Interações ATMOSFERA

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Interações da Energia 
com a Atmosfera
Radiação Solar e Radiação Terrestre
 Energia Solar que atravessa a atmosfera e é 
refletida de diferentes formas pela superfície 
terrestre e detectável somente durante o dia 
 Superfície visível do sol com temperatura 
aprox. 6000 K, energia c.o. gama
 
 99% da radiação está entre 0.2 - 5.6um
 80% - 0.4 - 1.5um (visível e IR 
refletido, atmosfera é transparente 
 Radiação máxima ocorre em 0.48um 
 Mais de 50% da radiação solar que atravessa 
a atmosfera pode ser absorvida em diferentes 
graus
Terrestre
 Energia emitida da terra e atmosfera, 
detectável no dia e a noite 
 Temperatura ambiente da Terra, aprox. 
300K 
 Essencialmente toda energia radiada no 
IR Termal possui comprimentos de 
onda entre 4 – 25 um 
 A máxima emissão ocorre em 9.7 um 
 
radiação terrestre - radiação de comprimentos de onda longo 
radiação solar - radiação de comprimentos de onda curto
Solar
Radiação Terrestre
Interações Energia-Matéria na Atmosfera
 A atmosfera afeta a velocidade da radiação, o 
comprimento de onda, sua intensidade e a distribuição 
espectral.
 A Radiação EM muda sua direção devido a refração.
 Interações REM – ATM
 Refração
 Dispersão
 Absorção
 Reflectância
Refração
 Muda percurso da luz quando passa 
de um meio para outro
 Ocorre pela mudança de densidade 
alterando a velocidade de 
propagração
Índice de Refração (n) – medida de 
densidade ótica de uma substância
 Refração descrita pela lei de Snell
 Para uma freqüência de luz 
inicial (sem alteração de 
velocidade), o produto de n e o 
sen entre o raio e um linha 
normal para a interface, é 
constante
n=
c
cn
onde c – velocidade da luz no vácuo
 cn
 
– veloc. da luz em uma substância
n = Sempre maior que 1 n1sin 1=n2sin 2
Dispersão
 Dispersão é um processo que ocorre 
em todas a direções 
 Agentes de dispersão importantes 
incluem: moléculas gasosas 
(oxigênio, nitrogênio), partículas em 
suspensão (aerosóis), nuvens
 Differs from reflection in that the 
direction is unpredictable
Tipos de dispersão
 Rayleigh
 Mie
 Não-seletiva
Dispersão Rayleigh
 Causada principalmente por 
moléculas de oxigênio e nitrogênio 
 diâmetros menores 0.1 do 
comprimento de onda
 Ocorre mais, acima de altitudes 
maiores que 4.5 km
 
 Altamente seletivo sobretudo, em que 
a dispersão é inversamente 
proporcional a quarta potência do 
comprimento de onda
 UV em 0.3um é disperso 16x mais 
que o vermelho 0.6um 
 Azul 0.4um é disperso 5x que o 
vermelho
Dispersão Mie
 Ocorre quando as partículas na atmosfera possuem 
diâmetro entre 0.1 a 10 vezes o comprimento de onda 
considerado
 Causado por vapor de água, partículas de fumaça, 
vulcânicas, cristais e evaparoração dos oceanos
 
 Ocorre mais em altitudes abaixo de 4.5km da atmosfera
 Depende da distribuição, concentração e tamanho de 
partículas
Dispersão Não-Seletiva
 Ocorre quando a atmosfera baixa, contém um número 
suficiente de aerosóis supensos
 diâmetros 10 x maior que comprimento de onda
 Agentes causadores: água e cristais de gelo, nuvens e 
fumaças
 Dispersão é Independente do comp. de onda (próximo UV, 
visível, IR próximo)
 Cristais de gelo dispersam igualmente todos os 
comprimentos de onda do visível
Absorção
 Energia radiante é absorvida e convertida em outras formas de 
energia
 Ocorre na atmosfera ou sobre a superfície
 Banda de Absorção – amplitude de comprimento de ondas (ou 
freqüências) em que a REM radiante é absorvida pela substância
Água, dióxido de carbono, oxigênio, ozônio, óxido nitroso
 Efeito cumulativo da absorção podem causar atmosferas 
fechadas completamente em certas regiões.
 Outras regiões, a atmosfera é transparente
Janela Atmosférica – porções do EEM que transmitem 
energia radiante efetivamente
Absorção
 Quando combinados a absorção e a dispersão na 
atmosfera, determina-se coeficiente de extinção
 Transmissão é inversamente relacionada coeficiente de 
extinção
 Certos wavelengths são mais afetados pela absorção que 
pela dispersão
Reflectância
 Reflectância tem duas características fundamentais 
 Tipos de superfícies refletoras
Reflexão Especular – processo em que a radiação incidente e 
refletida apresentam igual ângulo em relação a normal da 
superfície; as superfícies são suaves (baixa rugozidade) ao 
comprimento de onda; não altera velocidade de propagação 
ou comprimento de onda.
Reflexão Difusa – ocorre quando radiação incidente é dispersa 
em diferentes direções; superfícies rugosas para os 
comprimentos de onda incidentes; não altera velocidade e 
comprimento de onda.