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Stratificazione dell’atmosfera
L’atmosfera, che circonda il nostro pianeta come un involucro gassoso, è composta essenzialmente da azoto (circa il 78%), ossigeno (circa 21%), vapore acqueo e altri gas. Il grafico seguente illustra la curva della temperatura dell’atmosfera, in cui emerge che vi sono diversi strati con caratteristiche ben distinte.
Nella troposfera troviamo il grosso della massa atmosferica. Siccome le masse d'aria vengono riscaldate dall'irradiamento solare sulla superficie terrestre, la temperatura diminuisce con l'aumentare dell'altitudine (e della distanza dalla superficie terrestre). E siccome l’aria fredda è più densa e pertanto più pesante di quella calda, a parità di volume i pacchetti d'aria fredda tendono a scendere, mentre le masse d'aria riscaldate dalla superficie terrestre salgono. Questo scambio turbolento di masse d'aria tra gli strati atmosferici più bassi e quelli più alti viene chiamato convezione. Questo fenomeno è una delle caratteristiche principali della troposfera e una delle ragioni per cui gli eventi meteorologici si verificano essenzialmente in questo strato. A un’altezza di circa 10-15 km comincia la tropopausa. Al di sopra di essa si trova la stratosfera, in cui la temperatura comincia a salire (da -50°C) e porta un po' di stabilità nella stratificazione poiché i movimenti verticali delle masse atmosferiche vengono frenati rapidamente.
Nella stratosfera, più si sale, più aumenta la temperatura: ciò è riconducibile alla formazione di ozono dovuta ai raggi ultravioletti dall'elevato valore energetico (dissociazione) che riscaldano questo strato. Al di sopra della stratosfera (a partire da circa 50 km di altitudine), la temperatura della mesosfera scende drasticamente data la forte diminuzione della concentrazione atmosferica, per poi salire nuovamente nella ionosfera e nell’esosfera.
La ripartizione irregolare tra continenti e oceani, la rotazione del nostro pianeta e l’inclinazione dell’asse di rotazione terrestre danno origine alle caratteristiche celle della circolazione atmosferica, che spingono e gestiscono lo scambio orizzontale delle masse d’aria.