Aula 4 Atmosfera Terrestre e Movimentos Atmosféricos

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Atmosfera Terrestre e Movimentos Atmosféricos
Aula 4
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Terra, Sol e Atmosfera
 Forma do planeta
 Raio aproximado (6300 km)
 Litosfera : camada superficial composta por rochas, sendo chamada também de crosta terrestre 
 Hidrosfera: camada de água continental ou oceânica que cobre a maior parte da litosfera
Atmosfera: camada gasosa que envolve o globo terrestre
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Atmosfera terrestre
 Envelope gasoso, relativamente fino, que envolve o planeta, sendo de fundamental importância à vida na Terra
Atua como sede dos fenômenos meteorológicos e também como determinante da qualidade e quantidade da radiação solar que atinge a superfície
Camadas da atmosfera:
 Troposfera 
 Tropopausa
 Estratosfera
 Estratopausa
 Mesosfera
 Mesopausa
 Termosfera
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Troposfera
É a camada da atmosfera a partir da superfície do globo e, como tal, a única que está em contato com a mesma. 
A sua espessura média é de cerca de 11 Km a 12 Km. A espessura máxima atinge-se sobre o Equador (16 a 18 Km), e a mínima registra-se nos pólos (6 a 9 Km). O achatamento nos pólos deve-se à contração do ar provocada pelas baixas temperaturas e ao efeito da força centrífuga resultante do movimento de rotação da Terra. 
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Cont. Troposfera
Nesta camada a temperatura tende a decrescer à medida que subimos em altitude, atingindo no seu limite superior os – 60oC. Em regra, o gradiente de decréscimo é de cerca de 6,5 graus por cada quilômetro. À medida que aumenta a altitude, diminuem os gases de concentração variável (dióxido de carbono, vapor de água) e as partículas sólidas que são os principais retentores da radiação solar e, sobretudo, da radiação terrestre. 
A diminuição da temperatura deve-se ao fato de o calor proveniente da radiação terrestre ser mais facilmente transferido na parte inferior desta camada onde o ar é mais denso. 
 É na troposfera que ocorrem os fenômenos meteorológicos mais frequentes (nuvens, precipitação, trovoada, etc.). O seu limite superior é muito irregular, recebendo a denominação de Tropopausa. 
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Estratosfera
É a camada da atmosfera imediatamente a seguir à troposfera, indo desde a tropopausa, ou seja, dos 11, 12 Km de altitude (sensivelmente) até cerca dos 50 Km de altitude. 
Nesta camada, a temperatura apresenta-se constante (-60oC) até aos 20, 25 km de altitude – camada isotérmica; a partir desta altitude, a temperatura aumenta ligeiramente até aos 32 km e depois de uma forma mais rápida – camada quente –, porque esta camada aquece a partir do topo, alcançando o máximo a cerca dos 50 Km (40oC), devido à forte concentração de ozônio (O3), cujo papel principal é de funcionar como filtro protetor contra aos raios ultravioletas. Obs.: Camada que vai da Tropopausa até os 50 Km de altitude é chamada de Ozonosfera.
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Cont. Estratosfera
A estratosfera é mais espessa sobre as regiões polares e menos espessa sobre o Equador. O topo desta camada designa-se por Estratopausa. 
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Mesosfera
É a camada imediatamente acima da estratosfera, situando-se entre os 50 Km e os 80 Km de altitude. 
Do ponto de vista térmico, a mesosfera caracteriza-se pelo decréscimo da temperatura com o aumento da altitude, tendo, consequentemente, um comportamento semelhante ao da troposfera. 
O limite superior desta camada é chamado de mesopausa, onde se atingem cerca de –90º C. 
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Termosfera
Termosfera se estende da mesopausa até cerca de 500 Km a 600 Km de altitude, e cujo limite superior se denomina de termopausa.
 Do ponto de vista térmico, a Termosfera caracteriza-se pelo aumento da temperatura com a altitude devido à absorção da radiação solar (a temperatura aumenta rapidamente com a altitude até onde a densidade das moléculas é tão pequena que se movem em trajetórias aleatórias, chocando-se raramente). 
A referida absorção, aliada à reduzida densidade do ar, contribui para o aumento da carga elétrica (+ ou -) das partículas. O hidrogênio e o hélio, os gases predominantes acima dos 80 km, encontram-se, por isso, sob forma iônica, derivando deste fato o termo ionosfera para designar a camada atmosférica que abrange a parte superior da mesosfera e a termosfera. 
O maior agente de ionização da ionosfera, é o Sol, cuja radiação nas bandas de raio X, e ultravioleta, insere grande quantidade de elétrons livres no seu meio. 
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Cont. Termosfera
A temperatura média da Termosfera é de 1.500°C, mas a densidade é tão pequena que a temperatura não é sentida normalmente. A densidade de gases da ionosfera é da ordem de, apenas, um bilionésimo da densidade da atmosfera ao nível do mar. 
É a camada onde ocorrem as auroras boreais e onde orbitam os ônibus espaciais. Esta camada também protege-nos dos meteoritos e dos satélites obsoletos porque as suas temperaturas elevadas queimam quase todos os detritos que se aproximam da Terra. 
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Exosfera
É a camada mais externa da atmosfera da Terra e estende-se desde a termopausa até ao espaço exterior. Aqui, as partículas estão tão distantes que podem viajar centenas de quilômetros sem colidir umas com as outras. A exosfera é composta principalmente de hidrogênio e hélio.
Não existe um limite definido entre o espaço exterior e a atmosfera. Presume-se que esta tenha cerca de mil quilômetros de espessura, 99% da densidade está concentrada nas camadas mais inferiores e cerca 75% da massa atmosférica está numa faixa de 11 km desde a superfície. 
À medida que se vai subindo, o ar vai-se tornando cada vez mais rarefeito, perdendo sua homogeneidade e composição. 
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Composição da atmosfera terrestre
A atmosfera é uma camada relativamente fina de gases e material particulado (aerossóis) que envolve a Terra. De fato, 99% da massa da atmosfera está contida numa camada de ~0,25% do diâmetro da Terra (~32 km). 
Esta camada é essencial para a vida e o funcionamento ordenado dos processos físicos e biológicos sobre a Terra. 
A atmosfera protege os organismos da exposição a níveis arriscados de radiação ultravioleta, contém os gases necessários para os processos vitais de respiração celular e fotossíntese e fornece a água necessária para a vida. 
 
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     A composição do ar não é constante nem no tempo, nem no espaço. Contudo se removêssemos as partículas suspensas, vapor d'água e certos gases variáveis, presentes em pequenas quantidades, encontraríamos uma composição muito estável sobre a Terra, até uma altitude de ~ 80 km.
Composição do ar seco 
Composição da Atmosfera
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Principais gases do ar seco 
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 O nitrogênio e o oxigênio ocupam até 99% do volume do ar seco e limpo. A maior parte do restante 1% é ocupado pelo gás inerte argônio. 
 Embora estes elementos sejam abundantes eles tem pouca influência sobre os fenômenos do tempo. A importância de um gás ou aerossol atmosférico não está relacionado a sua abundância relativa.
	- Por exemplo, o dióxido de carbono, o vapor d'água, o ozônio e os aerossóis ocorrem em pequenas concentrações mas são importantes para os fenômenos meteorológicos ou para a vida.
 
 Embora constitua apenas 0,03% da atmosfera, o dióxido de carbono é essencial para a fotossíntese
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O dióxido de carbono por ser um eficiente absorvedor de energia radiante emitida pela Terra, ele influencia o fluxo de energia através da atmosfera, fazendo com que a baixa atmosfera retenha o calor, tornando a Terra própria à vida. 
O percentual de dióxido de carbono vem crescendo devido à queima de combustíveis fósseis tais como o carvão, petróleo e gás natural. Muito do dióxido de carbono adicional é absorvido pelas águas dos oceanos ou usado pelas plantas mas em torno de 50% permanece no ar. 
Projeções indicam que na 2ª metade do próximo século os níveis de CO2 serão o dobro do que eram no início do século 20. Embora o impacto deste crescimento seja difícil de prever, acredita-se que ele
trará um aquecimento na baixa troposfera e portanto produzirá mudanças climáticas globais. 
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O vapor d'água é um dos mais variáveis gases na atmosfera e também tem pequena participação relativa. 
Nos trópicos úmidos e quentes constitui não mais que 4% do volume da baixa atmosfera, enquanto sobre os desertos e regiões polares pode constituir uma pequena fração de 1%. Contudo, sem vapor d'água não há nuvens, chuva ou neve. Além disso, o vapor d'água também tem grande capacidade de absorção, tanto da energia radiante emitida pela Terra, como também de alguma energia solar. Portanto, junto com o CO2, o vapor d'água atua como uma manta para reter calor na baixa atmosfera. 
Como a água é a única substância que pode existir nos 3 estados (sólido, líquido e gasoso) nas temperaturas e pressões existentes normalmente sobre a Terra, suas mudanças de estado absorvem ou liberam calor latente. Desta maneira, calor absorvido em uma região é transportado por ventos para outros locais e liberado. O calor latente liberado, por sua vez, fornece a energia que alimenta tempestades ou modificações na circulação atmosférica. 
Obs.: Quando uma quantidade de calor é fornecida ou retirada de um corpo, não modifica a sua temperatura, mas produz mudança de seu estado de agregação ou mudança fase, é denominado calor latente. 
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O ozônio, a forma triatômica do oxigênio ( O3), é diferente do oxigênio que respiramos, que é diatômico (O2 ). 
Ele tem presença relativamente pequena e distribuição não uniforme, concentrando-se entre 10 e 50 km (e em quantidades bem menores, no ar poluído de cidades), com um pico em torno de 25 km. 
Sua distribuição varia também com a latitude, estação do ano, horário e padrões de tempo, podendo estar ligada a erupções vulcânicas e atividade solar. A formação do ozônio na camada entre 10-50 km é resultado de uma série de processos que envolvem a absorção de radiação solar. Moléculas de oxigênio (O2 ) são dissociadas em átomos de oxigênio após absorverem radiação solar de ondas curtas (ultravioleta). 
O ozônio é formado quando um átomo de oxigênio colide com uma molécula de oxigênio em presença de uma 3ª molécula M que permite a reação mas não é consumida no processo . A concentração do ozônio nesta camada deve-se provavelmente a dois fatores: 
 (1) a disponibilidade de energia ultravioleta e 
 (2) a densidade da atmosfera é suficiente para permitir as 
 colisões necessárias entre oxigênio molecular e oxigênio 
 atômico.
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A presença do ozônio é vital devido a sua capacidade de absorver a radiação ultravioleta do sol na reação de fotodissociação  . O átomo livre recombina-se novamente para formar outra molécula de ozônio, liberando calor. Na ausência da camada de ozônio a radiação ultravioleta seria letal para a vida. 
Desde os anos 70 tem havido contínua preocupação de que uma redução na camada de ozônio na atmosfera possa estar ocorrendo por interferência humana. Acredita-se que o maior impacto é causado por um grupo de produtos químicos conhecido por clorofluorcarbonos (CFCs). 
CFCs são usados como propelentes em 'sprays' aerossol, na produção de certos plásticos e em equipamentos de refrigeração e condicionamento de ar. Como os CFCs são praticamente inertes (não quimicamente ativos) na baixa atmosfera, uma parte deles eventualmente atinge a camada de ozônio, onde a radiação solar os separa em seus átomos constituintes. Os átomos de cloro assim liberados, através de uma série de reações acabam convertendo parte do ozônio em oxigênio. 
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A redução do ozônio aumentaria o número de casos de certos tipos de câncer de pele e afetaria negativamente colheitas e ecossistemas. 
Além de gases, a atmosfera terrestre contém pequenas partículas, líquidas e sólidas, chamadas aerossóis. Alguns aerossóis - gotículas de água e cristais de gelo - são visíveis em forma de nuvens. A maior concentração é encontrada na baixa atmosfera, próximo a sua fonte principal, a superfície da Terra. 
Eles podem originar-se de incêndios florestais, erosão do solo pelo vento, cristais de sal marinho dispersos pelas ondas que se quebram, emissões vulcânicas e de atividades agrícolas e industriais. Alguns aerossóis podem originar-se na parte superior da atmosfera, como a poeira dos meteoros que se desintegram. 
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Embora a concentração dos aerossóis seja relativamente pequena, eles participam de processos meteorológicos importantes: 
 -formação de nevoeiros, nuvens e precipitação
 -podem absorver ou refletir a radiação solar incidente, influenciando a temperatura
 -a poeira no ar contribui para um fenômeno ótico conhecido: as várias tonalidades de vermelho e laranja no nascer e pôr-do-sol. 
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