Il troppo stroppia
5 Novembre 2023
Il troppo stroppia
Così come per la carrozzeria di un’automobile, la temperatura di un pianeta dipende dall’equilibrio fra energia ricevuta e irradiata.
La temperatura superficiale del Sole è di circa 5500°C e la potenza irradiata è stimata in 3,8 · 1026 W: se l’energia emessa in un secondo fosse interamente catturata potrebbe soddisfare il fabbisogno energetico terrestre (che nel 2018 fu di 5,7 · 1020 J) per 670.000 anni. Ovviamente, data l’isotropia dell’irraggiamento solare, l’energia emessa si “diluisce” su di una superficie sferica disperdendosi in buona parte nello spazio. Alla distanza a cui si trova la Terra (149.00.000Km dal Sole) riceviamo circa 1300 W/m2, dunque la potenza che il nostro pianeta intercetta è di 1,734 · 1020 W (per calcolarla basta tenere conto che un corpo intercetta l’energia corrispondente all’ombra che proietta).
Se la Terra non ricevesse calore dal Sole avrebbe, grazie alla radioattività del sottosuolo, una temperatura di poco superiore alla temperatura della tenuissima radiazione che pervade il cosmo, pari a -270°C: sarebbe un posto decisamente inospitale! Parimenti l’irraggiamento della vicina stella, 4000 volte più intenso del flusso geotermico, se non fosse in qualche modo disperso, ci arrostirebbe. L’albedo (l’energia riflessa da una superficie) della neve fresca è circa del 95%, quello del mare del 35% e quello delle foreste del 5%. La superficie terrestre, nel suo complesso, riflette circa il 30% della radiazione ricevuta ed è questa che illumina lievemente la parte “buia” della Luna. Se fosse tutto qui, la temperatura media sulla superficie del nostro pianeta si aggirerebbe intorno a -18°C.
A portare la temperatura della Terra a un confortevole valore medio di 15°C è l’effetto serra!
Quando lasciamo un’auto nera nel mezzo di un parcheggio assolato in piena estate, al suo interno non si raggiungono i 5500°C del Sole, dato che, oltre all’energia riflessa (poca, essendo nera), più si scalda più emette nell’infrarosso. Per la Terra, questa energia emessa viene trattenuta da alcuni gas presenti in atmosfera: vapore acqueo, metano, anidride carbonica…
Le molecole sono sistemi oscillatori, che se investiti da una radiazione con la giusta frequenza, la assorbano accelerando, un po’ come, quando si è su un’altalena, si spinge col giusto ritmo (si veda Sapere 4/2015 – “Se il ritmo è giusto… Crac!”): aumento di velocità che corrisponde a un aumento di temperatura. Accade dunque che l’energia che in ingresso aveva trovato una atmosfera trasparente, in uscita, quando la sua frequenza è notevolmente calata, resta intrappolata nell’atmosfera stessa riscaldandola. L’effetto piumone!
Per fare un piccolo raffronto Mercurio, che è privo di atmosfera e dista dal Sole 58.000.000Km, ha 400°C all’equatore, Venere, 108.00.000Km dal Sole e con un’atmosfera fatta in gran parte da CO2, ha 460°C all’equatore, mentre Marte, 228.000.000km e una tenue atmosfera (circa lo 0,6% di quella terrestre), all’equatore – 73°C.
In altre parole l’effetto serra non è di per sé un male. Ma il troppo stroppia.
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Il presente articolo è stato pubblicato sulla rubrica “Fisica? Un gioco.” – Sapere, febbraio 2021 – ed. Dedalo.
5 commenti
Nicolò Lampasi
Buongiorno prof. Concetti chiarissimi e che conoscevo, ma non capisco quando dice: La superficie terrestre, nel suo complesso, riflette circa il 30% della radiazione ricevuta ed è questa che illumina lievemente la parte “buia” della Luna.
Come fa l’albedo della terra ad illuminare la parte buia della luna se essa non rivolge mai quella parte al nostro pianeta?
federico benuzzi
Confonde la parte buia (che è buia solo a volte ed è quella che di volta in volta non è illuminata dal sole) con la parte nascosta (che a volte è illuminata, altre no, ma mai si rivolge a noi)
Guido Federighi
In una parola: essenziale
Mauro Mudadu
Il troppo stroppia, ma c’è chi dorme tranquillamente con più di un piumone.
Adriano Marin
Grazie. Molto chiaro come almsolito .