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Aula 2. Movimentos terrestres e estações do ano

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Meteorologia e 
Climatologia
Aula 2. Radiação solar e 
terrestre, balanço de calor
(Movimentos terrestres e estações do ano)
Radiação e balanço de calor
• Sol =energia que controla circulação 
da atmosfera;
• Energia eletromagnética = 
convertida pelo sistema 
terra/atmosfera em calor e energia 
cinética;
• Lei da conservação da energia = ela 
pode ser convertida, mas não criada 
nem destruída.
• Energia solar = distribuição desigual 
sobre a Terra = correntes oceânicas e 
ventos transportam calor = balanço 
de energia.
Radiação e balanço de calor
Aquecimento solar 
• Metade da energia irradiada pelo sol 
é absorvida de maneira desigual 
sobre a superfície;
• Causas da variação: ângulo do sol, 
transparência da atmosfera e 
refletividade local.
• Ângulo do sol = latitude e estação do 
ano.
Movimentos da Terra
• ROTAÇÃO = dia e noite
• TRANSLAÇÃO = órbita elíptica em torno do sol.
Periélio
Mais próximo 
em 3 de janeiro.
Temperatura em 
média 4C 
acima.
147x106 km 152x106 km
Afélio
Mais longe em 
4 de julho.
Sol
2012 = Periélio (05/01) e afélio (05/07)
As variações 
na radiação 
solar recebida 
em função da 
distância são 
pequenas.
Estações
• A inclinação do eixo da Terra em relação à eclíptica - a 
orientação da Terra em relação ao Sol muda 
continuamente enquanto a Terra gira em torno do Sol. 
• O Hemisfério Sul se inclina para longe do Sol durante o 
nosso inverno e em direção ao Sol durante o nosso verão. 
• Isto significa que a altura do Sol, o ângulo de elevação do 
Sol acima do horizonte varia no decorrer do ano;
• No hemisfério de verão as alturas do Sol são maiores, os 
dias mais longos e há mais radiação solar. No hemisfério de 
inverno as alturas do Sol são menores, os dias mais curtos 
e há menos radiação solar.
Sol a pino
Sol baixo no céu
A energia solar varia de acordo com a latitude. Quantidades 
iguais de energia são distribuídas sobre uma superfície maior nos 
polos do que nos trópicos. O gelo reflete grande parte da energia.
Quando os raios solares 
atingem a Terra 
verticalmente, eles são 
mais concentrados. 
Quando menor a altura 
solar, mais espalhada e 
menos intensa a radiação
Se a altura do sol 
decresce, o percurso 
dos raios solares 
através da atmosfera 
cresce e a radiação 
solar sofre maior 
absorção, reflexão ou 
espalhamento, o que 
reduz sua intensidade 
na superfície.
Equinócio de 21-22 de março
Equinócio de 22-23 de 
setembro
Solstício de 
21-22 de 
junho
Sol é vertical 
em 23,5N
Solstício de 
21-22 de 
dezembro
Sol é vertical 
em 23,5S
No dia 21 ou 
22/12 os raios 
solares incidem 
verticalmente 
(h=90°) em 
23°27’S 
(Trópico de 
Capricórnio). 
Este é o solstício 
de verão para o 
Hemisfério Sul 
(HS). 
Em 21 ou 22/6 
eles incidem 
verticalmente 
em 23°27’N 
(Trópico de 
Câncer). Este é 
o solstício de 
inverno para o 
HS
A meio caminho entre os solstícios ocorrem os equinócios (dias e 
noites de igual duração). 
Nestas datas os raios verticais do Sol atingem o equador 
(latitude = 0°). No HS o equinócio de primavera ocorre em 22 
ou 23 de setembro e o de outono em 21 ou 22 de março.
Todos os locais situados na mesma latitude tem idênticas alturas do Sol e 
duração do dia. Se os movimentos relativos Terra-Sol fossem os únicos 
controladores da temperatura, estes locais teriam temperaturas idênticas. 
Contudo, apesar da altura do Sol ser o principal controlador da 
temperatura, não é o único.
Radiação eletromagnética
Troca de energia entre a Terra e o resto do 
Universo ocorre por radiação. As taxas de 
absorção e emissão são similares e há um 
equilíbrio radioativo.
A radiação eletromagnética pode ser considerada 
como um conjunto de ondas (elétricas e 
magnéticas). As várias formas de radiação, 
caracterizadas pelo seu comprimento de onda, 
compõem o espectro eletromagnético.
Espectro eletromagnético
A maior parte da energia radiante do sol está concentrada nas partes 
visível e próximo do visível do espectro. A luz visível corresponde a ~43% 
do total emitido, 49% estão no infravermelho próximo e 7% no 
ultravioleta. Menos de 1% da radiação solar é emitida como raios X, raios 
gama e ondas de rádio.
Ondas eletromagnéticas
• Comprimento da onda =  (distância 
entre cavas);
• Frequência da onda =  (número de 
ondas completas que passam por um 
ponto por unidade de tempo);
• Velocidade da onda = C = .
Radiação terrestre
Circulação atmosférica
• A quantidade de energia solar 
recebida no equador é muito maior 
do que a recebida nos polos.
• Se não houvesse intervenção, o 
oceano tropical iria ferver e o polar 
congelar completamente.
• A circulação global de ar (2/3) e 
água (1/3) move o calor e impede 
que isso aconteça.
Transferência de calor
Uma corrente convectiva forma em um quarto quando o ar flui 
de um radiador quente para uma janela fria e de volta para o 
radiador.
Modelo hipotético de circulação 
de ar
O ar aquecido nos trópicos iria se expandir e se tornar menos 
densor, ascender para altas altitudes, ir para os polos e se acumular 
ao convergir próximo dos polos. O ar iria se resfriar e se contrair ao 
irradiar calor, baixar para a superfície e fluir de volta para os 
trópicos.
Circulação Global de Ar
• Regulada por 2 fatores:
– Aquecimento solar diferenciado;
– Rotação da Terra.
Efeito de Coriolis
Considere duas cidades, Buffalo e Quito, ambas na mesma longitude 
(79W). Ambas percorrem uma volta ao redor do mundo (360) em 
24h, ou 15/hora.
Células de 
circulação afetam 
profundamente o 
clima
Célula polar
Célula de latitudes 
médias (Célula de 
Ferrel)
Célula 
tropical
Célula de 
Ferrel
Cinturão de 
alta pressão 
subtropical
Cava 
equatorial –
cinturão de 
baixa pressão
Cinturão de 
alta pressão 
subtropical