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L'atmosfera è l'involucro gassoso che avvolge la Terra: ne studiamo la composizione, la stratificazione termica, il bilancio energetico (con l'effetto serra) e le grandezze fisiche — temperatura, pressione, umidità — che governano i venti e la circolazione generale. Su questa base si spiegano i fenomeni meteorologici (nubi, precipitazioni, masse d'aria, fronti, cicloni e anticicloni) e si distingue il tempo atmosferico dal clima, fino a inquadrare i cambiamenti climatici in atto e il ruolo dell'attività umana. È un argomento centrale delle Scienze della Terra nel triennio, pienamente compreso nell'orizzonte dell'Esame di Stato.
4sezionica. 18min di lettura3competenzeLivelloStandard 3 · Approfondimento 1Verificato · 06/2026
livello base
A tutti gli indirizzi liceali si richiede di conoscere struttura e bilancio energetico dell'atmosfera, le grandezze meteorologiche fondamentali e i principali fenomeni (fronti, cicloni, precipitazioni), oltre alla distinzione tempo/clima e ai termini del riscaldamento globale.
livello avanzato
Nel Liceo Scientifico e nell'opzione Scienze Applicate si chiede una trattazione più quantitativa (bilancio radiativo, gradiente termico verticale, legge di stato dei gas applicata alla pressione, equazione di Clausius-Clapeyron a livello qualitativo) e l'interpretazione critica di serie storiche e modelli climatici.
Lesetiefe: Approfondimento
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Profilo termico e stratificazione dell'atmosfera
Schema dell'effetto serra e del bilancio radiativo
Temperatura di equilibrio radiativo
Bilancio fra energia solare assorbita ed energia infrarossa riemessa. Con costante solare S \approx 1361\ \mathrm{W/m^2}, albedo A \approx 0.30 e costante di Stefan-Boltzmann \sigma \approx 5.67\times10^{-8}\ \mathrm{W\,m^{-2}\,K^{-4}} si ottiene T_{eq} \approx 255\ \mathrm{K} \approx -18\,^{\circ}\mathrm{C}.
Effetto serra naturale
Differenza tra la temperatura media osservata della superficie (\approx +15\,^{\circ}\mathrm{C}) e quella di puro equilibrio radiativo: è il riscaldamento dovuto ai gas serra naturali.
In una giornata in cui al suolo la temperatura è di +15 °C, stima la temperatura dell'aria alla tropopausa, posta a 11 km di quota, assumendo un gradiente termico verticale medio di 6,5 °C/km. Commenta il risultato.
Nella troposfera la temperatura decresce linearmente con la quota secondo T(h) = T_0 - \gamma\,h, con gradiente \gamma = 6{,}5\ ^{\circ}\mathrm{C/km}.
Su 11 km la caduta di temperatura è \Delta T = 6{,}5 \times 11 = 71{,}5\ ^{\circ}\mathrm{C}.
T(11) = 15 - 71{,}5 = -56{,}5\ ^{\circ}\mathrm{C}.
Il valore è coerente con la temperatura osservata alla tropopausa (circa -55/-60 °C); oltre la tropopausa, in stratosfera, la temperatura smette di scendere e comincia a risalire per l'assorbimento UV da parte dell'ozono.
Risultato: Alla tropopausa la temperatura stimata è di circa -56,5 °C.
Errori frequenti
Ripasso attivo
Descrivi la struttura verticale dell'atmosfera tracciando un grafico qualitativo temperatura-quota dei primi 100 km; per ciascuno strato indica l'intervallo di quota, l'andamento della temperatura e la causa fisica che lo determina. Spiega infine perché senza effetto serra la temperatura media terrestre sarebbe di circa −18 °C anziché di +15 °C.
Richiamo attivo
Ricorda i punti chiave — poi rivela.
Fonti: Indicazioni Nazionali per i Licei (DPR 89/2010, DM 211/2010) — Obiettivi Specifici di Apprendimento (Ministero dell'Istruzione e del Merito (MIM))
Circolazione generale dell'atmosfera e celle convettive
Pressione atmosferica standard al livello del mare
Valore di riferimento della pressione media al livello del mare, usato per definire le anomalie barometriche; 1 hPa = 1 mbar.
Equazione di stato dei gas (ripasso)
Lega pressione, volume e temperatura dell'aria: a parità di pressione, scaldando l'aria essa si dilata e diminuisce la sua densità, perciò tende a salire — principio alla base della formazione delle basse pressioni termiche.
Su una carta del tempo dell'Europa centrale compare un minimo barico (B) con isobare di 1000, 996 e 992 hPa molto ravvicinate. Indica da dove verso dove soffia il vento, con che verso ruota attorno al minimo e che tempo è ragionevole attendersi.
L'aria si muove dalle alte verso le basse pressioni, quindi converge verso il centro del minimo B.
La forza di Coriolis devia il vento verso destra (emisfero boreale): la convergenza diventa una rotazione antioraria attorno alla bassa pressione.
Isobare molto ravvicinate indicano un forte gradiente di pressione, quindi venti intensi.
Al centro di un ciclone l'aria converge e sale (moto ascendente): salendo si raffredda, il vapore condensa e si formano nubi e precipitazioni — tempo instabile e piovoso.
Risultato: Venti intensi che ruotano in senso antiorario convergendo verso B, con tempo instabile e piovoso.
Errori frequenti
Ripasso attivo
Su una carta del tempo sono disegnate isobare molto ravvicinate attorno a un centro di bassa pressione (B) situato nell'emisfero boreale. Spiega che intensità e che verso avranno i venti e perché, citando il gradiente di pressione e la forza di Coriolis; indica inoltre il tipo di tempo atteso al centro del sistema.
Richiamo attivo
Ricorda i punti chiave — poi rivela.
Fonti: Indicazioni Nazionali per i Licei (DPR 89/2010, DM 211/2010) — Obiettivi Specifici di Apprendimento (Ministero dell'Istruzione e del Merito (MIM))
Curva di saturazione del vapore acqueo in funzione della temperatura
Fronte caldo e fronte freddo a confronto
Umidità relativa
Rapporto percentuale tra il vapore acqueo realmente presente nell'aria e quello massimo (di saturazione) sostenibile a quella temperatura. Raffreddando l'aria, la saturazione cala e U_r aumenta fino al 100 % (punto di rugiada).
Una massa d'aria a 30 °C contiene 15 g/m³ di vapore acqueo; il valore di saturazione a 30 °C è 30 g/m³. Determina l'umidità relativa e spiega che cosa succede raffreddando l'aria fino a una temperatura in cui la saturazione vale 15 g/m³.
U_r = (vapore presente / vapore di saturazione) × 100.
U_r = 0{,}5 \times 100 = 50\%. L'aria è dunque al 50 % della sua capacità.
Abbassando la temperatura, la quantità di vapore resta 15 g/m³ ma la saturazione cala. Quando la saturazione scende a 15 g/m³, l'umidità relativa raggiunge 15/15 × 100 = 100 %: è il punto di rugiada.
Raffreddando ulteriormente, il vapore in eccesso condensa: si formano rugiada, nebbia o nubi a seconda di dove avviene il raffreddamento.
Risultato: Umidità relativa = 50 %; raffreddando fino a saturazione = 15 g/m³ si raggiunge il 100 % (punto di rugiada) e inizia la condensazione.
Errori frequenti
Ripasso attivo
Una massa d'aria a 30 °C contiene 15 g di vapore per metro cubo; alla temperatura di 30 °C il valore di saturazione è 30 g/m³. Calcola l'umidità relativa. Spiega poi qualitativamente che cosa accade all'umidità relativa, e quando si raggiunge la condensazione, se la stessa aria viene raffreddata mantenendo costante la quantità di vapore.
Richiamo attivo
Ricorda i punti chiave — poi rivela.
Fonti: Indicazioni Nazionali per i Licei (DPR 89/2010, DM 211/2010) — Obiettivi Specifici di Apprendimento (Ministero dell'Istruzione e del Merito (MIM))
Mappa concettuale: tempo, clima e cambiamento climatico
Riscaldamento globale osservato
Aumento misurato della temperatura media superficiale del pianeta rispetto al livello preindustriale, attribuito dalla comunità scientifica all'aumento antropico dei gas serra.
Concentrazione media globale di CO2 in atmosfera
Sono date due affermazioni: (a) «Oggi a Roma ci sono 12 °C, cielo coperto e vento da ovest»; (b) «A Roma la temperatura media di gennaio è di circa 8 °C, con circa 80 mm di pioggia mensile». Stabilisci quale descrive il tempo e quale il clima, motivando, e spiega perché un singolo inverno freddo non smentisce il riscaldamento globale.
Descrive lo stato dell'atmosfera in un istante e in un luogo precisi: è un dato di TEMPO atmosferico.
Riporta valori medi (temperatura e pioggia tipiche di gennaio): è una statistica su molti anni, dunque un dato di CLIMA.
Il clima è la media su almeno 30 anni: la variabilità del tempo da un anno all'altro non coincide con il trend climatico.
Il riscaldamento globale è un trend pluridecennale della temperatura media planetaria; un singolo inverno freddo locale è un episodio di tempo e non contraddice l'aumento documentato della media globale.
Risultato: (a) è tempo atmosferico, (b) è clima; un inverno freddo isolato è un dato di tempo e non smentisce il trend climatico globale.
Errori frequenti
Ripasso attivo
Spiega in un testo argomentato la differenza tra tempo atmosferico e clima e illustra il meccanismo per cui l'aumento dei gas serra di origine antropica provoca il riscaldamento globale. Cita almeno tre conseguenze documentate e distingui le strategie di mitigazione da quelle di adattamento.
Richiamo attivo
Ricorda i punti chiave — poi rivela.
Fonti: Indicazioni Nazionali per i Licei (DPR 89/2010, DM 211/2010) — Obiettivi Specifici di Apprendimento (Ministero dell'Istruzione e del Merito (MIM)) · Esame di Stato del secondo ciclo — quadri di riferimento e griglie di valutazione (Ministero dell'Istruzione e del Merito (MIM))
Riferimenti e fonti