Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
ATMOSFERA TERRESTRE: Evolução, estrutura e composição Disciplina: Climatologia I (GF-410) Prof. Dr. Raul Reis Amorim UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS (UNICAMP) INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS (IG) DEPARTAMENTO DE GEOGRAFIA (DGEO) ALGUMAS PERGUNTAS A Atmosfera é constante? Ela muda com o tempo? Existe relação entre a atmosfera e os demais sistemas terrestres? A Atmosfera de hoje é diferente da Atmosfera do passado? • Atmosfera é a camada gasosa que envolve a Terra, não se apresenta de forma homogênea em toda a sua extensão. • A sua composição varia de acordo com o local, mas podemos encontrar, além dos gases, partículas de pó, cinzas vulcânicas, microorganismos, vapor d’ água, sais etc. O QUE É ATMOSFERA? Atmosfera Primitiva Atmosfera Redutora Atmosfera Oxidante FUTURO ????? ATMOSFERAS TERRESTRES??? ATMOSFERA PRIMITIVA Foi constituída de remanescentes da nebulosa original da qual se condensou o Sistema Solar Hidrogênio Hélio Amônia Gases Nobres Dióxido de Carbono Metano Constituintes Predominantes Constituintes – menor proporção ATMOSFERA PRIMITIVA H ip ó te se s Predomínio de gases leves, o que levou a sua dissipação para o espaço Arrastada para fora pelos ventos solares – comportamento similar aos cometas. A velocidade das moléculas fosse maior que a velocidade de escape enquanto a Terra era muito mais quente “Acredita-se que esta atmosfera inicial foi arrastada para fora da Terra á medida que ela se condensava porque a proporção que existe hoje de gases nobres é muito menor do que existe no Sol e nos grandes planetas (Júpiter e Saturno). Não se sabe ainda como a atmosfera inicial foi eliminada (SALGADO-LABOREAU, 1994, p.215). SEGUNDA ATMOSFERA “Há muitas teorias de como se formou a segunda atmosfera. Porém há um consenso quase total de que essa atmosfera foi produzida em consequência do esfriamento e consolidação do planeta. A Terra deve ter funcionado como um sistema fechado e os componentes dessa nova atmosfera deveriam ter saído dela mesma (SALGADO-LABOREAU, 1994, P. 216). PROCESSO DE DEGASEAMENTO Formação da atmosfera dos planetas enquanto se esfriam e a expulsão de gases de uma lava vulcânica, que se solidifica. SEGUNDA ATMOSFERA - Estágios CONSOLIDAÇÃO DO PLANETA INICIO DO RESFRIAMENTO DO PLANETA CONSOLIDAÇÃO DA CROSTA RÍGIDA Temperatura mais elevada Aceleração do degaseamento Diminuição da temperatura Diminuição do degaseamento Fenômeno ainda presente durante as erupções vulcânicas Gases expelidos: H2O (vapor d’água), CO2, CO, CH4, H2S, SO2 e NO3 Ausentes da Atmosfera Primitiva – contaminação (estima-se) EVOLUÇÃO DA ATMOSFERA REDUTORA A OXIDANTE ÁGUA TORNA-SE LÍQUIDA (Arqueano – 2,5 bilhões de anos) Formação de lagos e mares Processo de evaporação Condensação da água Formação da chuvas As chuvas removem aos poucos o CO2 da atmosfera e concentra nos mares e lagos CO2 reagia com o Ca formando do carbonato de cálcio Atmosfera torna-se rica em N2 e NH3 – ainda sem O2 e O3 A vida na Terra restringia-se aos mares devido a radiação UV Origem do O2 e do O3 está vinculada aos surgimento das algas cianofíceas As algas utilizavam a energia solar na fabricação de seu alimento – utilizando H2O e eliminando CO2 O oxigênio inicialmente formado era consumido nas reações de oxidação (Formação dos óxidos de ferro, urânio entre outros). Liberação do oxigênio para atmosfera formando assim a Ozonosfera e o acúmulo de oxigênio da Troposfera EVOLUÇÃO DA ATMOSFERA REDUTORA A OXIDANTE HIPÓTESES DA DISPONIBILIDADE DE OXIGÊNIO LIVRE NA ATMOSFERA HIPÓTESES Cambriano (575 milhões de anos) Proliferação da vida no planeta Proterozóico superior (1,5 bilhões de anos) Abundância de estromatólitos e inicio de algas unicelulares e multicelulares ATMOSFERA ATUAL – ATMOSFERA OXIDANTE Gases de origem antiga (Degaseamento) Processos biológicos Atmosfera atual CONSTITUIÇÃO DA ATMOSFERA “Ar é uma mistura simples de gases que é naturalmente inodora, incolor, insípida e amorfa, misturada de maneira tão perfeita que se comporta como se fosse um gás único” (CHRISTOPHERSON, 2012, p. 62). PRINCÍPIOS BÁSICOS: A Atmosfera exerce seu peso, pressionada para baixo sob a tração da gravidade. A gravidade comprime o ar tornando-o mais denso perto da superfície da Terra e o ar torna-se rarefeito com o aumento da altitude. As moléculas de ar criam a pressão atmosférica pelo seu movimento, tamanho e número. A pressão é exercida sobre todas as superfícies em contato com o ar. A Atmosfera exerce uma força de aproximadamente 1 kg/cm² ao nível do mar. PRESSÃO ATMOSFÉRICA Mantida pela ação gravitacional, a atmosfera é mais densa próxima à superfície, tornando-se rarefeita com a altura. Critérios de classificação da Atmosfera Composição Temperatura • Heterosfera • Homosfera Função • Termosfera • Mesosfera • Estratosfera • Troposfera • Ionosfera • Ozonosfera ATMOSFERA – Critérios de classificação HETEROSFERA Inicia a 80 km, estende-se à termosfera Região da atmosfera em que os gases não estão misturados uniformemente Camadas gasosas dispostas pela gravidade É composta por 0,001% da massa da atmosfera ATMOSFERA – Composição Limite superior – H e He Limite inferior – N e O ATMOSFERA – Composição Características da Homosfera • Estende-se da superfície a 80 km de altitude; • Os gases são uniformemente misturados – exceções: Ozônio (O3) e variações no vapor d’água, poluentes (entre 19 e 50 km) e alguns traços de compostos químicos na parte mais baixa da atmosfera; • Apresenta maior parte de composição estável (considerando a atmosfera seca) – com exceção nos teores dos gases estufas; Gás Símbolo % (em volume) ppm Fonte Nitrogênio N2 78,084 780.840,00 Atividade vulcânica Oxigênio O2 20,946 209.460,00 Fotossíntese Argônio Ar 0,934 9.340,00 Decaimento radioativo do Potássio-40 Dióxido de Carbono* CO2 0,039 386,50 Atividade vulcânica e Processos biológicos Neônio Ne 0,001818 18,00 Gás antigo Hélio He 0,000525 5,00 Gás antigo Metano CH4 0,00014 1,40 Atividade vulcânica e Processos biológicos Criptônio Kr 0,00010 1,00 Gás antigo Ozônio O3 variável Reações fotoquímica na Estratosfera Óxido Nitroso N2O traços Processos biológicos Hidrogênio H traços Gás antigo Xenônio Xe traços Gás antigo *média em maio de 2007 no Mauna, Havaí, EUA. Fonte: Christopherson (2012, p. 66) COMPONENTES ESTÁVEIS DA HOMOSFERA MODERNA Aumento do CO2 (1958-2007) ATMOSFERA – Temperatura TERMOSFERA Densidade atmosférica extremamente baixa Aumento de temperatura com a altitude Calor absorvido é pequeno, pois a densidade das moléculas é muito baixa “Apesar dessas temperaturas tão altas, a termosfera não é “quente” (...). Temperatura e calor são conceitos diferentes. A intensa radiação solar nessa porção da atmosfera excita as moléculas individuais (principalmente nitrogênio e oxigênio) a altos níveis de vibração. Esta energia cinética, a energia do movimento, é a energia vibratória que medimos como temperatura” (CHRISTOPHERSON, 2012, p. 67). DIFERENÇA ENTRE CALOR X TEMPERATURA MESOSFERA C ar ac te rí st ic as Situa-se entre 50 e 80 km de altitude. É a parte mais fria da atmosfera, pois atinge -90◦C. A pressão atmosférica é muito baixa. Presença das nuvens noctilucentes nas altas latitudes “Acima de 80 km, as temperaturas começam a subir novamente, e essa inversão é conhecida como “mesopausa”. As bandas de absorção de ozônio e oxigênio molecular contribuem para o aquecimentoao redor de 85 km de altitude. (BARRY e CHORLEY, 2013, p. 36). NUVENS NOCTILUCENTES • São observadas nas noites de verão, particularmente em latitudes elevadas na altitude de 80-90 km; • Constituem-se de partículas de poeira meteórica, que agem como núcleos de cristais de gelo quando traços de vapor de água são carregados para cima pela convecção de alto nível causada pela redução vertical da temperatura na mesosfera (BARRY e CHORLEY, 2013, p.36); • Outra possibilidades de formação: pela produção de vapor de água pela oxidação de metano atmosférico ESTRATOSFERA C ar ac te rí st ic as Situa-se entre 16 e 50 km de altitude. Onde situa-se a Camada de Ozônio – 25 a 30 km de altitude Esta camada tem aumento de temperatura com a altitude devido a absorção da radiação UV ESTRATOSFERA Buraco na Camada de Ozônio na Antártica em 2007 TROPOSFERA Características Espessura variável 18 km – área equatorial 12 km nas latitudes médias 8 km – entorno da faixa polar Apresenta gradiente vertical térmico Diminui certa de 6,4 ̊C por km Concentra aproximadamente 90% da massa da atmosfera Efeito da Pressão Atmosférica GRADIENTE VERTICAL TÉRMICO Atmosfera e sua função de filtrar diferentes comprimentos de onda da radiação solar IONOSFERA X OZONOSFERA
Compartilhar