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aula 03 - atmosfera terrestre

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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

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