La gravità ha un effetto sull’aria, altrimenti non potremmo respirare! In effetti, è lei che trattiene l’atmosfera della Terra e impedisce che si disperda nello spazio.
Tutti i gas sono costituiti da atomi o molecole che hanno massa e sono soggetti alla gravità. Questo vale quindi anche per la miscela di gas che costituisce l’aria (costituita da circa l’80% di azoto e il 20% di ossigeno): a livello superficiale l’aria (secca) ha quindi una massa mediamente pari a 1,2 chilogrammi per metro cubo.
Nell’aria c’è molta confusione
Quando guardiamo a livello microscopico, le molecole o gli atomi che compongono i gas sono in perpetuo movimento (nell’aria intorno a noi, queste molecole si scontrano tra loro a una velocità media di circa 1800 km/h!). Questa velocità di agitazione aumenta con la temperatura, ed è anche maggiore per gli atomi o le molecole più leggere.
Su certi pianeti o anche su certe lune, dove la gravità è troppo debole e la temperatura troppo alta, gli atomi o le molecole che costituiscono i gas hanno allora una velocità di agitazione sufficiente per fuggire nello spazio.
Così, un esempio spettacolare che mostra l’importanza della gravità è l’assenza di atmosfera sulla Luna: la temperatura media è vicina alla nostra (intorno a -3°C sulla Luna contro 15°C sulla Terra, ma con grandi differenze tra le giorno in cui la temperatura può raggiungere i 130°C, e la notte in cui può scendere sotto i -150°C), tuttavia lì la gravità è circa 6 volte più debole, il che è insufficiente per trattenere in modo sostenibile un’atmosfera.
Anche con la gravità, alcuni gas fuoriescono
Infatti, la gravità deve essere abbastanza forte da poter trattenere i gas per i miliardi di anni trascorsi dalla formazione del sistema solare. Anche sulla Terra, gli atomi più leggeri come l’idrogeno e l’elio sono scarsamente trattenuti dalla gravità e tendono nel tempo a sfuggire all’attrazione terrestre e raggiungere il mezzo interplanetario.
Un altro effetto della gravità sull’aria sono quelle che vengono chiamate “onde gravitazionali” (da non confondere con le onde gravitazionali di cui forse hai sentito parlare, che vengono emesse da stelle molto massicce in movimento o da due buchi neri che orbitano l’uno intorno all’altro).
Un’onda di gravità si verifica quando una particella d’aria viene spostata verticalmente dalla sua posizione di equilibrio nell’atmosfera (ad esempio, quando il vento soffia sopra una montagna e l’aria viene sollevata dal terreno).
La gravità provvede poi a ristabilire la sua posizione di equilibrio, esattamente come quando un sasso lanciato in uno stagno perturba la superficie dell’acqua e vi provoca onde circolari che deviano dal punto perturbato (i cerchi nell’acqua).
Questi movimenti verticali sono poi accompagnati da variazioni di temperatura, che possono quindi causare l’evaporazione o la formazione di nubi regolarmente distanziate nell’aria umida. A volte possiamo osservarlo con i nostri occhi, o più facilmente grazie alle osservazioni satellitari.
Autore
Emmanuel Marcq, Università di Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ) – Università di Paris-Saclay
