Il Dobson e l'ozono

E' provato che le radiazioni ultraviolette possono provocare tumori della pelle o alterare il corredo genetico delle cellule. E' sempre più importante dunque conoscere l'intensità delle radiazioni ed il loro grado di pericolosità, prima di esporsi al sole! Durante l'arco della giornata le ore di maggiore irraggiamento del sole corrispondono alle ore di maggior radiazione UV, e partono verso le ore 11 per terminare intorno alle ore 16.

Che cos'è un'Unità Dobson? Un'unità dobson è la misura fondamentale usata nella ricerca sull'ozono. Dobson, uno dei primi scienziati che ha condotto ricerche (1920 - 1960), ha disegnato 'lo Spettrometro', lo strumento standard usato per misurare l'ozono dal suolo. Lo spettrometro di Dobson misura l'intensità di radiazione UV solare su quattro lunghezze d'onda, due delle quali sono assorbite dall'ozono e due non lo sono. L'illustrazione mostra una colonna d'aria, 10 gradi x 5 gradi, sopra il Labrador, Canada. L'ammontare di ozono in questa colonna è misurato nelle Unità di Dobson.

Se tutto l'ozono in questa colonna fosse compresso (0°C e 1 atmosfera), formerebbe una fetta approssimativamente spessa 3 millimetri.

1 Unità di Dobson (DU) è per definizione 0,01 millimetri; in questo esempio lo strato di ozono sopra il Labrador è dunque 300 DU.

Valori dell'indice UV

Fonte:www.uv-index.ch

L'indice UV è l'unità di misura universale, indicante il grado di intensità delle radiazioni ultraviolette; maggiore è l'indice e minore è il tempo trascorso per variare la condizione (per es: arrossamento) di un tipo di pelle 1 (pelle bianca, delicata). Tabella dei valori, con rispettive precauzioni per la protezione della pelle:

Tabella dei danni alla pelle per esposizione ai raggi UV

Utilizzo della tabella: verificare l'indice UV corrente e confrontare i danni prodotti alla pelle in corrispondenza dei minuti di esposizione al sole.

Evoluzione dell'indice UV nel corso degli anni, a San Diego, California: evidente l'aumento durante i mesi estivi e nel corso degli ultimi anni.

Dati registrati oggi a Pecetto Torinese

La radiazione solare è un parametro meteorologico peculiare, per cui merita una particolare introduzione teorica.

La radiazione solare ha il massimo d’intensità intorno a 0.474 mm (visibile), mentre la sua energia è praticamente quella corrispondente alle onde fra vicino ultravioletto e vicino infrarosso: oltre il 95% tra 0.3 e 2.5 mm e per la maggior parte nel visibile, tra 0.4 e 0.7 mm.

L’intensità della radiazione solare a 150 milioni di chilometri dal Sole (pari alla distanza media della terra dallo stesso) è di circa 1370 W/m²; tale valore viene indicato come “costante solare” e rappresenta l’intensità della radiazione solare che raggiunge il pianeta Terra al di fuori dell’atmosfera (che invece attenua l’intensità della radiazione che giunge al suolo).

L’asse terrestre è inclinato di 23° ½ rispetto al piano dell’orbita; questo fatto determina le stagioni e una variazione notevole dell’intensità della radiazione che colpisce nei diversi periodi dell’anno una data località, specie se lontano dall’Equatore. Ad esempio, in Friuli Venezia Giulia, utilizzando una latitudine media di 46° N, la radiazione solare incide a mezzogiorno del solstizio d’inverno con un angolo di circa 20°, mentre a mezzogiorno nel solstizio d’estate con un angolo di 67°. In inverno, inoltre, si hanno solo 7/8 ore di luce contro le 15/16 dell’estate; ciò fa sì che l’energia totale che ci raggiunge al solstizio d’estate possa essere circa 5 volte superiore a quella dell’inizio inverno (ovviamente con cielo sereno).

L’atmosfera attenua la radiazione solare a causa delle molecole che la compongono, che riflettono, assorbono e diffondono la radiazione; anche piccole particelle di polveri in sospensione e gli aerosol limitano la radiazione (ad esempio le polveri emesse dai vulcani). In particolar modo il vapore acqueo e le goccioline sospese possono attenuare fortemente la radiazione solare, quindi le nubi sono un ostacolo notevole per la radiazione solare. La parte più densa e ricca di polveri e vapore acqueo dell’atmosfera è costituita dai 15 km più vicini alla superficie terrestre (grossomodo la Troposfera). Va ricordato, tuttavia, che in passato varie eruzioni vulcaniche hanno portato consistenti quantità di polveri, gas e aerosol nella Stratosfera, fino ad un’altezza di quasi 50 km dal suolo (famosa a proposito l’eruzione del vulcano Krakatoa in Indonesia del 1883 e ancor di più quella di Tambora del 1815 che determinò il noto “anno senza estate” del 1816, con vari riferimenti storici alla sconfitta di Napoleone a Waterloo del 1815). Quest’ultima eruzione è ricordata come la peggiore degli ultimi 1.000 anni ed ha provocato gravi carestie, anche in Europa, per la marcata diminuzione della temperatura.

In realtà, come sopra ricordato, la presenza dello strato atmosferico determina una sostanziale diminuzione della radiazione che raggiunge il suolo (al livello del mare), anche in assenza di nubi e di vapore acqueo. Tale diminuzione è tanto più marcata quanto più inclinato è il raggio incidente rispetto alla superficie terrestre, dovendo, il raggio stesso, percorrere un percorso più lungo nell’atmosfera che ne attenua l’intensità.

Radiazione Solare Massima (Livello Mare, 46° N):

Link utili

• Centro della Scienza dell'Atmosfera dell'Università di Cambridge.
• Viaggio nel buco dell'ozono. Presentato dall'Università di Cambridge.