Introdução às Ciências Atmosféricas - Aula2 d

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Energia:
O Aquecimento da Terra e da Atmosfera
Leonardo F. Peres
leonardo.peres@igeo.ufrj.br
METEOROLOGIA GERAL
Roteiro
1. Estações do Ano
1. Estações do Ano
�Por que a Terra possui as 
diferentes estações do ano?
1. Estações do Ano
� A Terra gira completamente em torno do sol 
num caminho (órbita) elíptico ao longo de 365 
dias (um ano).
� A Terra gira em torno do seu próprio eixo em 
24 horas (um dia).
� A distância média da Terra para o Sol é de 150 
milhões de km.
� Por causa da órbita da Terra ser uma elipse ao 
invés de um círculo, a distância efetiva da 
Terra para o Sol varia ao longo do ano.
1. Estações do Ano
� A Terra se torna mais próxima do Sol em 
Janeiro (147 milhões de km) ao contrário do 
que ela faz em Julho (152 milhões de km).
Periélio - Ponto da órbita de 
um planeta mais próximo da 
estrela em torno da qual está
ocorrendo a translação
Afélio -Ponto da órbita de um 
planeta mais afastado da 
estrela em torno da qual está
ocorrendo a translação
1. Estações do Ano
� Mais perto do Sol em Janeiro.
� Mais longe do Sol em Julho
� Q. Quando que deveria ser o verão?
� No Hemisfério Norte (H.N.) o inverno ocorre 
em Janeiro quando estamos mais perto do Sol 
e o verão ocorre em Julho quando estamos 
mais distante. 
� Se a proximidade do sol fosse a causa 
principal das estações, então, de fato, Janeiro 
seria mais quente do que Julho. No entanto, 
proximidade do sol é apenas uma pequena 
parte da história.
1. Estações do Ano
� As nossas estações do ano são 
reguladas pela quantidade de energia 
solar recebida pela superfície da Terra e 
esta quantidade é determinada por 2 
fatores principais?:
� Pelo ângulo no qual a luz do sol atinge a 
superfície
� Por quanto tempo o sol brilha em uma 
determinada latitude (horas de luz num dia)
1. Estações do Ano
� A energia solar que atinge a superfície da terra 
perpendicularmente é muito mais intensa do que a 
energia que a atinge em um determinado ângulo.
� Perpendicular – A energia é distribuída sobre uma 
pequena área.
� Fora da Perpendicular - A energia é distribuída sobre 
uma área maior.
1. Estações do Ano
�Quanto mais os raios de sol se afastam 
da perpendicular mais atmosfera eles tem 
que penetrar e neste caso haverá mais 
atenuação (espalhamento e absorção).
1. Estações do Ano
�Quantidade de tempo que o Sol brilha 
a cada dia.
� Longas horas de luz solar significa que 
mais energia solar está disponível.
� Numa dada localidade, mais energia 
solar alcança a superfície terrestre num 
dia claro e longo do que num dia que 
está claro mas é muito curto. 
1. Estações do Ano
� Por que há variações no tempo de 
exposição? Porque os dias de verão têm 
mais horas de luz do que os dias de 
inverno?
� Ângulo do eixo da Terra durante sua órbita 
ao redor do Sol
� O eixo de rotação é inclinado de 23,5° da 
vertical
1. Estações do Ano
� Eixo de rotação é inclinado de 23,5° da 
vertical
1. Estações do Ano
� O Hemisfério Sul está mais voltado para o Sol e, 
consequentemente, recebendo mais radiação do Sol 
em Dezembro (verão no H.S.) e está menos voltado 
para o Sol recebendo menos radiação em Junho 
(inverno no H.S.)
1. Estações do Ano
� 21 de junho
� Dia mais longo do ano no H.N.
� Sol na direção (perpendicular ao) do Trópico de Câncer 
(23,5°N)
� Início do verão no H.N. (solstício de verão)
� Início do inverno no H.S. (solstício de inverno)
� Se estivermos a 23,5°N o Sol ao meio dia estará
perpendicular à superfície
� No H.N. os dias terão mais do que 12 horas de luz; quanto 
mais ao norte, maior o comprimento do dia. A partir do 
Círculo Ártico (66,5°N) temos 24 horas de luz
� No H.S. os dias terão menos do que 12 horas de luz; quanto 
mais ao sul; menor o comprimento do dia. A partir de 66,5°S 
(Círculo Antártico) temos 24 horas sem luz
1. Estações do Ano
� 21 de junho
1. Estações do Ano
� 21 de junho
� O sol da meia noite. Estas fotos do sol foram tiradas 
no norte do Alasca no final de Junho, antes, durante e 
depois da meia noite
1. Estações do Ano
� Se há mais horas de luz no verão quanto maior a 
latitude, por que não é mais quente nas latitudes 
altas?
1. Estações do Ano
� Se há mais horas de luz no verão quanto maior a 
latitude, por que não é mais quente nas latitudes 
altas?
1. Estações do Ano
� 22 de setembro
� O sol está incidindo diretamente na direção (perpendicular ao) do 
equador.
� Os dias e as noites têm o mesmo comprimento em todas as 
latitudes (12h).
� Equinócio de outono no H.N.
� Equinócio de primavera no H.S.
� No H.N. as horas do dia com luz vão diminuindo e no H.S. vão 
aumentando.
1. Estações do Ano
� 21 de dezembro
� Dia mais curto do ano no H.N.
� Sol na direção (perpendicular ao) do Trópico de Capricórnio 
(23,5°S)
� Início do inverno no H.N. (solstício de inverno)
� Início do verão no H.S. (solstício de verão)
� Se estivermos a 23,5°S o Sol ao meio dia estará
perpendicular à superfície
� No H.S. os dias terão mais do que 12 horas de luz; quanto 
mais ao sul, maior o comprimento do dia. A partir do Círculo 
Antártico (66,5°S) temos 24 horas de luz
� No H.N. os dias terão menos do que 12 horas de luz; quanto 
mais ao norte; menor o comprimento do dia. A partir de 
66,5°N (Círculo Ártico) temos 24 horas sem luz
1. Estações do Ano
� 21 de dezembro
1. Estações do Ano
�20 de março
�Equinócio de primavera no H.N.
�Equinócio de outono no H.S.
�No H.N. as horas do dia com luz vão 
aumentando e no H.S. vão diminuindo.
1. Estações do Ano
1. Estações do Ano
� http://profhorn.meteor.wisc.edu/wxwise/radiation/sunplot6.html
� http://apollo.lsc.vsc.edu/classes/met130/notes/chapter3/44_Sea
sons/44.html
1. Estações do Ano
� A inclinação da Terra causa uma variação temporal no 
comprimento do dia e na intensidade de luz solar que alcança a 
superfície.
� Altas latitudes tendem a perder mais energia para o espaço a 
cada ano do que elas recebem do sol, enquanto que baixas 
latitudes tendem a ganhar mais energia durante o curso de 
uma ano do que perdem.
� Há um imbalanço latitudinal de energia 
1. Estações do Ano
� Apenas nas latitudes médias, perto dos 37º, a quantidade de 
energia recebida a cada ano equilibra a quantidade perdida
� Existe um déficit de energia nas regiões polares. Isto implica 
em aquecimento ou resfriamento? As regiões polares estão 
ficando mais frias?
� Existe um excedente de energia as regiões equatoriais. Isto 
implica em aquecimento ou resfriamento? As regiões 
equatoriais estão ficando mais quentes?
1. Estações do Ano
� Portanto há um transporte de energia (calor) das regiões 
equatoriais para as regiões polares
� Como este calor é transportado?
� Correntes oceânicas
� Ventos na atmosfera
� Essas circulações são extremamente importantes para o tempo 
e o clima
1. Estações do Ano
� A Terra está mais perto do sol em janeiro do 
que em julho.
� Esta diferença na distância é da ordem de 
apenas 3%, a energia que atinge o topo da 
atmosfera terrestre é apenas 7% maior em 
janeiro do que em julho.
� Este fato pode nos levar a crer que o verão 
no H.S. é mais quente que no H.N.?
1. Estações do Ano
� No H.S. 81% da sua superfície é água, 
comparada aos 61% no H.N. 
� A energia adicional devido a proximidade do Sol, é
absorvida por grandes corpos d’água. Isto conserva 
as temperaturas médias do verão (janeiro) no H.S.
menores do que as temperaturas de verão (julho) no 
H.N.
� Por causa da grande capacidade calorífica (calor 
específico) da água, ela também tende a manter o 
inverno no H.S. mais quente do que poderíamos 
esperar.
1. Estações do Ano
� Variações Sazonais Locais
� A Figura mostra a variaçãoda posição do sol nas 
latitudes médias no H.N. durante o curso de um ano.
� Note que, durante o inverno, o sol nasce em sudeste 
e se põe no sudoeste. Durante o verão, ele nasce em 
nordeste, alcança a posição maior no céu ao meio-
dia, e se põe em noroeste.
1. Estações do Ano
� Variações Sazonais Locais
� Claramente, objetos com face sul receberão mais luz 
solar durante um ano do que aqueles com face 
voltada para norte.
� Este fato se torna mais claro em escarpas ou terras 
montanhosas.
1. Estações do Ano
� Variações Sazonais Locais
� Colinas com face voltada para sul recebem mais o 
brilho solar (H.N.) e, consequentemente, se tornam 
mais quentes do que as parcialmente protegidas 
colinas com face voltada para o norte.
� Altas temperaturas normalmente significam maiores 
índices de evaporação e condições de solo um pouco 
mais áridas.
� As vertentes montanhosas com face sul são 
normalmente mais quentes e áridas quando 
comparadas com vertentes norte (no H.N.)
1. Estações do Ano
� Variações Sazonais Locais
� Em muitas áreas uma vegetação dispersa cresce nas 
vertentes com face sul, enquanto que uma vegetação 
densa cresce no frescor, da úmida face norte da 
colina
� Produtores de vinho plantam nas vertentes com face 
sul, pois as uvas que crescem nestas áreas mais 
quentes e áridas produzem um vinho melhor
� Nas montanhas, a neve normalmente permanece no 
solo por um tempo muito maior nas faces norte das 
vertentes do que nas faces sul, mais quentes. Por 
esta razão, corridas de esqui são realizadas nas 
faces norte.
1. Estações do Ano
� Variações Sazonais Locais
� O planejamento de uma casa pode ser importante na 
redução de custos de aquecimento e de resfriamento.
� O desenho, a orientação e a paisagem da casa 
podem ajudar a encurtar as demandas por 
eletricidade, assim como de gás natural e 
combustíveis fósseis.