Il stratosfera È uno degli strati dell'atmosfera terrestre, situato tra la troposfera e la mesosfera. L'altitudine del limite inferiore della stratosfera varia, ma può essere presa come 10 km per le medie latitudini del pianeta. Il suo limite superiore è di 50 km sopra la superficie terrestre..
L'atmosfera terrestre è l'involucro gassoso che circonda il pianeta. A seconda della composizione chimica e della variazione di temperatura, è suddiviso in 5 strati: troposfera, stratosfera, mesosfera, termosfera ed esosfera..
La troposfera si estende dalla superficie della Terra fino a 10 km di altezza. Lo strato successivo, la stratosfera, varia da 10 km a 50 km sopra la superficie terrestre..
La mesosfera varia da 50 km a 80 km di altezza. La termosfera da 80 km a 500 km, e infine l'esosfera si estende da 500 km a 10.000 km di altezza, essendo il limite con lo spazio interplanetario.
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La stratosfera si trova tra la troposfera e la mesosfera. Il limite inferiore di questo strato varia con la latitudine o la distanza dalla linea equatoriale della Terra..
Ai poli del pianeta, la stratosfera inizia tra 6 e 10 km sopra la superficie terrestre. All'equatore inizia tra i 16 ei 20 km di altitudine. Il limite superiore è di 50 km sopra la superficie terrestre.
La stratosfera ha una propria struttura a strati, che sono definiti dalla temperatura: gli strati freddi sono nella parte inferiore e gli strati caldi sono nella parte superiore..
Inoltre, la stratosfera ha uno strato in cui c'è un'alta concentrazione di ozono, chiamato strato di ozono o ozonosfera, che si trova tra i 30 ei 60 km sopra la superficie terrestre..
Il composto chimico più importante nella stratosfera è l'ozono. L'85-90% dell'ozono totale presente nell'atmosfera terrestre si trova nella stratosfera.
L'ozono si forma nella stratosfera attraverso una reazione fotochimica (reazione chimica in cui interviene la luce) che l'ossigeno subisce. La maggior parte dei gas nella stratosfera entra dalla troposfera.
La stratosfera contiene ozono (O3), azoto (NDue), ossigeno (ODue), ossidi di azoto, acido nitrico (HNO3), acido solforico (HDueSW4), silicati e composti alogenati, come i clorofluorocarburi. Alcune di queste sostanze provengono da eruzioni vulcaniche. La concentrazione di vapore acqueo (H.DueO allo stato gassoso) nella stratosfera, è molto basso.
Nella stratosfera la miscelazione verticale dei gas è molto lenta e praticamente nulla, a causa dell'assenza di turbolenza. Per questo motivo, i composti chimici e altri materiali che entrano in questo strato rimangono a lungo in esso..
La temperatura nella stratosfera mostra un comportamento inverso a quello della troposfera. In questo strato la temperatura aumenta con l'altitudine.
Questo aumento della temperatura è dovuto al verificarsi di reazioni chimiche che rilasciano calore, dove l'ozono (O3). Ci sono notevoli quantità di ozono nella stratosfera, che assorbe le radiazioni ultraviolette ad alta energia dal Sole.
La stratosfera è uno strato stabile, senza turbolenze per la miscelazione dei gas. L'aria è fredda e densa nella parte inferiore e nella parte alta è calda e leggera.
Nella stratosfera l'ossigeno molecolare (ODue) è dissociato dall'effetto della radiazione ultravioletta (UV) del Sole:
ODue + LUCE UV → O + O
Gli atomi di ossigeno (O) sono altamente reattivi e reagiscono con le molecole di ossigeno (ODue) per formare ozono (O3):
O + O2 → O3 + Caldo
In questo processo viene rilasciato calore (reazione esotermica). Questa reazione chimica è la fonte di calore nella stratosfera e provoca le sue alte temperature negli strati superiori..
La stratosfera svolge una funzione protettiva di tutte le forme di vita che esistono sul pianeta Terra. Lo strato di ozono impedisce alle radiazioni ultraviolette (UV) ad alta energia di raggiungere la superficie terrestre.
L'ozono assorbe la luce ultravioletta e si decompone in ossigeno atomico (O) e ossigeno molecolare (ODue), come mostrato dalla seguente reazione chimica:
O3 + LUCE UV → O + ODue
Nella stratosfera i processi di formazione e distruzione dell'ozono sono in equilibrio che ne mantiene costante la concentrazione.
In questo modo lo strato di ozono funge da scudo protettivo dai raggi UV, causa di mutazioni genetiche, tumori della pelle, distruzione di colture e piante in genere..
Dagli anni '70, i ricercatori hanno espresso grande preoccupazione per gli effetti dannosi dei clorofluorocarburi (CFC) sullo strato di ozono..
Nel 1930 fu introdotto l'uso di composti di clorofluorocarburi chiamati commercialmente freon. Tra questi ci sono il CFCl3 (freon 11), il CFDueClDue (freon 12), CDueF3Cl3 (Freon 113) e CDueF4ClDue (freon 114). Questi composti sono facilmente comprimibili, relativamente non reattivi e non infiammabili..
Cominciarono ad essere utilizzati come refrigeranti in condizionatori d'aria e frigoriferi, sostituendo l'ammoniaca (NH3) e anidride solforosa (SODue) liquido (altamente tossico).
Successivamente, i CFC sono stati utilizzati in grandi quantità nella produzione di articoli in plastica usa e getta, come propellenti per prodotti commerciali sotto forma di aerosol in lattine e come solventi per la pulizia delle schede dei dispositivi elettronici.
L'uso diffuso di CFC in grandi quantità ha causato un grave problema ambientale, poiché quelli utilizzati nelle industrie e negli usi refrigeranti vengono scaricati in atmosfera..
Nell'atmosfera questi composti si diffondono lentamente nella stratosfera; in questo strato subiscono la decomposizione per effetto della radiazione UV:
CFCl3 → CFClDue + Cl
CFDueClDue → CFDueCl + Cl
Gli atomi di cloro reagiscono molto facilmente con l'ozono e lo distruggono:
Cl + O3 → ClO + ODue
Un singolo atomo di cloro può distruggere più di 100.000 molecole di ozono.
Ossidi di azoto NO e NODue Reagiscono distruggendo l'ozono. La presenza di questi ossidi di azoto nella stratosfera è dovuta ai gas emessi dai motori degli aerei supersonici, alle emissioni delle attività umane sulla Terra e all'attività vulcanica..
Negli anni '80 si è scoperto che si era formato un buco nello strato di ozono sopra l'area del Polo Sud. In quest'area la quantità di ozono era stata ridotta della metà.
Si è anche scoperto che al di sopra del Polo Nord e in tutta la stratosfera, lo strato protettivo di ozono si è assottigliato, cioè ha ridotto la sua larghezza perché la quantità di ozono è diminuita notevolmente..
La perdita di ozono nella stratosfera ha gravi conseguenze per la vita sul pianeta e diversi paesi hanno accettato che una drastica riduzione o una completa eliminazione dell'uso dei CFC è necessaria e urgente..
Nel 1978 molti paesi hanno vietato l'uso dei CFC come propellenti nei prodotti aerosol commerciali. Nel 1987, la stragrande maggioranza dei paesi industrializzati ha firmato il cosiddetto Protocollo di Montreal, un accordo internazionale in cui sono stati fissati obiettivi per la graduale riduzione della produzione di CFC e la sua totale eliminazione entro il 2000..
Diversi paesi non hanno rispettato il Protocollo di Montreal, perché questa riduzione ed eliminazione dei CFC influirebbe sulla loro economia, anteponendo gli interessi economici alla conservazione della vita sul pianeta Terra..
Durante il volo di un aereo agiscono 4 forze fondamentali: portanza, peso dell'aereo, resistenza e spinta..
La portanza è una forza che sostiene l'aereo e lo spinge verso l'alto; maggiore è la densità dell'aria, maggiore è la portanza. Il peso, d'altra parte, è la forza con cui la gravità terrestre trascina l'aereo verso il centro della Terra..
La resistenza è una forza che rallenta o impedisce al velivolo di avanzare. Questa forza di resistenza agisce nella direzione opposta alla traiettoria dell'aereo.
La spinta è la forza che muove l'aereo in avanti. Come possiamo vedere, la spinta e la portanza favoriscono il volo; il peso e la resistenza agiscono a svantaggio del volo dell'aereo.
Aerei commerciali e civili a brevi distanze, volano a circa 10.000 metri sul livello del mare, cioè nel limite superiore della troposfera.
Tutti gli aeromobili richiedono la pressurizzazione della cabina, che consiste nel pompare aria compressa nella cabina dell'aeromobile..
Man mano che l'aereo sale ad altitudini più elevate, la pressione atmosferica esterna diminuisce e anche il contenuto di ossigeno diminuisce..
Se l'aria pressurizzata non fosse fornita alla cabina, i passeggeri soffrirebbero di ipossia (o mal di montagna), con sintomi come affaticamento, vertigini, mal di testa e perdita di coscienza per mancanza di ossigeno.
Se si verifica un guasto nella fornitura di aria compressa alla cabina o si verifica una decompressione, si verifica un'emergenza in cui l'aereo deve scendere immediatamente e tutti i suoi occupanti devono indossare maschere di ossigeno.
Ad altitudini maggiori di 10.000 metri, nella stratosfera, la densità dello strato gassoso è minore, e quindi è minore anche la forza di portanza che favorisce il volo..
D'altra parte, a queste alte quote il contenuto di ossigeno (ODue) nell'aria è minore, e questo è necessario sia per la combustione del gasolio che fa funzionare il motore dell'aeromobile, sia per una efficace pressurizzazione in cabina.
Ad altitudini superiori a 10.000 metri sopra la superficie terrestre, l'aereo deve andare a velocità molto elevate, chiamate supersoniche, raggiungendo oltre 1.225 km / ora a livello del mare.
I voli supersonici producono i cosiddetti boom sonici, che sono rumori molto forti simili al tuono. Questi rumori hanno un impatto negativo sugli animali e sugli esseri umani.
Inoltre, questi aerei supersonici devono utilizzare più carburante e quindi produrre più inquinanti atmosferici rispetto agli aerei che volano ad altitudini inferiori..
Gli aerei supersonici richiedono motori molto più potenti e costosi materiali speciali per la produzione. I voli commerciali erano così costosi dal punto di vista economico che la loro implementazione non è stata redditizia.
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