STRATOSFERA

STRATOSFERA

. Era noto fino dal sec. XVII che la temperatura dell'atmosfera diminuiva col crescere dell'altezza all'incirca di 6°-7° per chilometro. Questa diminuzione trovava la sua naturale spiegazione nelle leggi dell'equilibrio adiabatico dell'atmosfera (v. troposfera), le quali mostrano appunto che il rimescolamento dei varî strati dell'atmosfera porta con l'altezza a una diminuzione di temperatura che può raggiungere i 10 gradi per chilometro.

I primi sondaggi aerologici avevano confermato sia l'esistenza, sia l'ammontare del gradiente verticale di temperatura. Quando però, intorno al 1900, si riuscì a superare i 10.000 m. di altezza, si constatò che la temperatura non continuava a diminuire indefinitamente ma che al disopra di un certo livello, variabile di giorno in giorno, ma in genere oscillante intorno agli 11.000 m., la temperatura restava stazionaria o addirittura riprendeva ad aumentare.

Questo risultato, che sconvolgeva uno stato di cose pacifico da lungo tempo, destò molta sorpresa e in un primo tempo si cercò di spiegarlo col ritenerlo dovuto a errori strumentali e in particolare a un surriscaldamento dello strumento misuratore della temperatura per la radiazione solare. Esso fu però confermato da esperienze eseguite in piena notte, le quali tolsero ogni dubbio sulla sua realtà.

Salendo successivamente in quota, la temperatura, almeno alle nostre latitudini, resta quasi costante e fino a poco fa si è ritenuto che questa costanza dovesse continuare indefinitamente. Lo studio delle particolarità del fenomeno delle meteore eseguito dal Lindemann e dal Dobson nel 1922 mostrò però che era da ritenere che a quote molto elevate la temperatura fosse assai superiore ai 220° A, e questa ipotesi, da prima accolta con molte riserve, trovò poi conferme sempre più persuasive, tanto che ormai è comunemente ammesso che a una certa altezza, non ben determinata, ma che si aggira sui 35-40 km., lo stato isotermico finisca e si abbia un forte incremento della temperatura, la quale in pochi chilometri passerebbe da −55° a +75° circa. Per la superficie di discontinuità fra la stratosfera e l'alta atmosfera il Fery ha proposto il nome di stratopausa.

Struttura della stratosfera. - La fig. 1 mostra la distribuzione media normale della temperatura nell'atmosfera. Si nota come la tropopausa, che alle latitudini dell'Europa centrale oscilla intorno agli 11 km., si abbassi al disotto dei 10 km. sui poli, mentre sale fino a 17 km. all'equatore. La temperatura della stratosfera alle dette latitudini, come pure nell'estate polare, si mantiene in media praticamente costante con l'altezza.

Nella zona torrida la temperatura più bassa si ha nei pressi della tropopausa che ivi è particolarmente alta, mentre salendo ulteriormente i sondaggi ci mostrano un netto e costante aumento della temperatura; la temperatura della zona torrida nella stratosfera resta però sempre inferiore a quella della zona temperata alla stessa altezza.

Durante la notte polare la temperatura continua a diminuire, sia pure leggermente, anche al disopra della tropopausa e ciò fino alle quote per le quali si possiedono dati (circa 20 km.).

A circa 40 km. s'inizia l'aumento brusco della temperatura che segna la fine della stratosfera. Che esso esista, che sia assai brusco, e che sia al disotto di 50 km. nessun dubbio; ma i particolari non sono noti e quindi per quanto lo riguarda il diagramma deve essere considerato come indicativo.

Le figg. 2 e 3 mostrano le correnti aeree medie della troposfera e della stratosfera (componenti lungo i paralleli), quali sono state dedotte dal Bjerknes dall'attenta considerazione di tutti i dati disponibili. Da essi si può notare come le correnti aeree medie della stratosfera non differiscano sostanzialmente da quelle della troposfera sottostante. È però importante notare come la massima forza del vento si abbia in prossimità della tropopausa e come salendo si abbia una diminuzione di essa. Questo fatto è assai marcato e si riscontra non solo nei dati medî, ma anche in gran parte dei singoli sondaggi.

Umidità e nubi. - Una caratteristica differenza fra troposfera e stratosfera è l'umidità relativa, in genere bassissima, di quest'ultima. Infatti la percentuale del vapor d'acqua nell'aria della stratosfera resta pressoché costante e, data la continua diminuzione della pressione totale, la pressione parziale del vapor d'acqua si allontana sempre più dalla tensione di vapore. Parallelamente alla sua bassa umidità la stratosfera è assai povera di nubi. V'è stato un tempo nel quale si è anche pensato che potesse esserne assolutamente priva, ma in seguito si è visto come certi tipi di nubi (madreperlacee o iridescenti) avevano appunto la loro sede nella stratosfera fra i 20 e i 30 km.; tali nubi però sono assai difficilmente osservabili, dato anche che quelle che si ritengono le condizioni favorevoli per la loro formazione, portano in genere anche alla formazione di una cortina compatta di nubi sottostanti, che ne impediscono l'osservazione.

Perturbazioni della stratosfera. - Nei primi tempi che hanno seguito la scoperta della stratosfera, si era formata l'opinione che la troposfera fosse la sede delle perturbazioni atmosferiche e che la stratosfera ne fosse immune; e questa opinione è assai diffusa ancora oggi. Base di questo ragionamento era il fatto, in sé vero, che i rivolgimenti d'aria in senso verticale, ai quali è dovuta una parte notevole delle perturbazioni troposferiche, sono invece pressoché impossibili nella stratosfera. Infatti se nella stratosfera, che è tutta a temperatura quasi costante, avviene un rivolgimento d'aria, l'aria che s'innalza si raffredda e, venendo a trovarsi più densa e pesante dell'aria circostante, vede frenato il suo movimento ascendente. Inversamente l'aria che discende si riscalda e venendo a trovarsi meno densa dell'aria circostante vede frenato il movimento discendente.

Studî ulteriori hanno dapprima mostrato che gli elementi meteorologici nella stratosfera hanno una notevole variabilità da giorno a giorno, variabilità talvolta superiore a quella che si ha al suolo, e in seguito hanno portato a ritenere che anche la stratosfera possa essere sede di vere e proprie perturbazioni del genere di quelle troposferiche. Lo studio di queste perturbazioni è però ancora all'inizio, soprattutto data la scarsezza dei dati di osservazione disponibili.

Nella stratosfera sono poi assai ridotte, ed in ogni modo inferiori alle variazioni accidentali, le variazioni diurne e annue degli elementi meteorologici, salvo durante la notte polare. Ciò si può spiegare col fatto che, dato lo scarso potere assorbente dei gas costituenti la stratosfera per la radiazione solare e invece quello assai maggiore che gli stessi presentano per la radiazione terrestre, l'equilibrio termico della stratosfera dipende essenzialmente da quest'ultima, la quale non ha la variabilità che ha la radiazione solare tra il giorno e la notte.