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Scienze: acqua e riscaldamento globale. Un esperimento semplice da fare in classe

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Scienze: acqua e riscaldamento globale. Un esperimento semplice da fare in classe
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Riscaldamento globale e acqua: perché e come sta alterando i grandi bacini. Osserviamolo con un esperimento semplice da fare in classe

Il 22 marzo si celebra la Giornata mondiale dell’acqua (World Water Day), istituita dalle Nazioni Unite nel 1992 nell’ambito di Agenda 21, risultato della conferenza di Rio del 1992. Il tema di quest'anno riguarda i cambiamenti climatici. Ci occupiamo in questo articolo dei più grandi bacini d’acqua esistenti al mondo ovvero gli oceani e in particolare l’oceano Atlantico. Vi proporremo un esperimento che rappresenta un modello di ciò che avviene realmente nell’ambiente naturale modificato dagli interventi antropici che alterano il clima. Volgiamo allora lo sguardo a ciò che avviene sotto il pelo d’acqua, ovvero a quegli straordinari movimenti di enormi masse d’acqua che si chiamano correnti oceaniche.

  • La lezione: perché il riscaldamento globale influisce sui grandi bacini

Le correnti, che corrono orizzontalmente attraversando interi oceani e percorrendo migliaia di chilometri, possono essere calde come la Corrente del Golfo che dal Mar dei Caraibi arriva a mitigare le coste Scandinave oppure fredde come la Corrente di Humboldt che lambisce le coste cilene e peruviane rendendo quel tratto di oceano Pacifico ricchissimo di pesci perché l’acqua fredda trattiene molto ossigeno disciolto. Ma pensiamo, spostando l’attenzione dagli oceani ai fiumi, anche alle acque marroni del Rio Negro che per chilometri corrono parallele a quelle azzurre del Rio delle Amazzoni dopo la confluenza dei due grandi fiumi sudamericani: uno spettacolo della natura! Il segreto è nella differenza di densità, di temperatura e anche di velocità dell'acqua legata al moto dei venti.

Con l'esperimento che vi proponiamo realizzeremo la situazione che si crea con le correnti marine dimostrando che è possibile che l'acqua non si mischi con altra acqua quando si creano certe condizioni fisiche. E capiremo anche perché il riscaldamento globale influisce anche sulle correnti marine e oceaniche creando squilibri che si riflettono in modo negativo sull'intera biosfera e causando l’innalzamento del livello dei mari.

È possibile intervenire rispetto alla densità modificando la temperatura oppure la concentrazione salina. Nel primo caso occorre ricordare che un liquido scaldato si dilata e quindi la sua densità diminuisce, al contrario quando è raffreddato la densità aumenta. Insomma quando scaldiamo un liquido il volume aumenta a parità di massa e quindi la densità diminuisce, se lo raffreddiamo il volume diminuisce. L'acqua per via della sua formula chimica con atomi di idrogeno elettricamente carichi in modo positivo e atomi di ossigeno negativi e a causa della forma delle molecole, si comporta invece in modo diverso. La densità massima è raggiunta a +4° C (per essere più precisi +3,98°C). Al di sotto di questa temperatura la densità torna a diminuire e il ghiaccio difatti ha densità minore dell'acqua e ci galleggia sopra.

La corrente del Golfo può essere alterata dalle enormi masse di ghiaccio che si stanno fondendo in Groenlandia a causa del riscaldamento globale. Ma l’effetto negativo è duplice, infatti immettere gigantesche masse di acqua che prima erano depositate sulla terra ferma causa l’innalzamento del livello dell’oceano.

Si ritiene che la fusione della calotta groenlandese sia la principale causa di innalzamento del livello dei mari e in grado di sconvolgere le correnti oceaniche e quindi il clima a livello globale. Si calcola che siano finiti in mare nei primi otto mesi del 2021 ben 23 milioni di metri cubi di ghiaccio. L’alpinista Matteo Della Bordella, recatosi più volte in questi anni in Groenlandia, ha notato come le carte danesi degli anni Novanta non servano più a nulla: dove c’erano ghiacciai ora ci sono fiordi. I fronti dei ghiacciai sono arretrati anche di 5 km in pochi anni! A medio-lungo termine questo squilibrio può portare a inverni gelidi in Nord America e Nord Europa, ma anche effetti a più largo raggio come lo sconvolgimento del ciclo dei monsoni.

  • L'esperimento: osserviamo perché il riscaldamento globale altera le correnti e influisce sul livello dell'acqua

Con un semplice esperimento dimostreremo come l’introduzione di acqua fredda e dolce, prima contenuta in cubetti di ghiaccio che simulano la calotta della Groenlandia, in un bicchiere che simula l’oceano con due strati separati di acqua a diversa densità, altera sia le correnti sia il livello dell’acqua.

Occorrente

  • Un bicchiere
  • Acqua
  • Colorante
  • Contagocce
  • Pennarello
  • Cubetti di ghiaccio

Procedimento

Si riempie un bicchiere con acqua fredda (meglio se tenuta un po’ in frigo o freezer) fino a un certo livello e si segna il livello con un pennarello.

Si deposita uno strato di acqua calda colorata facendola scivolare lungo le pareti del bicchiere inclinato. Si ottengono così i due strati separati che simulano la corrente oceanica.

Si prendono quindi due o tre cubetti di ghiaccio e si depositano delicatamente sulla superficie dell’acqua. Per un po’ galleggeranno ma lentamente si fonderanno e innalzeranno il livello dell’acqua nel bicchiere-oceano. Inoltre, essendo stata raffreddata l’acqua superficiale dal ghiaccio si annulleranno le differenze di densità e quindi verrà meno la separazione dei due strati di acqua che simulano la corrente oceanica.

Il centro abitato disegnato sul becher finirà sott’acqua!

Nella situazione reale l’acqua dolce proveniente dal ghiaccio fuso rende anche meno salina la corrente calda superficiale che una volta scambiato il calore con l’atmosfera a latitudini elevate riesce a inabissarsi grazie alla densità del sale e all’abbassamento di temperatura. La diluizione causata dall’acqua dolce rende più difficoltoso questa discesa negli abissi per il successivo ritorno ai tropici con percorso inverso a quello dell’acqua calda della corrente del Golfo.

Ecco dimostrato uno degli effetti del riscaldamento globale sull’acqua, un bene primario da preservare assolutamente!

Giuseppe Paschetto vive nel Biellese dove ha insegnato matematica e scienze nella scuola secondaria di I grado di Mosso fino al 2019. Laureato in chimica svolge ora l’attività di formatore di outdoor education e divulgatore scientifico. Collaboratore di Focus Scuola, è stato consulente per l’innovazione della ministra Azzolina nel 2020 e collaboratore di RAI Scuola e RAI Gulp. Inserito tra i 50 migliori insegnanti del Mondo nel 2019 come finalista del Global Teacher Prize ha pubblicato nel 2020 il libro “Una scuola a misura dei sogni” per le dizioni Vallardi.

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