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UP-FCNM Daniel António Cossa Eunencio Afonso Chelengo 1 Índice Introdução .................................................................................................................................. 1 Objectivos .................................................................................................................................. 2 Meteorologia física .................................................................................................................... 3 Termodinâmica da atmosfera ..................................................................................................... 3 Equação de estado para atmosféra ............................................................................................. 4 Primeira lei da termodinâmica ................................................................................................... 6 Transformação adiabática .......................................................................................................... 7 Microfísica da precipitação ........................................................................................................ 9 Formação de nuvens .................................................................................................................. 9 Formação de gotas de água e de cristais de gelo ..................................................................... 10 Nucleação homogénea ............................................................................................................. 10 Nucleação heterogénea ............................................................................................................ 11 Crescimento de gotas de água e cristais de gelo ...................................................................... 12 Teoria de Bergeron-Findeisen .................................................................................................. 12 Teoria de colisão-coalescência ................................................................................................ 13 Formação de granizos .............................................................................................................. 15 Electricidade Atmosférica ........................................................................................................ 15 Conclusão ................................................................................................................................. 18 Bibliografia .............................................................................................................................. 19 UP-FCNM Daniel António Cossa Eunencio Afonso Chelengo 2 Introdução Os fenómenos naturais tais como chuvas, tempestades, trovões e relâmpagos sempre ocorrem no sistema terra-atmosfera, porem, poucos tem noção de como ocorrem processos que originam esses fenómenos. Portanto, neste trabalho fez-se uma abordagem exaustiva sobre meteorologia física, onde buscou-se explorar os principais campos de estudo da meteorologia física. O trabalho está estruturado de modo que possua uma revisão bibliográfica, onde está definido o conceito de meteorologia física, apresentados e explorados os campos de estudo da meteorologia física, possui ainda as conclusões a que chegou-se após a realização do trabalho e as referências bibliográficas consultadas na elaboração do mesmo. Objectivos Descrever os processos termodinâmicos que ocorrem na atmosfera; Explicar os processos de formação de nuvens, gotas de água, cristas de gelo e granizos; Explicar os fenómenos eléctricos que ocorrem na atmosfera. UP-FCNM Daniel António Cossa Eunencio Afonso Chelengo 3 Meteorologia física Definição: É a área da meteorologia que investiga os fenómenos atmosféricos do ponto de vista da física, descrevendo-os e explicando-os a partir de teorias e da análise de resultados experimentais. A Meteorologia Física estuda os fenómenos atmosféricos relacionados directamente com a Física e a Química: processos termodinâmicos, composição e estrutura da atmosfera, processos físicos envolvidos na formação de nuvens e precipitação, electricidade atmosférica, e entre outros. Termodinâmica da atmosfera A termodinâmica da atmosfera estuda os fenómenos atmosféricos sob o ponto de vista da transformação de energia (potencial, cinética e térmica), de uma parcela de ar por processos de deslocamento (vertical) e processos de aquecimento ou esfriamento (condução térmica, radiação, mistura turbulenta, libertação de calor latente). Em grande escala, a termodinâmica da atmosfera estuda a energia potencial das massas de ar e em menor escala, estuda a modificação das variáveis termodinâmicas, como temperatura, pressão, humidade de ar, associadas ao deslocamento vertical das parcelas de ar em escoamento na atmosfera. O estudo termodinâmico da atmosfera em geral considera a composição do ar e sua distribuição vertical, seus componentes, como gases e partículas. Além disso, os estudos se debruçam sobre as propriedades e dinâmica de parcelas de ar seco e de ar húmido, suas propriedades conservativas e sobre os efeitos da mudança de fase na dinâmica das parcelas. A estrutura vertical da atmosfera é composta por diversas camadas sendo que a troposfera é a mais próxima da superfície (entre a superfície e aproximadamente 12 km). Dentro da troposfera, a temperatura média do ar diminui com a altitude sobre a superfície, predominando difusão turbulenta e escoamento turbulento em sua porção inferior e dentro das nuvens de grande desenvolvimento vertical. E a cada nova camada na vertical da atmosfera, a estrutura do gradiente vertical de temperatura se inverte. Por exemplo, na segunda grande camada, estratosfera, a temperatura aumenta com a altitude, predominando difusão molecular e escoamento laminar. UP-FCNM Daniel António Cossa Eunencio Afonso Chelengo 4 A temperatura aumenta na estratosfera devido a presença da máxima concentração da camada de Ozónio na altura aproximada de 30 km, e o Ozónio absorve grande quantidade de radiação solar na faixa do ultravioleta, provocando seu aquecimento. Além das camadas descritas nos parágrafos anteriores, fazem parte a mesosfera, a termosfera e a ionosfera. A termodinâmica da atmosfera aplica dois importantes conceitos da termodinâmica clássica a uma mistura de gases existentes na atmosfera: Equação de estado de um gás ideal (1) 1ª Lei da Termodinâmica (2) Equação de estado para atmosféra PV =nR * T Onde: P - Pressão V - Volume n - número de moles T - Temperatura R * - é a constante universal dos gases e vale 8,314 J/K×mol (1.1) Onde: m - Massa do gás M - Massa molecular em gramas (moléculas-gramas). Assim, ou ( ) ( ) (1.2) ρ - Densidade α - Volume específico. UP-FCNM Daniel António Cossa Eunencio Afonso Chelengo 5 (1.3) Onde: R é a constante do gás e varia de gás para gás, pois depende da massa molecular M. Ar seco O ar seco é uma mistura de N2, O2, Ar e CO2 e a sua massa molecular média é Md =28,97. Portanto, . Com estas expressões, a equação do estado para o ar seco fica: ou (1.4) Ar húmido A presença do vapor de água no ar, considera-se uma mistura de dois gases: ar seco e vapor de água, que comportam-se como gases ideais. Entretanto a pressão exercida pelo ar húmidoé definida pela seguinte equação: ou (1.5). Sendo , a massa molecular da água, igual a 0,018016 kg, então: . Da equação do estado do gás ideal conclui-se que a pressão exercida por um gás é proporcional a sua densidade e a temperatura, se uma das variáveis (densidade ou temperatura) permanece constante. À pressão constante, a temperatura é inversamente proporcional a densidade e vice-versa. Pode parecer, a partir do parágrafo anterior, que em dias quentes a pressão será alta e em dias frios será baixa. Contudo, isto não ocorre necessariamente, pois variações na temperatura afectam a densidade do ar. Em termos da lei dos gases isto significa que o aumento da temperatura não é normalmente acompanhado por um aumento na pressão ou que decréscimo de temperatura não está geralmente associado com pressão mais baixa. A lei dos gases ainda é satisfeita porque a densidade do ar cresce (número maior de moléculas) quando a temperatura diminui (menor movimento das moléculas). UP-FCNM Daniel António Cossa Eunencio Afonso Chelengo 6 Assim, temperaturas mais baixas significam maiores densidades e frequentemente maiores pressões na superfície. Por outro lado, quando o ar é aquecido na atmosfera, ele se expande (aumenta seu volume), devido a um movimento maior das moléculas e sua densidade diminui, resultando geralmente num decréscimo da pressão. Primeira lei da termodinâmica A primeira lei da termodinâmica afirma que, a variação da energia interna de um sistema depende apenas do calor por ele trocado com meio e do correspondente trabalho realizado. Analiticamente tem-se: (2). Sabe-se que: , para uma massa unitária tem-se => => . (2.1) A variação da energia interna é uma diferencial exacta que fica definida quando se estabelece os estados, inicial e final da transformação que sofre o sistema. O mesmo não ocorre com que dependem da evolução a que foi submetido o sistema, ao passar do estado inicial e final. Sendo , a primeira pode ser escrita da seguinte maneira: (2.1) Se o gás passar por uma transformação isocórica ( o trabalho é nulo. Nessas circunstâncias, o calor envolvido no resfriamento ou no aquecimento do sistema é resultante apenas da variação de sua energia interna. Sendo , então: (2.2) Assim a redução da temperatura implica a queda na energia interna do gás e vice-versa. Dessa relação infere-se que: * + * + (2.3) Onde: é o calor específico de uma transformação a volume constante. A equação (2.3) pode ser expressa da seguinte maneira: , e substituindo na equação (2.1) obtém-se a equação da primeira lei da termodinâmica para volume constante: (2.4) Num processo em que calor é fornecido a uma massa unitária de material cuja temperatura varia, mas cuja pressão permanece constante, define-se um calor específico com pressão constante, , como: * + (2.5) UP-FCNM Daniel António Cossa Eunencio Afonso Chelengo 7 Sendo => => => (2.6). Substituindo a expressão (2.6) em (2.4) obtém-se: => (2.7) Visto que a pressão é constante, , então: (2.8). Da equação (2.7) obtém-se , e substituindo em (2.8) tem-se: (2.9). Assim combinando a equação (2.7) com a equação (2.9) obtém-se a equação para a primeira lei da termodinâmica para pressão constante: (2.10). Transformação adiabática É a transformação que ocorre sem troca de calor (dQ = 0), portanto o trabalho é realizado às deve-se a variação da energia interna: ou , ou ainda (3). Para entender os processos adiabáticos na atmosfera é usual pensar nas correntes ascendentes e descendentes de ar como se fossem compostas de unidades discretas de massa, chamadas parcelas de ar, que são consideradas: Termicamente isoladas do ambiente de modo que sua temperatura mude adiabaticamente quando sobem ou descem; Como tendo a mesma pressão do ar ambiente no mesmo nível, que é suposto em equilíbrio hidrostático; Movendo-se com lentidão suficiente para que sua energia cinética seja uma fracção omissível de sua energia total. O processo responsável pela formação de nuvens na atmosfera pode ser considerado um exemplo de processo adiabático. É o resfriamento por expansão, que ocorre quando a pressão sobre uma parcela de ar cai, como ocorre quando o ar sobe na atmosfera. Quando a parcela sobe e se expande ela "empurra" o ar em volta e com isto realiza trabalho (positivo). A energia para o trabalho de expansão é retirada da energia interna da parcela de ar, e portanto a temperatura cai quando o volume aumenta (dα > 0), como se pode concluir da equação (3): (3.1). Pois p e cv são sempre positivos. UP-FCNM Daniel António Cossa Eunencio Afonso Chelengo 8 O aquecimento por compressão ocorre quando o ar desce na atmosfera. Neste caso, na equação (3.1) dα<0 e portanto, dT>0. As mudanças de temperatura acima descritas são variações adiabáticas de temperatura. A taxa de variação da temperatura que uma parcela de ar seco sofre quando sobe ou desce na atmosfera é chamada taxa adiabática seca. Seu valor pode ser calculado a partir da equação (3), dividindo-a por dz: ( ) (3.2). Substituindo a equação hidrostática, (3.3), obtém-se: (3.4) O processo adiabático na atmosfera pode ser de dois tipos: seco e húmido. No processo adiabático seco, o ar resfria por diminuição de pressão na relação de 10°C/km, conforme o movimento ascendente do ar. Quando a temperatura chega a Temperatura de Ponto de Orvalho (TPO), ocorre a condensação mas mesmo assim o ar devido ao movimento ascendente continua a subir. Acima do nível de condensação devido ao movimento ascendente do ar a taxa de resfriamento é reduzida pela libertação de calor latente. Esta taxa de resfriamento mais baixa é chamada taxa adiabática húmida ou saturada e varia de acordo com a humidade presente no ar, de 3ºC/km, para ar muito húmido, a 9ºC/km, para ar com pouca humidade e a temperatura do ar continua abaixar mas na razão de 6ºC/km tal como ilustra a figura 1. Fig.1. processo adiabático na atmosfera UP-FCNM Daniel António Cossa Eunencio Afonso Chelengo 9 A taxa adiabática húmida é dada por: (3.5) Onde: Γd é a taxa adiabática seca; L é o calor latente de condensação; Ws é a razão de mistura de saturação. Note-se que sempre , portanto, Γs< Γd. Microfísica da precipitação A microfísica da precipitação debruça-se no estudo dos processos de formação das gotículas de nuvens, gotas de chuva, cristais de gelo, granizo e outros hidrometeoros. Esse estudo mostra a importância fundamental dos núcleos de condensação de nuvens e dos núcleos de condensação de gelo para a formação de gotículas e micro cristais de gelo. Nuvem É qualquer conjunto visível de gotículas de água, de partículas de gelo, ou de ambas, em suspensão na atmosfera. As nuvens são constituídas por gotículas de água condensada oriunda da evaporação da água na superfície do planeta, ou cristais de gelo que se formam em torno de núcleos microscópicos, geralmente de poeiras suspensas na atmosfera. Existem vários tipos nuvensdentre os quais destacam-se: nuvem cúmulos forçadas, nuvens cúmulos activas, nuvens cúmulos passivas, nuvens cumulonimbus, nuvens cumulus congestus, nuvens stratocumuls. Formação de nuvens As nuvens formam-se a partir da condensação do vapor de água existente em ar húmido na atmosfera. Existem nuvens que são formadas pela ascensão e resfriamento adiabático do ar. A elevação do ar é um processo chave na produção de nuvens que pode se produzido por convecção, por convergência do ar, por elevação topográfica ou por levantamento frontal. UP-FCNM Daniel António Cossa Eunencio Afonso Chelengo 10 Fig. 2. Processos de elevação do ar. À medida que o ar é resfriado, a quantidade de vapor de água que pode conter diminui, de modo que o ar ascendente torna-se saturado e ocorre a condensação. No vapor de água puro somente se produz condensação com supersaturação, variando com a temperatura; mas na atmosfera o processo é muito facilitado devido a presença de impurezas chamadas núcleos de condensação. Estes podem ser higroscópicos, isto é, retêm água mesmo à baixa humidade relativa; ou podem ser partículas sólidas e insolúveis sobre as quais a água se condensa quando a humidade relativa é elevada. O tamanho destes núcleos varia de aproximadamente Com essas partículas presentes, a atmosfera atinge supersaturação inferior a humidade durante a condensação. Formação de gotas de água e de cristais de gelo A formação de gotas de água e de cristais de gelo, ocorre através de dois processos: Nucleação homogénea e Nucleação heterogénea. Nucleação homogénea É a formação de gotículas de água por colisão aleatória de moléculas de vapor de água. Esta formação de gotículas ocorre em ambiente de ar limpo. Levando-se em conta a baixa concentração do vapor de água em relação aos demais constituintes do ar, a ocorrência de nucleação homogénea é pouco provável, mesmo em ambientes controlados, com humidade relativa bastante superior a 100%. Experiencias feitas, mostraram que foi necessária uma supersaturação de 400% para que ocorresse a condensação em torno de iões negativos e de 600% em torno de iões positivos. Desta forma, o processo de nucleação homogénea não explica a formação de gotas de nuvens na atmosfera pois, sob condições de subsaturação as gotículas de água pura formadas por este processo tendem a evaporar. UP-FCNM Daniel António Cossa Eunencio Afonso Chelengo 11 Condições para a formação de gotas Condição Subsaturada - a pressão de vapor de água real é menor que a pressão de vapor de saturação (equilíbrio de Clausius-Clapeyron), isto é, a humidade relativa é menor que 100%. Condição Supersaturada - a humidade relativa é maior que 100% (supersaturação). Condição Subsaturada Em condições subsaturadas a formação de gotinhas ocorre devido à colisão e agrupamento aleatório de moléculas de vapor de água, gotinhas embrionárias se formam mas evaporam todas. Isso ocorre devido ao fato de quanto maior for a gotícula, maior será a energia ΔE requerida pelo sistema para sua formação, portanto não se trata de um processo que ocorra de forma espontânea na atmosfera terrestre. Condição supersaturada Em condições supersaturadas as gotículas que se formam por colisão molecular e que atingirem um tamanho crítico crescem espontaneamente através do processo de difusão de vapor e gotículas com menor raio tendem a evaporar. Nucleação heterogénea Diz-se que há nucleação heterogénea quando a condensação (ou sublimação) do vapor de água se processa na superfície de partículas não hídricas, solúveis ou não, naturalmente presentes no ar. Tais partículas são genericamente conhecidas como núcleos de condensação ou de sublimação, conforme originem gotas líquidas ou sólidas (gelo). A nucleação heterogénea de gotas e cristais é a forma que ocorre na atmosfera terrestre, porque não requer condições de grande supersaturação do vapor de água, mas somente alguns poucos porcentos, tipicamente 1 a 3% acima do valor de saturação (ou condição de equilíbrio de Clausius-Clapeyron) (100%) e ar comum húmido, composto pelo ar real que contém partículas aptas a funcionar como núcleos de condensação de nuvem e núcleos de condensação de gelo. UP-FCNM Daniel António Cossa Eunencio Afonso Chelengo 12 Na nucleação heterogénea de gotas de nuvem ou de cristais de gelo, as moléculas de vapor de água presentes na atmosfera se agrupam a volta de um núcleo de condensação de nuvem para formar um pequeno volume envolvido por moléculas de água, formalmente uma gotícula nucleada, com diâmetro maior do que aquela que poderia ser conseguida pelo processo de nucleação homogénea. A formação de uma gotícula inicial, de tamanho suficientemente grande para que o crescimento seja espontâneo, ocorre a partir de uma partícula especial chamada núcleo de condensação de nuvem, e no caso de um cristal de gelo a formação ocorre em torno de partículas especiais chamadas núcleos de condensação de gelo, que crescem para formar o cristal de gelo. Crescimento de gotas de água e cristais de gelo Há duas teorias que procuram explicar o desenvolvimento de gotas e de cristais de gelo até alcançarem o tamanho com o qual chegam à superfície. A primeira diz respeito às nuvens frias, isto é, aquelas que estão total ou parcialmente submetidas a temperaturas inferiores a 0ºC (teoria de Bergeron-Findeisen). A outra aplica-se as nuvens quentes, ou seja, aquelas cuja temperatura é superior a 0ºC (teoria de colisão-coalescência). Teoria de Bergeron-Findeisen O processo de Bergeron baseia-se sobre duas propriedades da água. A primeira é a propriedade de que gotículas de nuvem não congelam a 0°C, mas sim uma temperatura de aproximadamente -40°C. No processo de congelamento das gotas de nuvem deve haver baixa temperatura para que uma porção de gelo de tamanho suficiente seja formada pela agregação aleatória de um número suficiente de moléculas de água na gotícula. Água em estado líquido abaixo de 0°C é geralmente denominada superesfriada. O congelamento fica facilitado, quando as gotículas superesfriadas se agruparem sobre a superfície de uma partícula sólida chamada núcleo de congelamento, podendo ocorrer em temperaturas mais altas. Os núcleos de congelamento são menos abundantes na atmosfera relativamente aos núcleos de condensação e geralmente não se tornam activos até a temperatura de -10°C (ou menos). Portanto, nuvens com temperatura entre 0 e -10°C são tipicamente compostas de gotículas de água superesfriada. Entre -10°C e -20°C gotículas líquidas coexistem com cristais de gelo. UP-FCNM Daniel António Cossa Eunencio Afonso Chelengo 13 Abaixo de -20°C (a temperatura de activação de muitos núcleos de deposição) as nuvens consistem de cristais de gelo. A segunda é a propriedade de que os núcleos que formam gotículas de água são muito mais abundantes que núcleos que formam cristais de gelo, por exemplo, nas nuvens com temperaturas entre -10°C e -20°C gotículas de água superesfriada são muito mais abundantes que cristais de gelo, pois um só cristal de gelo pode estar rodeado por centenas de milhares de gotículas de água superesfriada. A pressão de vapor de saturação sobre cristais de gelo é muito menor que sobre gotículas de água superesfriada. Esta situação ocorre porque cristais de gelo são sólidos, o que significa que moléculas de água individuais no gelo são mantidas juntas mais firmemente que aquelas formando uma gotícula líquida. Portanto, é mais fácil para as moléculas de água escapar de gotículas líquidas superesfriadas. Por isso, aspressões de vapor de saturação são maiores sobre as gotículas líquidas superesfriadas que sobre os cristais de gelo. Consequentemente, quando o ar está saturado (UR=100%) em relação às gotículas líquidas, ele está supersaturado em relação aos cristais de gelo. O processo de Bergeron depende da diferença entre a pressão de saturação do vapor sobre a água e sobre o gelo. Teoria de colisão-coalescência Este processo consiste na colisão e coalescência entre gotículas de água. As nuvens são inteiramente compostas de gotículas de água líquida e precisam conter gotículas com diâmetros maiores que 20mm para que se forme precipitação. Estas gotículas maiores se formam quando núcleos de condensação "gigantes" estão presentes e quando existem partículas higroscópicas (que absorvem humidade). Estas partículas higroscópicas removem vapor d’água do ar em humidades relativas abaixo de 100%. Como essas gotículas gigantes caem rapidamente, elas colidem com as gotículas menores e mais lentas e coalescem (combinam) com elas, tornando-se cada vez maiores (Fig. 3). Após um milhão de colisões, elas estão suficientemente grandes para cair até a superfície sem se evaporar. Gotículas em nuvens com grande profundidade e humidade abundante têm mais chance de atingir o tamanho necessário. Correntes ascendentes também ajudam, porque permitem que as gotículas atravessem a nuvem várias vezes. UP-FCNM Daniel António Cossa Eunencio Afonso Chelengo 14 As gotas de chuva podem crescer até 6 mm de diâmetro, quando sua velocidade terminal for de 30km/h. Neste tamanho e velocidade, a tensão superficial da água, que a mantém inteira, é superada pela resistência imposta pelo ar, que acaba "quebrando" a gota. As pequenas gotas resultantes recomeçam a tarefa de anexar gotículas de nuvem. Gotas menores que 0,5 mm ao atingir o solo, são denominadas chuvisco e requerem em torno de dez minutos para cair de uma nuvem com base em 1000 m. Fig. 3. Processo de colisão e coalescência Gotas de chuva produzidas em nuvens quentes são usualmente menores que aquelas de nuvens frias. Granizos O granizo é um conjunto de partículas que ao entrar em contacto com o ar frio modifica seu estado passando do estado líquido para o sólido, formando pedras de gelo. É caracterizado pelo formato de esfera, pelo diâmetro que se inicia com 5mm e aumenta gradativamente, pode apresentar transparência ou cor translúcida e temperatura igual ou menor que 8ºC. O granizo só se forma num tipo de nuvem específico, chamado cumulonimbus que também respondem pela presença de trovões e relâmpagos. Entretanto, não há incidência de chuva de granizo em regiões mais frias (regiões polares) sendo mais comum nas regiões mais quentes do mundo. UP-FCNM Daniel António Cossa Eunencio Afonso Chelengo 15 Formação de granizos Os granizos se formam quando gotas de água evaporadas dos rios, mares, lagos e também da superfície terrestre chegam as nuvens cumulonimbus se deparando com uma temperatura abaixo dos -80ºC. No interior de tais nuvens, os granizos se iniciam em tamanhos pequenos que ao entrar em contacto com outros granizos se chocam e se unem formando assim uma só pedra de gelo com tamanho, massa e peso maior, permitindo que o peso da pedra de gelo seja maior que a força antigravitacional, fazendo com que a nuvem não consiga sustenta-lo, dando inicio a uma chuva de granizo. Fig. 4. Processo de formação de granizo Electricidade Atmosférica Todas as nuvens possuem um grau de electricidade. No entanto, nuvens com movimentos verticais intensos possuem cargas eléctricas suficientes para gerar campo eléctrico, onde, na maioria das vezes resulta em descargas luminosas em seu interior. Fig. 5. A distribuição das cargas eléctricas em uma tempestade atmosférica UP-FCNM Daniel António Cossa Eunencio Afonso Chelengo 16 A figura 5 mostra a distribuição de cargas no interior de uma tempestade. As magnitudes destas encontram-se aproximadamente entre 10 e 100C (Coulomb) tanto para as cargas positivas quanto para as negativas. Nota-se que a localização das cargas negativas (chamada de main charging zone) fica bem definida entre os níveis de temperatura de -10°C e -20°C. Já as cargas positivas não possuem uma região bem defina, porém, sabe-se que estão acima do nível das cargas negativas. As descargas atmosféricas (relâmpagos) sempre existiram na Terra, sendo estas definidas como descargas eléctricas que ocorrem dentro de uma nuvem, entre duas nuvens, entre uma nuvem e a atmosfera, ou entre uma nuvem e o solo (os chamados raios, que representam tipicamente 20% das descargas). Os relâmpagos podem ser verticais (que predominam na parte da frente de uma trovoada) e os horizontais (que predominam na parte de trás de uma trovoada). Eles estão sempre presentes em qualquer trovoada, aquecem localmente o ar e as temperaturas podem chegar aos 30000ºC. Esse aquecimento causa a expansão explosiva do ar ao longo da descarga eléctrica, resultando numa violenta onda de pressão, composta de compressão e diminuição de densidade, que os nossos ouvidos ouvem como um trovão. Uma trovoada típica produz três ou quatro descargas eléctricas por minuto. É importante ressaltar que a maioria dos registos de relâmpagos são observados em nuvens frias, no entanto, também são encontrados registos em nuvens quentes. Outro resultado observacional importante, de onde vem a base da maioria das teorias sobre tempestades eléctricas, é que os registos das mais intensas descargas eléctricas são acompanhados de intensa precipitação de granizo e saraiva (grandes pedras de gelo) no interior da nuvem (detectados por radar). Para grande parte destas teorias, as partículas de granizo ou saraiva que precipitam no interior da nuvem colidem com gotículas de água e cristais de gelo, gerando assim um aumento das cargas negativas na main charging zone. Entretanto, tem-se também pequenas partículas que ascendem impulsionadas pelos intensos movimentos convectivos gerando carga positiva no topo da nuvem. UP-FCNM Daniel António Cossa Eunencio Afonso Chelengo 17 As descargas eléctricas possuem papel fundamental na evolução do planeta e, principalmente, no desenvolvimento da vida na Terra, pois através da energia dissipada pelas descargas, numerosos processos químicos se desenvolveram, dando origem a diversos compostos que colaboraram enormemente para o surgimento das primeiras formas de vida. Para os seres humanos, por causa dos seus efeitos, sempre foram temidas, observadas e associadas a forças sobrenaturais, estando também intimamente ligadas à descoberta e início da utilização do fogo. UP-FCNM Daniel António Cossa Eunencio Afonso Chelengo 18 Conclusão Após a elaboração do trabalho constatou-se que: A meteorologia física dedica-se no estudo dos fenómenos que ocorrem na atmosfera sob ponto de vista da física; Os fenómenos termodinâmicos que ocorrem na atmosfera são descritos pela equação de estado e pela primeira lei da termodinâmica; O processo de formação de nuvens é um exemplo de um processo adiabático; A nuvem é um condutor eléctrico, e possui na parte superior cargas eléctricas positivas, e negativas na parte inferior. O relâmpago é um fenómeno que resulta das descargas eléctricas dentro de uma nuvem, entre duas nuvens, entre uma nuvem e a atmosfera, ou entre uma nuvem e o solo. UP-FCNM Daniel António Cossa Eunencio AfonsoChelengo 19 Bibliografia 1. GALVANI, E. & AZEVEDO, T. R. A frente polar Atlântica e as características de tempo associadas. IN: Simpósio Brasileiro de Geografia Física Aplicada, 10. Rio de Janeiro, UERJ, 2003; 2. VAREJÃO-SILVA, M.A. Meteorologia e Climatologia. INMET: Brasília, 2000; 3. https://pt.m.wikipedia.org/wiki/meteorologia-fisicauh. Acessado ao 20 de Agosto de 2015 pelas 8:31min; 4. http://www.mundoeducacao.com/geografia/granizo.htm. Acessado ao 22 de Agosto de 2015 pelas 13:49min 5. Textos de apoio de Meteorologia elaborado por dr Fernando Matias.
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