Effetto serra
L'effetto serra è il risultato della presenza attorno ad un pianeta di un'atmosfera che assorbe parte dei raggi infrarossi emessi dal suolo riscaldato dalla radiazione ricevuta dalla stella.
Il nome deriva per similitudine con quanto avviene nelle serre per la coltivazione, anche se il meccanismo alla base è differente.
In tale situazione, una parte della radiazione emessa dal suolo viene assorbita dall'atmosfera e riemessa in tutte le direzioni, quindi in parte anche verso il suolo. Ciò comporta che l'equilibrio radiativo del pianeta si fissi ad una temperatura maggiore di quella che si stabilirebbe in assenza dell'atmosfera.
L'effetto serra permette alla Terra di avere una temperatura media superiore al punto di congelamento dell'acqua, quindi consente la vita come noi la conosciamo.
Nel sistema solare, oltre che sulla Terra, il fenomeno è stato osservato su Marte, Venere e Titano.
Le sostanze che determinano l'effetto serra sul nostro pianeta, chiamati gas serra, sono principalmente vapore acqueo, anidride carbonica (CO2), metano, ossido nitroso (N2O) e ozono.
Dinamica del fenomeno sulla Terra
La Terra è investita da una enorme quantità di energia proveniente dal Sole. Al di sopra dell'atmosfera il flusso medio è stimato in 1366 watt per metro quadrato; questo valore è denominato costante solare. Di conseguenza, tenuto conto della superficie sferica del nostro pianeta, la potenza solare che viene indirizzata sulla Terra ha un valore di circa di 174 × 1015 watt, ossia di 174 milioni di gigawatt. In altri termini, l'energia luminosa arriva sulla Terra al ritmo di 174 milioni di gigajoule al secondo. Si tratta di una quantità di energia di gran lunga superiore a quella complessivamente generata dall'uomo.
In condizioni di equilibrio la quantità di radiazione ricevuta è bilanciata da una eguale quantità riemessa in due modi:
- riflessione (circa il 30% del totale, prevalentemente dalle nubi)
- riemissione come radiazione di corpo nero (il restante 70%)
La radiazione non riflessa viene assorbita dall'atmosfera (16%), dalle nubi (4%) e dalla superficie terrestre e dai mari (51%), dove si trasforma in calore.
La Terra, riscaldata come visto dai raggi solari, riemette una radiazione elettromagnetica la cui lunghezza d'onda è legata alla temperatura dalla legge di Wien (come qualunque corpo caldo). Alla temperatura della superficie terrestre, circa 287 K, l'emissione è nel campo dei raggi infrarossi cioè con lunghezza d'onda di circa 10 micrometri.
L'atmosfera terrestre, che è trasparente alla luce visibile e all'infrarosso vicino, non lo è alla lunghezza d'onda di 10 micrometri, per cui solamente il 6% della radiazione riemessa riesce a sfuggire nel cosmo. Il resto viene assorbito dall'atmosfera stessa e la riscalda; a sua volta l'atmosfera riemette energia.
La temperatura al suolo aumenta così fino a quando la quantità di radiazione che riesce a sfuggire compensa quella ricevuta dal Sole e nel corso di milioni di anni si è stabilizzata su valori che hanno permesso la vita.
Riscaldamento globale
L'attività umana ha intensificato l'effetto serra a partire dalla rivoluzione neolitica, grazie alla diminuzione della biomassa degli ecosistemi artificiali agricoli e dei loro suoli.
Una maggiore impennata nella concentrazione di gas serra si è avuta tuttavia con l'utilizzo di combustibili fossili, che ha intaccato le riserve geologiche di carbonio, e con la maggior produzione di metano dovuta ad un'esplosione dell'allevamento e delle colture a sommersione (per esempio il riso).
Anche prodotti di sintesi, quali i clorofluorocarburi, contribuiscono all'intensificazione dell'effetto serra, ed anche per questo motivo sono stati messi al bando.
I paesi che emettono la maggior parte dei gas serra sono i paesi industrializzati, ma anche paesi in via di sviluppo stanno svolgendo un ruolo significativo: al primo posto per quantitativi di gas serra ci sono gli Stati Uniti d'America (~30%) mentre la Cina è già al secondo posto.
Un primo tentativo di limitare l'alterazione climatica indotta dall'uomo è il Protocollo di Kyoto al quale alcuni paesi come gli Stati Uniti hanno deciso di non aderire, inizialmente citando studi in cui si metteva in dubbio la responsabilità delle attività antropiche, poi, nel 2005, sostenendo che l'economia americana non sarebbe pronta ad effettuare la transizione verso un minore impatto ambientale.
Voci correlate