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Archive for the 'Effetto Serra' Category

L’effetto serra e il motore del sistema climatico

Mentre si discute del riscaldamento globale e dei conseguenti cambiamenti climatici, può essere utile fermarsi per capire (o ripassare) l’origine del problema, ossia la presenza di un effetto serra che è un tassello fondamentale del bilancio energetico e del sistema climatico terrestre, il cui  “motore” è il riscaldamento differenziale del pianeta causato dalla radiazione del Sole.

 

L’energia che guida il sistema climatico proviene dal Sole: sono del tutto trascurabili (al più allo 0,03%) gli apporti dovuti ad altre sorgenti esterne (stelle o altri sistemi extrasolari) o interne (attività geotermica o combustioni antropiche). Quando l’energia del Sole raggiunge la Terra, è parzialmente assorbita da diverse componenti del sistema climatico. L’energia assorbita viene riconvertita in calore, che riscalda la Terra e la rende abitabile. L’assorbimento di radiazione solare non è uniforme nello spazio e nel tempo, e già soltanto questo fatto origina il complicato pattern termico e le variazioni stagionali del nostro clima. Continue Reading »

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Riprodurre l’effetto serra in un laboratorio di Fisica

Per inaugurare la nuova sezione “didattica” di Climalteranti, pubblichiamo un esperimento che permette di riprodurre in laboratorio i principali meccanismi dell’effetto serra planetario

 

Materiale usato per l’esperimento:
Un contenitore cubico (o cilindrico) in materiale plastico (Nalgene) di dimensioni circa (20x20x20) cm.- una lampada 150 W (Osram®) a incandescenza con concentratore – numerosi termistori   (Pasco Scientific®) (i termistori sono termometri che hanno bassa capacità termica e accuratezza e risoluzione elevate)- anemometro a filo caldo Delta Ohm® “HD 2103.2” – argon, biossido di carbonio e protossido di azoto in bombola (99.5%) con i corrispondenti regolatori di pressione ed adattatori per i collegamenti- autorespiratore per l’ultilizzo del protossido di azoto (CEA Estintori S.p.A.)- fibre di seta private della parte solubile gentilmente fornite dal laboratorio “BIOthech” Mattarello (Trento)- bottiglioni di plastica per termalizzare il gas (ossia aspettare che dopo essersi espanso (e quindi raffreddato) dalla bombola o dall’impianto torni a temperatura ambiente), connessioni varie di acciaio, fogli di alluminio da cucina, nastro adesivo a due facce- una termocoppia ultraveloce di tipo K autocostruita- termometro infrarosso (“optris®”)- • telecamera a infrarossi (T9 Fluke)

Negli ultimi 2 secoli il sistema climatico terrestre ha mostrato notevoli cambiamenti dovuti sia a cause naturali che umane; l’aumento della temperatura media terrestre è una delle questioni meglio documentate e la comunità scientifica è sostanzialmente concorde nel ritenere che il meccanismo fisico alla base del riscaldamento climatico sia l’effetto serra atmosferico e che l’uomo attraverso la continua immissione in atmosfera di gas serra abbia rinforzato tale fenomeno.
È quindi di grande interesse per la didattica scolastica una simulazione sperimentale dell’effetto serra planetario che sia semplice e “robusta”, in cui fossero evidenziati i fenomeni chiave ed i limiti della simulazione stessa.
Nella letteratura scientifica dedicata all’insegnamento della fisica, si trovano alcune indicazioni su come riprodurre tale fenomeno. L’apparato sperimentale generalmente proposto è costituito da pochi e semplici elementi. Molte delle simulazioni che si trovano in letteratura [vedi 2a, 2b, 2c, 2d, 2e] risultano tuttavia povere di dettagli sperimentali o perfino concettualmente imprecise. Per questo abbiamo deciso di analizzare con maggiore precisione il “classico esperimento” atto a simulare l’effetto serra. Continue Reading »

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Chi è il padre della teoria dell’effetto serra?

Fourier per primo ha intuito l’esistenza dell’effetto serra e il ruolo dell’atmosfera. Ma molto tempo dovette passare prima di poterne dare una descrizione corretta.

Chi è il padre della teoria dell’effetto serra? A questa domanda viene in genere risposto con Fourier o Arrhenius.
Non c’é alcun dubbio che il primo ad ipotizzare il ruolo dell’atmosfera nella determinazione della temperatura sulla Terra sia stato l’accademico francese. Le conoscenze dell’epoca erano però assai limitate tanto che Fourier dedusse le proprietà di assorbimento del “calore non-luminoso”, che oggi chiameremmo radiazione infrarossa, da considerazioni sulla propagazione del calore e per analogia con l’esperimento di De Saussurre. Anche se l’idea originale è certamente sua, Fourier in realtà non sviluppò alcuna teoria e, preciso per correttezza, non poteva farlo.

Dovette passare quasi mezzo secolo prima che si potesse comprendere la natura ondulatoria della luce e che si sviluppassero le tecniche e i materiali adatti ad analizzarli. Di queste nuove conoscenze si avvantaggiò Tyndall che per primo misurò l’assorbimento infrarosso in diversi gas, inclusi CO2 e vapor acqueo. Anche lui rimase però nel solco tracciato da Fourier di un effetto serra dovuto alla limitazione nella propagazione del calore da parte di una atmosfera parzialmente opaca ai raggi infrarossi. Sua è, ad esempio, la nota analogia della diga. Continue Reading »

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