aula 04 Atmosfera

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Atmosfera
Universidade do Estado da Bahia- UNEB
Campus XXIV – Xique-Xique
Xique-Xique – BA, julho de 2016
Prof. Ossifleres Damasceno
E-mail: Ossifleres@yahoo.com.br ou osdamasceno@uneb.br
FORMAÇÃO DA ATMOSFERA
 No primeiro estágio de resfriamento da superfície da
Terra, originou-se uma crosta sólida cheia de
rachaduras, por onde eram expelidos materiais
incandescentes.
 A intensa atividade vulcânica resultante fez aumentar
a quantidade de gases (como hidrogênio, amônia,
metano) e vapor d'água nessa atmosfera recém-
formada.
 Com o surgimento de organismos vivos e, sobretudo,
com a realização da fotossíntese (processo pelo qual
certas células vegetais produzem oxigênio), houve uma
transformação da atmosfera, que aos poucos foi se
enriquecendo de oxigênio, até atingir o teor atual.
 Há alguns milhões de anos, ela entrou em equilíbrio,
que se mantém, embora exista a possibilidade de
ocorrerem fenômenos capazes de alterá-lo.
A atividade vulcânica hoje é reduzida, se comparada a
épocas anteriores, o que não significa que esses
gigantes poderosos não possam despertar. Em 1980, o
vulcão Saint-Helens , inativo desde 1858, entrou em
erupção e descarregou na atmosfera, a grandes
altitudes, uma nuvem de gás e cinzas que alcançou a
Europa. (Na manhã do dia 18 de maio de 1980, o monte Santa Helena, no
estado norte-americano de Washington, explodiu com uma potência
equivalente a 20 mil bombas de Hiroshima). http://www.dw.com/pt/1980-
erup%C3%A7%C3%A3o-vulc%C3%A2nica-do-monte-santa-helena/a-324993.
Acontecimentos como esse podem romper o complexo
e delicado equilíbrio químico da atmosfera, produzindo
variações na temperatura e modificando a quantidade e
distribuição de chuvas. Além disso, a ação do homem
contribui para essas alterações.
FORMAÇÃO DA ATMOSFERA
FORMAÇÃO DA ATMOSFERA
Indústrias consomem grande quantidade de
combustíveis anualmente, que, ao serem
queimados, poluem o ar com fumaça e gases
tóxicos.
Calcula-se que o nível de dióxido de carbono
aumentou em 15% só no século passado,
causando uma elevação (pequena, mas sensível)
na temperatura média terrestre. Essas alterações
podem contribuir para intensificar as atividades
elétricas naturais na atmosfera.
ATMOSFERA - FUNÇÃO E CONSTITUIÇÃO
 A atmosfera exerce um papel fundamental na
manutenção da temperatura, e da vida naTerra. Ao
nível do mar, é constituída de 78% de nitrogênio,
21% de oxigênio e apenas 1% de outros gases
(argônio, xenônio, neônio, gás carbônico, etc.), além
de poeira.
 Se não existisse a atmosfera, não haveria animais
nem plantas. Como sabemos que O oxigênio é
indispensável para a existência da vida na Terra.
Todas as características do mundo, tal como o
percebemos, e o próprio ambiente terrestre,
dependem essencialmente do ar. Sem a atmosfera,
não haveria vento, nuvens ou chuva. Não existiria o
fogo, pois toda combustão resulta da união do
oxigênio com as substâncias que queimam. Não
existiria o som, pois o que chamamos de som é a
vibração das moléculas de ar contra o tímpano. Sem
ar, enfim, as plantas não poderiam nascer e crescer.
ATMOSFERA - ESCUDO PROTETOR
Além de suas demais propriedades, a
atmosfera serve de imenso escudo que protege
a Terra da violência dos raios solares,
absorvendo as radiações de ondas curtas mais
perniciosas. À noite, funciona como teto de
vidro de uma gigantesca estufa, conservando o
calor do dia e impedindo que ele se perca todo
no espaço.
No espaço há muitos fragmentos de astros que
se desintegram, e constantemente os planetas
são atingidos por esses fragmentos, a
atmosfera é responsável por não deixar que
eles cheguem até a superfície.
COMPOSIÇÃO DO AR
O gás de maior percentual, nitrogênio, tem importantes
funções para os seres vivos. Compostos de nitrogênio
no solo são fundamentais para o crescimento de plantas
e, portanto, para toda a cadeia biológica. A fixação do
nitrogênio no solo se dá por diferentes processos:
atmosférico (raios quebram moléculas de nitrogênio
que formam óxidos com o oxigênio e estes formam
nitratos com água da chuva que os leva para o solo),
industrial (os fertilizantes produzidos artificialmente)
e biológico (certos tipos de bactérias). Outros tipos de
bactérias convertem os nitratos em nitrogênio, gás
retornando-o para a atmosfera. É o chamado ciclo do
nitrogênio.
O oxigênio é trocado naturalmente pelos
processos biológicos de respiração e
fotossíntese. Na respiração, moléculas
orgânicas como glicose e outras são
oxidadas, produzindo dióxido de carbono,
água e liberando energia para o
metabolismo.
COMPOSIÇÃO DO AR
 Gás - % em vol
 Argônio (Ar)0,93
 Criptônio (Kr)0,0001
 Dióxido de carbono (CO2)0,036
 Hélio (He)0,0005
 Hidrogênio (H2)0,00005
 Neônio (Ne)0,0018
 Nitrogênio (N2)78,08
 Metano (CH4)0,00017
 Óxido nitroso (N2O)0,00003
 Oxigênio (O2)20,95
 Ozônio (O3)0,000004
 Xenônio (Xe)0,000001
 O dióxido de carbono é introduzido na
atmosfera pelos processos de respiração,
queima de combustíveis e processos
industriais humanos.
 Metano é introduzido na atmosfera por
animais como gado, insetos como cupins,
culturas de arroz, aterros para lixo,
mineração, extração de petróleo, etc.
 Óxido nitroso é introduzido na atmosfera
pela queima de combustíveis fósseis e
biomassas, por processos de fertilização de
solos.
 O ozônio existe naturalmente na estratosfera pela
ação da luz solar (combinação do oxigênio molecular
(O2) com o oxigênio atômico (O). A atividade
industrial humana produz ozônio na superfície
(resultado da ação da luz solar sobre alguns poluentes
emitidos).
 O vapor d'água não consta na tabela pois ela se refere
ao ar seco, mas é um importante componente. A
proporção é variável, dependendo do local e outras
condições. Pode chegar até cerca de 4%. O vapor
d'água redistribui calor através da troca latente e
permite a formação de nuvens e, por consequência,
das chuvas.
EFEITO ESTUFA
 O efeito estufa é bastante análogo ao objeto que lhe
dá o nome, isto é, alguns gases presentes na
atmosfera têm a propriedade de reter e reenviar o
calor refletido pela superfície, de forma similar aos
vidros de uma estufa para cultivo de plantas.
 É um fenômeno que ocorre naturalmente e, em
princípio, não deveria ser nocivo. Pelo contrário.
Sem o efeito estufa, a temperatura média da
Terra seria algo perto de -20ºC, o que certamente
inviabilizaria a existência de vida. O que causa
preocupação é o aumento do efeito estufa provocado
pelo aumento da concentração de certos gases
devido à atividade humana.
 Segundo especialistas, os principais responsáveis
pelo aumento do efeito estufa são: dióxido de
carbono (aumento da concentração 30% em 150
anos), metano (140%), óxido nitroso (11%) e
compostos de cloro-flúor-carbono (sem
referência anterior, pois foi introduzido com uso de
sistemas de refrigeração). São gases resultantes de
atividades industriais, agrícolas, transportes,
mineração e outras.
 Acordos e compromissos internacionais têm sido
colocados para reduzir a emissão desses gases.
Mas é algo um tanto difícil. Depende de esforços
tecnológicos e certamente de mudanças de hábitos
de consumo. Alguns pesquisadores estimam que a
temperatura média da Terra aumentou de 0,3 a
0,6ºC nos últimos 100 anos em razão do aumento
da concentração desses gases. E preveem um
aumento de 1 a 3ºC para os próximos 100 anos.
EFEITO ESTUFA
CAMADA DE OZÔNIO
Em volta da Terra há uma frágil camada de um
gás chamado ozônio (O3), que protege animais,
plantas e seres humanos dos raios ultravioleta
emitidos pelo Sol. Na superfície terrestre, o
ozônio contribui para agravar a poluição do ar
das cidades e a chuva ácida. Mas, nas alturas da
estratosfera (entre 25 e 30 km acima da
superfície), é um filtro a favorda vida. Sem ele,
os raios ultravioleta poderiam aniquilar todas as
formas de vida no planeta.
 Os efeitos da radiação ultravioleta na superfície são
perigosos e alguns de consequências imprevisíveis.
Exemplos: câncer de pele, enfraquecimento do
sistema imunológico, catarata, redução da população
de fitoplânctons na água do mar, etc.
 Acordos internacionais foram estabelecidos para a
redução gradual do uso do CFC e parece que estão
em andamento. Refrigeradores atuais não fazem
mais uso de CFC.
 Curiosidade: o Dia Internacional para a
Preservação da Camada de Ozônio é comemorado em
16 de setembro.
CAMADA DE OZÔNIO
TROPOSFERA
É a camada que esta mais diretamente
relacionada com o homem, esta camada tem
início no solo, até aproximadamente 16 km
de altitude. É na troposfera que ocorrem os
fenômenos atmosféricos, o calor, os ventos e
as chuvas. A temperatura média que varia
de 20°C na parte inferior a 60°C negativos na
parte superior. É nessa camada que se
concentram os poluentes, acontecem os
fenômenos de precipitação - como a chuva,
neve, ventos, calor - onde circulam os balões
tripulados e aviões a jato.
Nesta camada a temperatura tende a
decrescer à medida que subimos em altitude.
Em regra, o gradiente de decréscimo é de
cerca de 6,5 graus por cada quilómetro. É na
troposfera que ocorrem os fenómenos
meteorológicos mais frequentes, sendo esta a
camada mais quente devido ao fato de estar
em contacto com a superfície terrestre.
O seu limite superior é muito irregular,
recebendo a denominação de tropopausa.
TROPOSFERA
 Sua altura atinge: 07 a 09 km nos pólos; 
 13 a 15 km nas latitudes temperadas; 
 17 a 19 km no equador; 
Ocorre na troposfera a totalidade dos 
fenômenos meteorológicos, devido a: 
 alta porcentagem de vapor d’água; 
 presença dos núcleos de condensação, também 
conhecidos como núcleos higroscópicos; 
 aquecimento e resfriamento por radiação;
 É mais alta no verão do que no inverno e também 
sobre centros de alta pressão do que sobre centros 
de baixa pressão. A sua característica principal é a 
variação vertical da temperatura, também chamado 
"gradiente térmico". 
TROPOSFERA
ESTRATOSFERA
Situa-se entre os 12Km a 50Km
É aqui que está a camada de ozônio.
Nesta camada a temperatura aumenta de
-60ºC a 0ºC. Este aumento deve-se à
interação química e térmica entre a
radiação solar e os gases aí existentes.
As radiações absorvidas são as
ultravioletas (6,6 a 9,9 x10-19 J).
A zona limite chama-se estratopausa.
Aqui a temperatura mantém-se constante.
Também chegam até a estratosfera os balões
meteorológicos, os aviões supersônicos e as
nuvens geradas por explosões atômicas. É
também na estratosfera que ocorre o efeito
estufa, que é um fenômeno que resulta no
aquecimento da atmosfera do Planeta,
intensificado pela emissão de certos gases
para a atmosfera, como o dióxido de carbono
(CO2), produzido na queima de combustíveis
fósseis (carvão, petróleo e gás natural) e por
queimadas. O assunto tem merecido atenção
da comunidade científica mundial pelos
reflexos e consequências resultantes na vida
de todos nós.
ESTRATOSFERA
A DIFUSÃO mais acentuada da radiação
solar acontece nessa camada. A luz de maior
difusão é a azul daí vem a tonalidade
azulada do céu. Seu topo se estende entre 60
a 70 km acima da superfície.
Característica: ausência de fenômenos
meteorológicos, e a difusão mais significativa
da radiação solar. Dentro dela, entre 25 Km
e 50 Km acima da superfície, se forma a
OZONOSFERA que tem a função de
absorver os RAIOS ULTRAVIOLETAS (UV).
ESTRATOSFERA
MESOSFERA
É a camada intermediária, estende-se até
aproximadamente 85 km de altura. O ar é
mais rarefeito que na camada anterior,
composto principalmente por ozônio e vapor
de sódio.
O topo da mesosfera fica a 80 km do solo. É
muito fria, com temperaturas abaixo de
100ºC negativos. A parte inferior é mais
quente porque absorve calor da estratosfera.
IONOSFERA/TERMOSFERA
 (íons + sfera ): fica acima de 80 km de
altitude, composta por moléculas ionizadas,
isto é, carregadas elétricamente, é nesta
camada que as ondas de rádio são refletidas
de volta para a Terra. Na ionosfera ocorrem
alguns fenômenos, como por exemplo, a
aurora polar , que é visível nas regiões
polares e a desintegração dos meteoros
provenientes do espaço, é o que nós
observamos como estrelas cadentes.
Seu topo se estende entre 400 a 500 Km
acima da superfície. É uma camada
eletrizada, boa condutora de eletricidade. É
também retransmissora de ondas de rádio.
O topo da termosfera fica a cerca de 450 km
acima da Terra. É a camada mais quente,
uma vez que as raras moléculas de ar
absorvem a radiação do Sol. As
temperaturas no topo chegam a 2.000ºC.
Sua ionização é maior durante o dia devido
ao efeito da radiação solar.
IONOSFERA/TERMOSFERA
 Apresenta carga positiva em contraste com a
carga negativa da superfície terrestre; compõe-
se de três subcamadas:
D - até 90 Km- menor ionização, surge só
durante o dia; nos limites superiores desta
camada surgem nuvens especiais:
"Noctilucentes", sobre latitudes temperadas
quando é noite na superfície.
E - entre 90 a 150 Km – nuvens "Noctilucentes"
surgem nos níveis inferiores; estrelas cadentes (
trilha de meteoros); ionização bem maior
durante o dia.
F – até cerca de 500 Km é a mais ionizada de
todas.
IONOSFERA/TERMOSFERA
EXOSFERA
É a camada mais externa, começa após uns
500 km e continua até se confundir com o
espaço interplanetário. Nesta camada, a
densidade gasosa é ínfima, não se registrando
fenômenos assinaláveis, a não ser a existência
de dois cinturões de partículas (Cinturões de
Van-Hallen). O primeiro a 4000 km, e o
segundo a 20.000 km de altitude.
A camada superior da atmosfera fica a mais ou
menos 900 km acima da Terra. O ar é muito
rarefeito e as moléculas de gás "escapam"
constantemente para o espaço. Por isso é
chamada de exosfera (parte externa da
atmosfera).
Mudança gradativa da substância terrestre em
espaço interplanetário, sem limite definido. É
tão ionizada quanto a ionosfera: supõe-se que
sua altura atinja 1.000Km.
Não exerce a filtragem da radiação solar
devido à pouca densidade de suas partículas.
Ar muito rarefeito.
EXOSFERA
RADIAÇÃO SOLAR - De toda a fabulosa
quantidade de energia radiante que o Sol emite para o
espaço em todas as direções, a Terra recebe apenas
uma pequena parcela, que será a geradora de todos os
fenômenos que ocorrem em sua atmosfera. Essa
energia emanada pelo Sol recebe o nome de
RADIAÇÃO SOLAR, e se propaga sob a forma de
ondas eletromagnéticas, constituindo-se quase
exclusivamente por ondas curtas.
A energia solar atinge a atmosfera superior numa
quantidade mais ou menos constante de
aproximadamente 1,94 caloria por centímetro
quadrado em cada minuto. A essa razão dá-se o nome
de CONSTANTE SOLAR.
RADIAÇÃO SOLAR 
Processos de filtragem da Radiação Solar – Existem
basicamente três processos pelos quais passa a radiação solar
que atinge a atmosfera terrestre. São eles:
1) ABSORÇÃO – as formas de energia mais penetrantes e
perigosas à vida chocam-se com os átomos da atmosfera e
ionizam-se, sendo absorvidos. A absorção inicia-se na
Ionosfera, prossegue pela Estratosfera, onde a absorção da
radiação ultravioleta pelas moléculas de oxigênio geram a
Camada de Ozônio, terminando na primeira camada, a
Troposfera, com a absorção da radiação infravermelha pelo
vapor d’água dos níveis mais baixos, e por outros elementos
presentes no ar, como o Dióxido de Carbono e as impurezas. A
absorção dessa radiação é fundamental para manter a
temperatura do planeta compatível com a vida.
RADIAÇÃO SOLAR 
2) DIFUSÃO –Quando a luz passa por um meio cujas partículas
possuem diâmetro menor que o comprimento de onda da própria
luz, esta se espalha em várias direções. É a DIFUSÃO. A cor de
mais fácil difusão é o azul, razão da cor azulada do céu. A difusão
depende da presença de partículas em suspensão, logo, à medida
que se vai afastando da superfície, vai-se reduzindo a difusão. O céu
vai-se tornando azul profundo, depois violeta, depois negro, quando
não há mais difusão da luz, de 80 a 100 km acima da superfície.
3) REFLEXÃO – Através desse processo, parte da radiação solar
que incide sobre uma superfície retorna diretamente ao espaço. A
relação entre a quantidade de energia luminosa refletida por uma
superfície e a energia que nela incide recebe o nome de ALBEDO.
Assim, o Albedo será tanto maior quanto mais claras, lisas e
brilhantes forem as superfícies em que a luz incide.
O Albedo médio da Terra é 0,35, isto é, a Terra reflete para o espaço
35% da energia luminosa que incide sobre ela.
Filtragem seletiva da Radiação Solar
O total da energia solar (100%) que atinge o topo
da atmosfera terrestre recebe o seguinte tratamento
seletivo:
 18% - são absorvidos pelos componentes
atmosféricos;
 15% - são difundidos através das partículas em
suspensão;
 25% - são refletidos pelos topos das nuvens;
 42% - alcançam a superfície da Terra,
encarregando-se de aquecê-la durante o dia.
Equilibrando a temperatura na Terra
Dos 42% de radiação solar que atingem a superfície da Terra:
 18% - são absorvidos pelo oxigênio molecular,
impurezas, vapor d’água e pelas nuvens;
 14% - são emitidos para a atmosfera;
 8% - retornam diretamente para o espaço;
 2% - ficam retidos na superfície terrestre.
O equilíbrio entre a Radiação Solar (recebida durante o dia) e 
a Radiação Terrestre (devolvida à noite), além do 
aquecimento diferenciado nas diversas latitudes do globo e 
dos deslocamentos do ar do Equador para os pólos e vice-
versa, permitem uma melhor distribuição das temperaturas 
sobre a superfície, ocasionando o Equilíbrio Térmico da 
Atmosfera.
Fatores que influenciam a absorção da Radiação 
Solar
A energia radiante, quando absorvida por uma substância, é
geralmente convertida em calor sensível e se traduz pelo
aquecimento. A absorção da radiação depende de:
• Ângulo de incidência – quanto menor o ângulo de
incidência, maior a energia absorvida.
• Cor da substância – cores mais escuras absorvem mais
radiação, cores mais claras refletem mais.
• Natureza da substância – superfícies sólidas se aquecem e
se resfriam mais rapidamente que as líquidas.
CALOR E TEMPERATURA
CALOR – É a forma de energia que se origina do 
movimento molecular de um corpo. Naturalmente, quanto 
maior o movimento o movimento das moléculas de um 
corpo, maior a sua temperatura, e vice-versa.
TEMPERATURA – É o estado de aquecimento de um 
corpo.
TERMÔMETRO – Instrumento utilizado na avaliação do
grau de aquecimento dos corpos, através da variação do
volume de determinadas substâncias. Quando o termômetro
possui um gráfico em que se registram as temperaturas, ele é
chamado de termógrafo.
ESCALAS TERMOMÉTRICAS
Apesar de diferentes entre si, as escalas termométricas são
fixas entre dois limites bem definidos: o do gelo em fusão e da
água em ebulição. As principais escalas utilizadas são: CELSIUS,
FHRENHEIT e KELVIN, que possuem as seguintes
correspondências:
Fusão (da água) Ebulição (da água)
Celsius ........................... 0 .................................. 100
Fahrenheit ....................... 32 .................................. 212
Kelvin .............................273 .................................. 373
5770 kelvin = 5497 graus Celsius 15.000.000 oK =15. 600° C
ESCALAS TERMOMÉTRICAS
A escala Kelvin possui três valores básicos de 
referência: 
0ºK – “zero absoluto”, valor no qual cessa totalmente 
o movimento molecular;
273ºK – temperatura de fusão da água;
373ºK – temperatura de ebulição da água.
CALOR ESPECÍFICO
É a quantidade de calor necessária para
aumentar em 1ºC a temperatura de 1 grama de
uma substância qualquer. No caso particular da
água, recebe o nome de caloria e corresponde à
quantidade de calor necessária para elevar a
temperatura de 1 grama de água pura, sob
pressão padrão ao nível do mar, de 14,5 para
15,5ºC.
De modo geral, o calor específico de uma
substância é maior no estado sólido que no
líquido.
Processos de propagação de calor
CONDUÇÃO – Transferência de calor molécula a
molécula, sem a mudança de posição relativa das
mesmas. É comum aos sólidos, e destes, os metais são
os melhores condutores. Os líquidos e os gases são
péssimos condutores.
RADIAÇÃO – Transferência de calor através da
conversão da energia térmica em radiação
eletromagnética e a reconversão dessa radiação em
calor, pelo corpo sobre o qual tenha incidido a referida
radiação. É o caso do aquecimento da Terra pela
radiação solar.
Distribuição do calor
Em meteorologia ocorrem dois processos
fundamentais de distribuição de calor:
CONVECÇÃO – Movimento vertical das
moléculas através de correntes ascendentes e
descendentes;
ADVECÇÃO – Ocorre com o movimento
horizontal dos fluidos. Normalmente, quando o ar é
aquecido, ele ascende, por convecção; uma parcela
de ar mais frio vem, por advecção, ocupar o lugar
do ar que ascendeu.