2_O Aquecimento da Terra e da Atmosfera
22 pág.

2_O Aquecimento da Terra e da Atmosfera


DisciplinaIntrodução Às Ciências Atmosféricas68 materiais317 seguidores
Pré-visualização9 páginas
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO 
CENTRO DE CIÊNCIAS MATEMÁTICAS E DA NATUREZA 
INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS 
DEPARTAMENTO DE METEOROLOGIA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
O AQUECIMENTO DA TERRA E DA ATMOSFERA1 
 
 
 
 
 
 
 
POR 
 
 
 
 
 
 
 
DANIEL PIGOZZO 
MARIA GERTRUDES ALVAREZ JUSTI DA SILVA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RIO DE JANEIRO, RJ 
NOVEMBRO, 1998 
 
1 Tradução com finalidade didática de: 
AHRENS, A. D. Essentials of Meteorology: an invitation to the atmosphere. West Publishing Company, New York, 1993. Cap. 2, p 26-51. 
O Aquecimento da Terra e da Atmosfera 
 
Temperatura e Transferência de Calor 
 Calor Latente 
 Escalas de Temperatura 
 Condução 
 Convecção 
 Radiação 
Balanço Térmico - Absorção, Emissão e Equilíbrio 
 Absorvedores Seletivos e o Efeito Estufa Atmosférico 
 Intensificares do Efeito Estufa 
 O Aquecimento do Ar de Baixo para Cima 
A Energia Solar que nos Chega 
 O Balanço Energético Anual da Terra 
 A Energia Solar e a Aurora 
 Por que a Terra tem Estações 
 Estações no Hemisfério Norte 
 Estações no Hemisfério Sul 
 Variações Sazonais Locais 
Resumo 
Termos Chave 
Questões de Revisão 
 
Ao mesmo tempo que está aí sentado lendo 
este texto, você é parte de uma grandiosa 
experiência de movimento. A Terra está girando em 
volta do Sol a milhares de quilômetros por hora, 
enquanto ao mesmo tempo ela gira em torno de seu 
eixo. Quando olhamos diretamente para o Pólo 
Norte, nós vemos que a direção da rotação é contra 
o movimento dos ponteiros do relógio, o que quer 
dizer que estamos nos movendo em direção a leste 
a milhares de quilômetros por hora. Normalmente 
não pensamos nisso dessa maneira, mas, com 
certeza, isto é o que faz com que o sol, a lua e as 
estrelas nasçam em leste e se ponham no oeste. De 
fato, são estes movimentos, juntos com a energia do 
sol, que dão origem as nossas estações. Mas, como 
veremos adiante, a energia solar não é distribuída 
igualmente por toda a superfície da Terra, estando 
as regiões tropicais recebendo mais energia do que 
as regiões polares. É esta energia não equilibrada 
que guia nossa atmosfera nos padrões dinâmicos 
que nós experimentamos como ventos e como 
nosso tempo meteorológico. 
 Portanto, começaremos este capítulo 
examinando os conceitos de energia e transferência 
de calor. Depois, veremos como nossa atmosfera se 
esquenta e se resfria. E por último, veremos como o 
movimento da Terra e a energia solar trabalham 
juntos para produzir as estações. 
 
Temperatura e Transferência de 
Calor 
 
 A temperatura é uma quantidade que nos diz 
quão quente ou frio algo está relativo a algum valor 
padrão. Mas podemos olhar a temperatura de outra 
maneira. 
 Sabemos que o ar é uma mistura incontável 
de bilhões de átomos e moléculas. Se eles 
pudessem ser vistos, apareceriam se movendo em 
todas as direções, se lançando livremente, torcendo-
se, girando e colidindo uns com os outros, como um 
enorme enxame de abelhas nervosas. Perto da 
superfície da Terra, cada molécula poderá viajar pelo 
menos mil vezes o seu diâmetro antes de colidir com 
outra molécula. Além disso, perceberíamos que 
todos os átomos e moléculas não estão se movendo 
a mesma velocidade, alguns estão se movendo mais 
rápido do que outros. A energia associada a este 
movimento é chamada energia cinética, a energia 
do movimento. A temperatura do ar (ou de qualquer 
substância) é uma medida da sua energia cinética 
média. Falando de uma maneira simples, a 
temperatura é uma medida da velocidade média dos 
átomos e moléculas, onde maiores temperaturas 
correspondem a maiores velocidades médias. 
 Se nós lentamente resfriarmos o ar, seus 
átomos e moléculas se moverão mais devagar e 
devagar até que o ar atinja a temperatura de -273º C 
(-459º F), que é a menor temperatura possível. 
Nesta temperatura, chamada zero absoluto, os 
átomos e moléculas possuiriam uma quantidade 
mínima de energia e teoricamente nenhum 
movimento térmico. No zero absoluto, nós podemos 
começar uma escala de temperatura chamada de 
absoluta ou escala Kelvin, devida à Lorde Kelvin 
(1814-1907), um famoso cientista britânico que a 
introduziu. (Se você não está familiarizado com esta 
escala, ou com as escalas Celsius ou Fahrenheit, 
leia a seção focus.) 
 A atmosfera tem uma energia interna 
(térmica), que é a energia que ela possui devida a 
sua temperatura. O calor, por outro lado, é energia 
envolvida no processo de transferência de um objeto 
para outro por causa da diferença de temperatura 
que há entre eles. Depois de ser transferido, o calor 
é armazenado como energia interna. Na atmosfera, 
o calor é transferido por condução, convecção e 
radiação. Examinaremos com mais detalhe estes 
mecanismos de transferência de energia depois de 
darmos uma olhada no conceito de calor latente. 
 
Calor Latente \u2013 A energia térmica necessária 
para mudar o estado de uma substância é chamada 
de calor latente. Mas por que este calor é chamado 
"latente"? Para responder essa pergunta, 
começaremos com algo bastante familiar para nós - 
o resfriamento produzido pela evaporação d'água. 
 Suponha que examinemos 
microscopicamente uma pequena gota de água 
pura. Na superfície da gota, moléculas estão 
escapando constantemente (evaporando). Por 
estarem mais energizadas, as moléculas que se 
movem mais rápido, escapam mais facilmente, o 
movimento médio de todas as moléculas deixadas 
para trás diminui na medida em que cada molécula 
evapora. Uma vez que temperatura é a medida do 
movimento molecular médio, um movimento mais 
lento sugere uma menor temperatura da água. A 
evaporação é portanto um processo de resfriamento. 
Analisando por outro lado, a evaporação é um 
processo de resfriamento porque a energia 
necessária para evaporar a água - ou seja, para 
mudar sua fase de líquida para gasosa - deve vir da 
água ou de outras fontes, incluindo o ar. 
 A energia perdida pela água líquida durante 
a evaporação será armazenada e carregada com a 
molécula de vapor d'água. A energia está então 
\u201carmazenada\u201d ou \u201descondida\u201d e é portanto chamada 
calor latente. Ele é latente, porque a temperatura de 
uma substância mudando do estado líquido para o 
gasoso fica constante. Todavia, a energia térmica vai 
reaparecer como calor sensível (o calor que 
podemos sentir e medir com um termômetro) quando 
o vapor condensar novamente em água líquida. 
Portanto, a condensação (o oposto de evaporação) 
é um processo de aquecimento. 
 A energia térmica liberada quando o vapor 
d'água se condensa para formar gotas de chuva é 
chamado calor latente de condensação. 
Inversamente, a energia térmica usada para 
transformar líquido em vapor a mesma temperatura 
é chamada calor latente de evaporação 
(vaporização). Perto de 600 calorias2 são 
necessárias para evaporar uma simples grama de 
água a temperatura ambiente. Com muitas centenas 
de gramas de água evaporando do corpo, não é de 
se admirar que depois de um banho, sentimos frio 
antes de nos enxugarmos. 
 A fig. 2.1 resume bem os conceitos 
examinados até agora. Quando a mudança de 
estado é da esquerda para a direita, o calor é 
absorvido pela substância e retirado do meio 
ambiente. Quando a mudança de estado é da direita 
para a esquerda, a energia térmica é liberada pela 
substância e adicionada ao meio ambiente. 
 O calor latente é uma fonte importante de 
energia para a atmosfera. Uma vez que moléculas 
de vapor se separam da superfície da Terra, elas 
são carregadas pelo vento, como poeira depois de 
 
2 Por definição, uma caloria é a quantidade de calor 
necessária para aumentar a temperatura de 1 grama de 
água de 14,50 C para 15,50 C. 
varridas. Subindo a