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Il territorio della Tuscia Romana Pagina in costruzione |
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Il clima – Approfondimento |
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Pagina di origine
In questa pagina Il surriscaldamento del pianeta e l'"effetto serra" La troposfera – la pelle viva della Terra L'inquinamento dell'aria I gas "traccia" e quelli "serra" L'inquinamento dell'acqua
Grazie per le
pagine visitate!
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Il surriscaldamento del pianeta e l'"effetto serra" |
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Cambiamenti climatici globali |
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Eventi drastici |
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Il più importante evento geologico dell’ultimo millennio è senz’altro l’impatto umano sull’ambiente naturale dovuto principalmente alla progressiva espansione di agricoltura e pesca.
A questo però negli ultimi cento anni va ad aggiungersi la profonda alterazione dell’atmosfera causata da una incomparabilmente più rapida industrializzazione, dalla cui combustione di carbone e petrolio, ad un ritmo costantemente accelerante di almeno centomila volte maggiore di quello che la natura può sopportare, smaltire e controbilanciare, è conseguito il drammatico aumento della concentrazione dei cosiddetti "gas traccia" nell’atmosfera, a livelli mai prima registrati durante l’ultimo milione di anni! |
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Aria ed acqua |
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La sfera blù |
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La vita sulla Terra è possibile solo grazie alla presenza di due elementi essenziali, acqua ed aria, e alla protezione esterna di cui il pianeta gode grazie ad una particolare "atmosfera", una una miscela di gas, capace di ridurre al minimo le escursioni termiche tra la notte ed il giorno e tra le varie stagioni, filtrando e bloccando all'esterno nocive radiazioni solari. |
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L'atmosfera terrestre |
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Quella che normalmente chiamiamo atmosfera terrestre, è la parte interna, a contatto cioè con la Terra, dell'involucro gassoso che avvolge il nostro pianeta – dal greco ατμός “vapore” e σφαίρα “sfera”, mentre il suo strato più esterno, solo circa l'1% della massa gassosa e quindi estremamente rarefatto, è chiamato ionosfera, perché lì i gas atmosferici, a diretto contatto con le radiazioni solari, vengono fortemente “ionizzati” (la radiazione solare strappa cioè letteralmente gli elettroni dagli atomi e dalle molecole dei gas).
La funzione protettiva della ionosfera è fondamentale per la vita sul nostro pianeta, in quanto, con il suo spessore di alcune centinaia di chilometri, assorbe appunto gran parte delle radiazioni ionizzanti provenienti dallo spazio, che altrimenti ci colpirebbero direttamente. |
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Come una gigantesca cipolla |
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L’atmosfera terrestre è come una enorme cipolla i cui strati dall’esterno, avvicinandoci alla Terra dallo spazio, sono dapprima molto spessi e rarefatti fino a raggiungere sottigliezza e massima densità sulla superficie terrestre.
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L'atmosfera ha una sua struttura e complessità, essendo formata da 5 diversi strati, ognuno con particolari caratteristiche.
La vita sul nostro pianeta è possibile solo grazie alla fantastica e quasi totale protezione che questo "cipollone" ci offre contro le altrimenti letali cosidette "radiazioni solari".
L’atmosfera - è composta principalmente da due gas: azoto per circa il 78% di volume ed ossigeno per circa il 21%.
Meno dell’1% dell’atmosfera sono poi cosiddetti “gas traccia”, per lo più prodotti da attività umane, ma in minima parte anche derivanti da vegetazione e microrganismi: il più comune è il gas argon, seguono vapore acqueo, anidride carbonica, neon, elio, metano, idrogeno, kripton, xeno, ozono e tracce di ossidi di azoto, monossido di carbonio, ammoniaca, biossido di zolfo e solfuro di idrogeno.
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Un "classico" spaccato didattico dell'atmosfera terrestre, illustrativo ma molto "compresso" verticalmente, soprattutto negli strati superiori, per cui falsificante dal punto di vista delle distanze reali e delle proporzioni fra i vari strati. |
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Iniziando invece qui a fianco e via via sotto, una rappresentazione alternativa e proporzionalmente più corretta dei vari strati dell'atmosfera, come di seguito: la piccola sfera nera all'estremità inferiore dell'immagine è il pianeta Terra... |
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65.000 km Il limite estremo della fascia esterna di Van Allen |
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60.000 km |
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55.000 km |
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50.000 km |
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45.000 km |
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35.000 km |
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30.000 km |
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25.000 km |
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20.000 km |
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15.000 km |
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10.000 km |
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5.000 km |
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1.000-200 km I limiti inferiori medi della fascia interna di Van Allen |
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L'atmosfera terrestre! |
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0 km La superficie del pianeta
Il diametro della Terra, all'equatore pari a 12.756,1 km, é qui, per motivi didattici e pratici di spazio, sproporzionatamente rimpicciolito ben 10 volte! |
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L'immagine dell'atmosfera ingrandita nell'intervallo tra 1.000 km di quota e la superficie terrestre in basso. |
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E ancora, l'immagine dell'atmosfera ulteriormente ingrandita nell'intervallo tra 200 km di quota e la superficie terrestre in basso.
La cosiddetta troposfera, l'aria del nostro habitat, quella che respiriamo, è la pellicola più lucente a contatto con la terra - solo una decina di chilometri di spessore! |
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Da notare inoltre che la linea dell'orizzonte è in tutte le immagini sopra esageratamente arcuata a fine illustrativo (ben 10 volte nell'immagine precedente).
Se dovessimo mostrare le sue proporzioni reali la sezione degli strati più vicini alla superficie terrestre sarebbe questa: in pratica la rotondità della Terra diventerebbe quasi impercettibile, ad accentuare drasticamente la "sottigliezza" e fragilità dello strato gassoso più denso vicino alla superficie terrestre (come già detto, solo una decina di chilometri!) - quello, l'unico, in cui la vita, come noi la conosciamo, sia possibile, e quindi, in altre parole, la "pelle" viva del pianeta. |
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L’esosfera |
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Scendendo verso la Terra, il primo "strato" che incontriamo è l’esosfera, la parte più esterna dell'atmosfera terrestre, senza un vero limite superiore, tanto da arrivare a comprendere le cosiddette fasce di Van Allen, due superfici, una interna ed una esterna, che ricoprono un volume a forma di ciambella, un cosiddetto toro, il quale circonda la Terra intorno all'equatore.
Le fasce sono il risultato della collisione del vento solare con il campo magnetico terrestre, una zona cioè in cui particelle cariche, cosiddette plasma, vengono trattenute dal campo magnetico terrestre.
La radiazione solare così intrappolata dalla magnetosfera terrestre viene respinta là dove il campo magnetico è più intenso, ovvero verso le regioni polari, continuando così a "rimbalzare" tra nord e sud attraverso le regioni tropicali e quella equatoriale.
Quando la fascia esterna viene eccitata, alcune di queste particelle solari colpiscono l'alta atmosfera, dando luogo a fenomeni di fluorescenza noti come "aurore polari".
In alto in 3-dimensionale ed in basso in sezione, le fasce di Van Allen in immagini didattiche della NASA: ben visibili in entrambe le linee del campo magnetico terrestre lungo le quali le fasce si formano e si stabilizzano.
Chimicamente l'esosfera consiste di uno strato di elio ed idrogeno, particelle appunto di cosiddetto "vento solare" catturate dalla magnetosfera terrestre, con temperature oltre i 2.000°C man mano a diminuire verso il basso, dove – a circa 550 km di quota – azoto ed ossigeno diventano i principali componenti dell'atmosfera. |
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La termosfera |
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Scendiamo ancora verso la termosfera, la quale inizia a 200 km dalla superficie terrestre.
Lo strato è composto da azoto ed ossigeno altamente rarefatti, i cui atomi e molecole vaganti sono ancora interamente esposti ad irraggiamento solare diretto, quindi ionizzati.
Questo strato è molto sensibile alle attività solari, raggiungendo al suo limite esterno temperature anche di 1.700°C: quando le radiazioni diventano particolarmente intense si formano qui le cosiddette aurore capaci di illuminare la notte dei cieli polari. |
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La mesopausa |
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Al limite inferiore della termosfera, detto mesopausa, a circa 100 km dalla superficie terrestre, l'aria è sempre tanto rarefatta da non opporre resistenza al moto dei corpi, permettendone quindi ancora spostamenti in moto orbitale, cosa poi impossibile a quote inferiori.
Proprio per questo motivo in astronautica la mesopausa rappresenta il confine tra quello che chiamiamo “spazio” e la cosiddetta homosfera cui stiamo avvicinandoci sempre più rapidamente. |
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La cosiddetta "ionosfera" |
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La termosfera ormai alle nostre spalle e gli strati superiori del prossimo strato, la mesosfera, costituiscono insieme la già citata ionosfera terrestre: è qui che avvengono i fenomeni delle cosiddette aurore boreali.
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La mesosfera |
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Ed eccoci nella mesosfera, tra gli 80 e i 50 km dalla superficie terrestre: non ci sono ancora né venti né correnti ascensionali.
Qui hanno origine i cosiddetti fenomeni delle “stelle cadenti”, piccoli meteoriti che all’attrito con l’atmosfera, che si fa sempre più densa, bruciano lasciando scie luminose prima di poter raggiungere la Terra, salvo pochissime eccezioni.
80°C di temperatura al limite superiore, ma la temperatura continua a diminuire fino a -90°C, la temperatura più fredda di tutta l'atmosfera. |
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La cosiddetta "ozonosfera" |
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Dagli oltre 2.000°C dell'estrema esosfera fino agli strati bassi della mesosfera la temperatura è sempre diminuita allontanandoci dal Sole ed avvicinandoci alla Terra (normalmente, partendo dal nostro pianeta diremmo che la temperatura aumenti avvicinandoci al Sole!).
Ma fra la mesosfera e la stratosfera, nella cosiddetta stratopausa, c'è uno strato di ozono, la cosiddetta ozonosfera, il quale provoca appunto una brusca inversione di tendenza termica: da qui in poi più ci avvicineremo alla Terra, più la temperatura aumenterà!
Normalmente la ozonosfera assorbe infatti circa il 99% delle radiazioni solari UV, cioè ultraviolette!
Purtroppo in alcuni punti questo strato si è tanto assottigliato da creare il cosiddetto fenomeno del "buco nell'ozono": soprattutto nelle zone artica ed antartica, non riesce più ad offrire efficace protezione dai raggi ultravioletti, i quali riescono così a raggiungere la superficie terrestre.
Gli UV danneggiano seriamente tutti gli esseri viventi che popolano la troposfera, causando, in particolare nell’uomo, tumori alla pelle e cecità dovuta al deterioramento irreversibile della retina. |
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La stratosfera |
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La stratosfera ci viene incontro a 60-50 km dalla superficie terrestre.
Le temperature diminuiscono drasticamente scendendo di quota, dato che lo strato di ozono alla sommità assorbe e blocca molta energia solare.
Negli strati bassi della stratosfera volano jet di linea come i grandi aerei intercontinentali. |
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La troposfera – la pelle viva della Terra |
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Finalmente a casa!
La troposfera – dal greco τροπός “variazione”, perché è solo qui che esistono quei gas a quegli alti valori di pressione e densità atmosferica tali da farne “luogo di vita”, habitat naturale di gran parte delle piante e degli animali, essere umano compreso – ci accoglie in tutto il suo splendore.
Il suo "spessore" è appena di 17 km all’equatore e 8 km ai poli.
Qui, altamente compresso, si accumula l'80% della massa gassosa totale dell'atmosfera ed il 99% del vapore acqueo totale in essa contenuto.
Qui hanno luogo quasi tutti i fenomeni meteorologici.
Qui avviene una vera e propria "inversione termica" e al contrario di tutti gli altri strati, la temperatura aumenta avvicinandoci alla superficie terrestre.
Il fenomeno, a noi esseri viventi così favorevole, dipende dal fatto che questo strato viene riscaldato alla base dal contatto con la Terra, la quale a sua volta assorbe ed accumula calore dall'energia del Sole che la illumina: dai -60/-50°C a 10-12.000 m di altezza fino a raggiungere le temperature cui siamo abituati - sulla gran parte del pianeta più o meno gradevoli, calde o fredde che vogliamo, ma pur sempre "vivibili"! |
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L'inquinamento dell'aria |
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Di prossima pubblicazione |
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I gas "traccia" e quelli "serra" |
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I gas traccia |
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Per il 99% la nostra atmosfera consiste dunque di due gas: azoto (N²) per circa il 78% di volume ed ossigeno (O²) per circa il 21% di volume. Il rimanente 1% sono cosiddetti “gas traccia”, perchè appunto presenti solo in piccolissime concentrazioni, in minima parte derivanti da vegetazione e microrganismi, ma per lo più prodotti da attività umane.
Il più comune è il gas nobile argon (Ar), seguito da vapore acqueo, anidride carbonica, altri gas nobili come neon (Ne), elio (He), kripton (Kr) e xeno (Xe) - tutti pressoché "inerti", perché non danno generalmente luogo a reazioni chimiche nell’atmosfera.
C'è poi il metano (CH4) e l'idrogeno (H²), quest'ultimo in quantità davvero minime e così leggero da riuscire ad eludere la forza gravitazionale terrestre e disperdersi nello spazio.
L'ozono (O³) e tracce di ossidi di azoto (NO, NO², N²O), monossido di carbonio (CO), ammoniaca (NH³), biossido di zolfo (SO²) e solfuro di idrogeno (H²S). |
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I gas serra |
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Nonostante i gas traccia siano presenti solo in quantità minime nell’atmosfera, alcuni di essi – i cosiddetti “gas serra” – hanno una cruciale importanza per la vita sulla Terra.
I gas serra si trovano soprattutto nella troposfera, cioè nella parte dell'atmosfera a contatto con la superficie terrestre, come l’anidride carbonica, il metano, l'ossido di diazoto o protossido di azoto (N²O, noto anche come “gas esilarante” per i suoi effetti euforizzanti sull’uomo, con impieghi medici come analgesico e anestetico), vapore acqueo ed ozono.
Sono chiamati gas serra perché responsabili del naturale e benefico “effetto serra” sulla Terra, capaci cioè di mantenere sul pianeta una temperatura più elevata e soprattutto di attenuare notevolmente le escursioni termiche giornaliere e stagionali, dovute al variare dell'intensità dell'irraggiamento solare sulla superficie terrestre. |
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L'anidride carbonica |
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A parte il vapore acqueo (H²O), il gas traccia dominante per volume è l’anidride carbonica (CO², a temperatura e pressione ambiente incolore ed inodore, allo stato solido chiamato “ghiaccio secco” che sublima -78ºC) di per sé una sostanza fondamentale nei processi vitali delle piante e degli animali.
Presente nell’atmosfera terrestre soltanto in concentrazioni minime, pari a circa 370 ppm (parti per milione) di volume di aria, è ormai scientificamente provata la stretta relazione tra il suo rapido aumento di concentrazione nell'atmosfera negli ultimi 100 anni – a causa dell'intenso utilizzo di combustibili fossili – ed il fenomeno di surriscaldamento globale, con rapida riduzione dei ghiacci, non solo polari, ed espandente desertificazione del nostro pianeta.
In condizioni "normali" l’anidride carbonica e gli altri gas serra aiutano a mantenere la temperatura della Terra ben 33°C più calda di quello che altrimenti sarebbe senza atmosfera, in un equilibrio autoregolato dalla natura.
Le sregolate attività umane degli ultimi decenni hanno però causato una tale emissione aggiuntiva di gas serra, da rompere questo fragile equilibrio portando le temperature del pianeta a livelli sempre crescenti, con un globale surriscaldamento della Terra e radicali cambiamenti climatici, meteorologici e biologici. |
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L'ozono |
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Il gas ozono (O³), mentre nella troposfera agisce da gas serra, nella stratosfera, invece, dove è presente in alte concentrazioni, va a costituire un vero e proprio strato "filtro", la cosiddetta ozonosfera, il quale aiuta appunto a filtrare le radiazioni solari ultraviolette, proteggendo la vita sulla Terra dai lori effetti devastanti.
Da tener presente però la estrema fragilità di questo importante scudo protettivo: l’aria della stratosfera è infatti molto "sottile", cioè rarefatta.
Per meglio capire le dimensioni e proporzioni della ozonosfera, se tutto l’ozono presente nella stratosfera venisse compresso alla ordinaria pressione sul livello del mare, l’intero strato protettivo della ozonosfera non sarebbe più spesso di 3 mm!
Durante il 20o secolo le nostre attività umane non hanno semplicemente cambiato le concentrazioni dei gas serra, ma ne hanno addirittura sconvolto la composizione, introducendo nell’atmosfera gas traccia completamente nuovi, prima inesistenti.
Un esempio fra tutti alcuni cosiddetti "alogenuri alchilici" (già di per se un nomaccio), in particolare i vari clorofluorocarburi (CFC), commercializzati e quindi da noi conosciuti meglio come “freon”, usati allo stato liquido per il sistema di raffreddamento nei frigoriferi.
Questi gas reagiscono “fotoliticamente”, cioè alla presenza di luce, in questo caso particolare alla presenza nell'alta atmosfera delle radiazioni ultraviolette del Sole, rilasciando cosiddetti "radicali cloro", i quali catalizzano e vanno a distruggere lo strato protettivo di ozono della ozonosfera… |
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Gli aerosol |
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Altri gas traccia emanano nell’atmosfera da fenomeni naturali, quali eruzioni vulcaniche, fulmini e lampi, incendi di foreste ecc.: i cosiddetti "aerosol" sono infatti minuscole particelle di polveri fine e microgocce in sospensione di cui la nostra atmosfera è letteralmente piena.
Sabbie, sali, ghiacci e ceneri nei gas provenienti da questi fenomeni includono spesso ossido di azoto (NO) e diossido di zolfo o anidride solforosa (SO²).
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Da sinistra a destra e dall'alto in basso, fenomeni quasi del tutto naturali, anche se alcuni "aiutati" dall'uomo: fulmini, eruzioni vulcaniche esplosive nel Pacifico, incendi dolosi nostrani, giganteschi incendi nella foresta amazzonica - alcuni naturali ma i più "pianificati" da multinazionali per il disboscamento selvaggio a caccia di legni pregiati, tempeste polari artiche, tempeste di sabbia sahariane.
Ma oltre alle quantità da sempre emesse in natura, la loro concentrazione è stata drasticamente incrementata da insensate quanto incontenibili attività umane: fabbriche che vomitano fuliggini e particelle di anidride solforosa, gas di scarico da motoveicoli a benzina e nafta e da aerei, civili e militari, ogni tipo di armi impiegate in guerre più o meno necessarie, fertilizzanti sintetici usati in agricoltura, enormi quantità di energia "sporca" prodotta da centrali termoelettriche, che bruciano combustibili fossili.
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Da sinistra a destra e dall'alto in basso, tutta roba nostra: fabbriche, traffico aereo, produzione di energia elettrica in centrali termoelettriche a carbone, gas di scarico di milioni e milioni di automobili...
Gli aerosol sono così microscopici da diffondersi senza difficoltà ovunque e così impercettibili da essere spesso difficilmente monitorati, se non a danno già fatto, come provocando piogge acide, che uccidono laghi e vegetazione, e malattie respiratorie nell'uomo, ad esempio asma.
Inoltre gli aerosol, avendo la capacità di assorbire e diffondere la luce del sole, contribuiscono decisamente ai cambiamenti climatici globali.
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L'inquinamento dell'acqua |
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Di prossima pubblicazione |
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