Spesso si parla dei cambiamenti climatici in modo troppo generico, come se certi risultati uscissero un po' dal nulla, tuttavia dietro ai cambiamenti climatici ci sono leggi fisiche e basi scientifiche molto solide, ma che spesso vengono ignorate.
Per questo ho scelto di aprire una discussione volutamente tecnica, pur cercando di usare un linguaggio capibile da tutti.
Ovviamente sono disponibile a rispondere a domande sul tema
Oltre agli aspetti scientifici, si parlerà anche di falsi miti di cui spesso si legge nel web. (In modo da averne una raccolta, visto che, con il tempo, saltano fuori ciclicamente anche nel forum).
Quante volte si sente dire che l'unica fonte di energia per la Terra è il Sole?
Eppure, come vedremo, la temperatura media della Terra sarebbe molto minore considerando solamente l'energia solare.
L’equilibrio radiativo terrestre si basa sulla legge di conservazione dell’energia, tra quella incidente proveniente dal Sole e quella emessa dalla Terra.
Il Sole può essere considerato un corpo nero di temperatura 6000K che emette radiazione secondo la legge di Stefan – Boltzmann:
B(t) = σ T^4
Dove B(t) è la brillanza superficiale e rappresenta l’emissione di energia nell’unità di tempo, σ è la costante di Boltzmann (σ = 5.670 10-8 W/m^2K^4) e T è la temperatura misurata in gradi Kelvin.
La radiazione solare ha l’emissione massima a lunghezza d’onda nel visibile, secondo la legge di Wein:
T λ= 2898 µm K
Si definisce costante solare S = 1367 W/m2 la quantità di radiazione, in termini di potenza, che incide su una superficie normale alla direzione di propagazione posta ad una distanza di 1UA dal Sole. dove 1 UA indica l'unità astronomica, ovvero la distanza media tra la Terra e il Sole.
L’energia incidente sul pianeta si può calcolare dal prodotto della costante solare per l’area che il pianeta espone alla radiazione incidente perpendicolarmente ad essa, con l’approssimazione che i raggi solari siano paralleli; tale calcolo è generalmente valido per i pianeti il cui diametro sia molto minore rispetto alla distanza dal Sole.
radiazione totale assorbita = S π R^2 (R=raggio terrestre)
Questa radiazione assorbita viene ridistribuita su tutta la superficie sferica della Terra, quindi la radiazione assorbita per ogni m^2 è data da:
radiazione media assorbita= S/4=342 w/m^2
L’energia assorbita risulta minore di quella intercettata, perché è necessario tener conto della radiazione che viene riflessa dalla superficie del pianeta. Si definisce albedo la frazione di radiazione che viene riflessa rispetto all’energia incidente; per la Terra l’albedo (α) vale circa 0.3, con parte della radiazione incidente che viene riflessa nello spazio da alcuni mezzi particolari, come ghiacciai e le nubi. è quindi necessario modificare l’equazione in:
radiazione media assorbita = (1-a) S/4=240 W/m^2
Per determinare la temperatura di emissione della Terra è sufficiente uguagliare l’energia assorbita con la radiazione emessa da un corpo nero, con l’approssimazione di considerare la Terra come un corpo nero.
σ Tt^4 =240w/m^2
e si ottiene una temperatura terrestre di
Tt=-18°C
quindi, le leggi fisiche ci dicono che il clima non dipende solo dal Sole. Quindi perchè la temperatura media della Terra è di circa 16°C?
In questo gioca un ruolo fondamentale l'atmosfera terrestre, in modo particolare alcuni gas presenti in piccole quantità hanno un ruolo fondamentale
