimibile D è poco elastica

8. Un litro di aria: A pesa circa 1,3 g B pesa circa 100 g C non ha un peso misurabile D ha un peso soltanto se è fredda

13. Sull’app delle previsioni meteo viene indicato che alle 19 l’umidità sarà del 75%.

Questo vuol dire che: A verrà superato il limite

di saturazione B c’è il 75% di probabilità

che piova C in 1 kg di aria saranno

presenti 750 g di acqua D nell’aria c’è una quantità

di vapore acqueo pari al 75% della quantità massima per quella temperatura.

B63

CLIL

°C 60

mm 120

50

100

40

80

30

60

20

40

10

20

0

G

F

M

A

M

G

L

A

S

O

N

D

0

a. Qual è stato il mese più piovoso e quello meno piovoso?

Il mese più piovoso è stato novembre, quello meno piovoso è luglio b. Quanti millimetri di pioggia sono caduti approssimativamente in un anno? Circa 800 mm 2. INTERPRETA IL GRAFICO ll diagramma indica il tipo di disagio fisico avvertito in funzione dell’umidità e della temperatura. Maggiore è l’umidità e più grande sarà il disagio corporeo e quindi la temperatura percepita.

Osserva il grafico e rispondi alle domande.

Umidità % o lp lore Co i ca d

25

Un gruppo di escursionisti esperti contatta l’associazione delle guide alpine del Monte Bianco per organizzare un’escursione di un giorno nel mese di settembre. Per prenotare l’escursione la guida deve verificare il meteo affinché sia un’esperienza piacevole e svolta in totale sicurezza. Gli escursionisti propongono due periodi: tra il 1 e l’8 settembre o tra il 12 e il 15 settembre.

Mar 29

Mer 30

Gio 31

Ven 1

Sab 2

Dom 3

Lun 4

Mar 5

Mer 6

Gio 7

Ven 8

0°C -5°C -2°C 8°C

0°C 6°C

-2°C 3°C -6°C -1°C -3°C 4°C -4°C 2°C

Mar 12

Gio 14

Ven 15

-9°C -2°C -7°C -1°C -8°C 2°C -5°C -7°C

Mer 13

Sab 9

Sab 16

Dom 10

Dom 17

Lun 11

Lun 18

Osserva le previsioni e rispondi:

Torrido pericoloso

30

35

a. Quale dei due periodi escluderesti? Perché?

40

temperatura

a. Se ci sono 25 °C e l’umidità è al 30% in che situazione ti trovi? Ottimale-benessere b. Vuoi uscire a fare un allenamento di corsa: ci sono 35 °C e l’umidità è al 70%. Com’è la percezione del calore? È la situazione ideale per un allenamento?

Il caldo è opprimente; le condizioni non sono adatte ad un allenamento.

3. STEAM matematica Ti hanno regalato un pluviometro da installare in giardino e nelle istruzioni per interpretare i dati trovi scritta l’equivalenza: 1 mm = 1 L di pioggia su una superficie di 1 m2 Se dopo un temporale raccogli nel pluviometro 15 mm di acqua, quanta acqua è caduta sul tuo giardino che ha una superficie di 0,3 dam2?

0,3 dam2 = 30 m2; 15 mm di pioggia = 15 L litri totali = 15 L/m2x 30 m2 = 450 L

B 64

5. ORIENTAMENTO Nei panni di una guida alpina

-5°C -1°C -9°C -6°C -10°C -6°C -9°C -4°C -7°C -4°C -5°C -2°C -9°C -3°C

Benessere ottimale

20

te

a

el

ut Lieve disagio

en

rim

pp

O

ca ta ol M oso af

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

4. COMPITO DI REALTÀ A gennaio 2023 l’Onu ha pubblicato i risultati dello studio sullo stato del buco dell’ozono e ha annunciato che lo strato di ozono dovrebbe tornare alla normalità entro il 2040. Lavorando a coppie o in piccolo gruppo realizza una linea del tempo in cui ricostruisci la vicenda del buco dell’ozono, inserendo le tappe (incontri internazionali, firme di accordi, ecc.) che hanno portato la comunità internazionale a mobilitarsi e ad ottenere questo risultato. . in

1. INTERPRETA IL GRAFICO Il diagramma rappresenta i dati climatici di Roma nel 2022 attraverso la piovosità media mensile in millimetri di pioggia.

pr ep ar az io ne

COMPETENZE

b. Quale giorno proporresti agli escursionisti? c. Potrebbe andare bene sabato 2 settembre?

A sì, perché non nevica B sì, perché ci sono poche nuvole C no, perché c’è molto nuvoloso e anche se non

nevica ci saranno scarsa visibilità e temperature basse Ripensa all’attività svolta Una guida alpina si confronta spesso con questo tipo di problemi, poiché deve garantire la sua sicurezza e quella degli escursionisti e permettere a tutti di vivere un’esperienza appagante.

Cosa ti affascina di questa attività? Quali discipline credi sia necessario conoscere per svolgere il lavoro della guida alpina? Quali sono le difficoltà che un guida alpina può incontrare nel suo lavoro?

Confronta le tue risposte con i tuoi compagni e il tuo professore.

EDUCAZIONE CIVICA Schede di approfondimento

EDUCAZIONE CIVICA

LE PIANTE ATTORNO A NOI Le piante svolgono diversi ruoli essenziali per la vita sul Pianeta e in particolare per la nostra sopravvivenza. Oltre a produrre ossigeno e assorbire la CO2, ci forniscono cibo, tessuti, carta, legno, principi attivi usati nei farmaci.

Ci vengono in aiuto nella lotta al surriscaldamento globale e rendono più vivibili e salubri le città. In molti campi di ricerca scientifica, inoltre, le piante ci forniscono esempi da imitare, per esempio per nuovi materiali (come è stato per il “velcro”, ispirato ai semi di una pianta erbacea) o per creare sistemi efficienti di produzione di energia, come con la fotosintesi artificiale.

Spesso ci dimentichiamo dell’importanza delle piante, dando per scontata la loro presenza. Quando osserviamo un albero, che si trovi in un bosco, in un parco cittadino o in un filare lungo una strada trafficata, dobbiamo ricordarci che è un concentrato di vita. Gli alberi infatti forniscono gli habitat per la sopravvivenza di tantissime specie di animali, dagli uccelli ai mammiferi come gli scoiattoli, a innumerevoli tipi di insetti e altri invertebrati.

Le piante forniscono supporto anche a organismi come i licheni e i muschi e sono in collegamento con le ife dei funghi nel sottosuolo. In particolare, funghi e radici delle piante si possono unire formando le simbiosi mutualistiche note come micorrize. In natura questo interessa più del 90% delle piante.

Oltre a migliorare la qualità dell’aria che respiriamo, le piante con le loro radici consolidano il terreno, riducono l’erosione e impediscono allagamenti. Con tutti gli altri vegetali, sono nostri alleati, per mitigare gli effetti dell’aumento delle temperature, che nelle città si manifestano con le “isole di calore” dovute alla presenza di edifici, cemento, strade, emissioni dei veicoli.

Con i progetti di forestazione urbana si cerca quindi di sviluppare la “presenza verde” nelle città e nelle aree circostanti. In molte città sono già stati realizzati per esempio boschi e orti urbani, parchi, edifici con tetti o facciate ricoperte da piante. Nella progettazione del verde urbano, tuttavia, bisogna scegliere specie adatte a ogni contesto, resistenti alle condizioni di temperatura e irrigazione presenti, e provvedere alla loro manutenzione e cura.

ALBERI IN

C I T TÀ

Aumentare il numero delle piante nelle città contribuisce a renderle più sostenibili e vivibili grazie a diversi effetti.

- Funzione ricreativa: i parchi e le zone alberate sono luoghi dove è piacevole sostare, giocare, andare in bici, passeggiare.

- Regolazione del microclima: con la loro chioma, gli alberi aumentano la luce riflessa e generano ombra, abbassando la temperatura a livello del terreno. Questo permette anche di risparmiare energia riducendo l’uso dei condizionatori in l’estate.

- Rimozione di sostanze inquinanti: gli alberi fungono da filtri biologici, ripulendo l’aria.

- Riduzione dell’inquinamento acustico: l’alberatura funge da schermo contro i rumori.

- Protezione idrogeologica: le radici delle piante consolidano il terreno e assorbono l’acqua, mentre le chiome diminuiscono l’impatto delle piogge violente al suolo, evitando allagamenti.

Foreste, alberi e salute Il verde ci fa bene: alcune ricerche hanno dimostrato che la presenza di un parco, di un bosco o anche solo di un filare di alberi svolge anche un’azione importante sulla nostra salute. A questo proposito, in Giappone si pratica lo Shinrin-yoku, letteralmente “bagno nella foresta”, camminando o semplicemente restando in ammirazione della natura. Le ricerche hanno dimostrato anche che alcune molecole rilasciate nell’aria dalle piante (i composti organici volatili) hanno effetti benefici sul sistema immunitario, sul sonno e sul tono muscolare. Se in Giappone questa attività è un vero e proprio percorso terapeutico, ognuno di noi può mettere in atto il suggerimento quando ci si trova in un bosco o in una zona verde. Il segreto è camminare lentamente, attivare i sensi per cogliere odori, suoni, colori e cercare di entrare in sintonia con le piante, fermandosi vicino a esse per osservarne i dettagli, toccarle con delicatezza, sentirne i profumi.

COMPITO DI REALTÀ Un albero per amico Il verde urbano, cioè la vegetazione presente nelle città, come hai letto può migliorare la qualità dell’aria e mitigare il calore eccessivo.

• Individua un parco o un giardino della tua città e fai una ricerca sugli alberi presenti. Scegli almeno 2 o 3 specie arboree e descrivile aggiungendo foto o disegni. A seconda della stagione, raccogli qualche foglia, fiore o frutto delle specie che hai scelto e portali a scuola.

Prepara una relazione di 10 minuti da presentare alla tua classe con un tabellone o con Power Point.

Conosci gli alberi monumentali d’Italia?

Studia e visita il sito https://www.politicheagricole.it/flex/cm/pages/ServeBLOB.php/L/ IT/IDPagina/11260. Puoi anche scaricare l’elenco in formato excel, troverai indicati le caratteristiche degli alberi monumentali tipici di diversi località in Italia. Scoprirai la misura della circonferenza del tronco, l’altezza, i nomi scientifici, ecc...

Dopo aver raccolto un po’ di informazioni, potrai portare avanti un lavoro di ricerca allo scopo di far conoscere il proprio territorio e magari organizzare un’escursione, una gita...

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