Ciências Atmosféricas - 2º Lista de Exercícios

Prévia do material em texto

Ciências Atmosféricas – 2º Lista de Exercícios 
1. O que é o modelo do corpo negro? 
 Modelo no qual a ideia era realizar os cálculos apenas da radiação 
produzida pela agitação térmica do corpo. 
 Para este fim é conveniente considerar um CORPO IDEAL, chamado 
CORPO NEGRO. 
 Esse CORPO IDEAL deveria absorver toda a radiação que chegava até 
ele, não podendo refleti-la. Dessa forma o corpo teria de ser totalmente negro. 
 
2. Quais são as características de um CORPO NEGRO hipotético? 
o Absorvedor perfeito; 
o Emissor perfeito; 
o A radiação que emite não depende da sua constituição e forma; 
o A radiação é ISOTRÓPICA (não depende da direção); 
o Apresenta uma intensidade máxima de emissão para um 
comprimento de onda bem definido, o qual depende da sua 
temperatura e 
o A intensidade da sua emissão tende para zero para 
comprimentos de onda pequenos e também para comprimentos 
de onda grande. 
 
3. A que comprimento de onda o corpo humano emite radiação térmica 
máxima? A que tipo de radiação do espectro eletromagnético 
corresponde? Qual o significado físico do seu resultado? 
 Lei do deslocamento de Wien: 
 Compr. de onda máximo = (36,5+273)*2,897756E10-3 = 9,36E10-3 = 9,4μm. 
 Isso corresponde a radiação na faixa do infravermelho que não é visível 
a olho nu. 
 
4. Por que o céu é azul? Porque o por do sol é vermelho (alaranjado)? 
 Quando a luz passa através de um prisma, seu espectro é dividido em 
sete cores monocromáticas, assim surge o arco íris. A atmosfera faz o mesmo 
papel do prisma, atuando onde os raios solares colidem com as moléculas de 
água, ar e poeira que são responsáveis pela dispersão do comprimento de 
onda azul da luz. 
 Devido ao seu pequeno tamanho e estrutura, as minúsculas moléculas 
presentes na atmosfera difundem melhor as ondas com os menores 
comprimentos de onda, tais como o azul e violeta. 
 Durante todo o dia a luz azul (menor comprimento de onda) é dispersada 
cerda de dez vezes mais que a luz vermelha (maior comprimento de onda). 
 A luz azul tem uma frequência que é muito próxima da frequência de 
ressonância dos átomos, ao contrário da luz vermelha. Por isso, a luz azul 
movimenta os elétrons na camada atômica da molécula com muito mais 
facilidade que a vermelha. Isso provoca um ligeiro atraso na luz azul que é re-
emitida em todas as direções. 
 
 Curiosidade – Quando o céu esta com cerração, névoa ou poluição há 
partículas de tamanho grande que dispersam igualmente todos os 
comprimentos de onda, logo o céu tende a ficar mais branco, devido a 
associação das cores monocromática. 
 
 Quando o sol esta no horizonte a luz leva um caminho muito maior 
através da atmosfera para chegar aos nossos olhos do que quanto esta sobre 
nossas cabeças. A luz azul nesse caminho foi dispersa quase integralmente, a 
atmosfera atua como um filtro, e muito pouco da luz azul chega ate nossos 
olhos, enquanto que a vermelha que é apenas transmitida nos alcança mais 
facilmente. 
 Além disso, o vermelho e o laranja tornam-se muito mais vividos no 
crepúsculo quando há poeira ou fumaça (presença de compostos nitrogenados 
na atmosfera). Isso ocorre porque as partículas de poeira sao bem maiores que 
as outras, presentes na atmosfera, provocando dispersão com a luz de 
comprimento de onda próximas, no caso o vermelho e laranja. 
 
 Curiosidade – as nuvens são brancas porque existem gotículas de 
tamanhos muito maiores que o comprimento de onda da luz ocorrendo 
dispersão generalizada em todo o espectro visível e iguais quantidades de azul 
verde e vermelho unem-se fazendo com que a luz branca seja dispersa. 
5. Explique o EFEITO ESTUFA NATURAL. 
 Fenômeno que ocorre quando uma parte da radiação infravermelha 
emitida pela superfície terrestre é obabsorvida por determinados gases 
presentes na atmosfera. 
 É responsável por manter a temperatura média global da superfície da 
Terra em torno de 15ºC, caso contrário a temperatura seria de -18ºC. 
A. A radiação solar atravessa a atmosfera. A maior parte da radiação é 
absorvida pela superfície terrestre; 
B. Alguma parte da radiação solar é refletida pela Terra para atmosfera, 
de volta ao espaço. 
C. Parte da radiação infravermelha é refletida pela superfície da Terra, 
mas não volta ao espaço porque é refletida outra vez e absorvida 
pela camada de gases de estufa que envolve o planta. O EFEITO é o 
aquecimento da superfície terrestre e da atmosfera. 
 
6. Explique os PROCESSOS de: 
 
a. Formação de NUVENS DE TEMPESTADES 
 
 As nuvens se formam a partir da condensação do vapor d’água existente 
na atmosfera, formando gotículas de água ou partículas de gelo. 
 Para qeu essa condensação ocorra são necessários os chamados 
NÚCLEOS DE CONDENSAÇÃO: aerossóis, poeiras que iram fornecer a 
aglutinação destas gotículas de água ou partículas de gelo. 
 Os Cúmulos Nimbos ou Nuvens de Tempestades distinguem-se das 
outras formas de nuvens pelo seu tamanho, por sua grande extensão vertical e 
por apresentarem fortes correntes verticais de ar. 
 Possuem a base entre 700 e 1500 metros, com topo chegando a 24 e 35 
quilômetros de altura, sendo a média entre 9 e 12 quilômetros. 
 São formadas por gotas d’água, cristais de gelo, gotas superesfriadas, 
flocos de neve e granizo. 
 As nuvens de tempestades podem ser classificadas em dois tipos: 
 Isoladas – também conhecidas como locais ou convectivas e 
 Em grupo – formando tempestades organizadas. Sendo mais intensas, 
causando além de relâmpagos, intensos ventos e granizo. 
 O PROCESSO DE FORMAÇÂO de nuvens de tempestades na 
atmosfera depende de muitos fatores, entre eles: 
o Temperatura e umidade do ar; 
o Grau de instabilidade da atmosfera, o qual está relacionado com a 
temperatura e altura (quanto mais rápido diminuir a temperatura com a 
altura, mas instável será a atmosfera. 
Observação: A atmosfera é instável quanto a diminuição da temperatura com a 
altura for igual ou maior que 6ºC/Km. 
o Aquecimento solar – aumenta a evaporação; 
o Características do relevo – quando os ventos horizontais são barrados 
numa montanha são forçados a subir. Se o ar que se elevar resfriar até 
atingir a temperatura de orvalho, poderá condensar e formar uma nuvem 
orográfica. 
o Presença de sistemas frontais – o encontro entre massas de ar de 
diferentes temperaturas e umidade, faz com que o ar quente ascenda 
acima do ar frio, que por ser mais denso tende a ficar mais próximo a 
superfície. A medida que o ar quente vai subindo vai se resfriando, 
desde que seja suficientemente úmido, o ar quente condensa e vai 
formar cúmulos e posterior cúmulos nimbus. Os estágios das nuvens de 
tempestades são: Cumulus -> Maturidade -> Dissipativo. 
 
b. Eletrificação das nuvens 
 Ainda não é completamente conhecido como as nuvens de tempestades 
se tornam carregadas, mas, em parte, isso se deve ao fato da estrutura elétrica 
de uma nuvem de tempestade ser bastante complexa, sendo resultado de 
processos MACROFÍSICOS, que atuam em escalas de quilômetros e 
processos MICROFÍSICOS, que atuam em escalas de centímetros ou metros, 
ambas ocorrendo simultaneamente dentro da nuvem. 
 Como resultado desse processo cargas intensas são produzidas no 
interior da nuvem com voltagem típicas de centenas de Coloumbs (1C = 1ª/s), 
dando origem a relâmpagos. 
 
c. Formação de RELÂMPAGOS 
 Um relâmpago é uma corrente elétrica muito intensa que ocorre na 
atmosfera com típica duração de meio segundo e típica trajetória com 
comprimento de 5-10 Km. 
 Ele é consequência do rápido movimento de elétron de um lugar para 
outro. 
 Os elétrons movem-se tão rápido que eles fazem o ar ao seu redor 
iluminar-seem um clarão, e aquecer-se, resultando em um som (trovão). 
 Dentro das tempestades, diferentes partículas de gelo tornam-se 
carregadas através de colisões (processo microfísico). 
 Estas partículas tendem a se separar sobre a influência de correntes de 
ar ascendentes e descendentes e da gravidade (processo macrofísico) de tal 
modo que a parte superior da nuvem adquire uma carga líquida positiva e a 
parte inferior uma carga liquida negativa. 
 A separação de carga produz em enorme campo elétrico tanto dentro da 
nuvem como entre a nuvem e o solo. Quando esse campo quebra a rigidez 
dielétrica do ar, um relâmpago tem início. 
 
7. Quais são os tipos de relâmpagos e suas características? 
Existem dois tipos de relâmpagos: 
RELÂMPAGOS NA NUVEM – origina-se dentro das nuvens 
cumulonimbus, normalmente na região onde gotículas de água transformam-se 
em gelo, e propagam-se dentro da nuvem (RELÂMPAGOS INTRANUVENS), 
fora da nuvem (RELÂMPAGOS NUVEM-NUVEM) ou numa direção qualquer 
no ar (DESCARGA PARA O AR) e 
RELÂMPAGO DE SOLO – são relativamente raros e ocorrem do topo de 
montanhas ou estruturas altas, ou ainda podem ser gerados artificialmente por 
foguetes lançados em direção as tempestades. 
 
8. Qual a influência dos relâmpagos na atmosfera? 
 Acredita-se que os relâmpagos tem um largo efeito sobre o meio 
ambiente. Eles provavelmente estavam presentes durante o surgimento da vida 
na Terra, e podem mesmo ter participado na geração das moléculas as quais 
deram origem a vida. 
 Provocam incêndios participando, com isso, na composição de equilíbrio 
das árvores e plantas; 
 Modificam as características da atmosfera ao redor das regiões onde 
ocorrem. Eles quebram as moléculas do ar, as quais se recombinam e 
produzem novos elementos. Estes novos elementos mudam o equilíbrio 
químico da atmosfera, afetando a concentração de importantes elementos 
como, por exemplo, aumento das concentrações de ozônio e óxidos de 
nitrogênio. Ao ocorrerem, os relâmpagos, por meio da quebra das moléculas de 
nitrogênio e do oxigênio criam átomos destes elementos. A união de átomos de 
nitrogênio com de oxigênio produz o óxido de nitrogênio (NO). O NO é então 
levado ao solo pelas chuvas, fertilizando-os. Cada relâmpago produz em torno 
de um quilograma de NO. Cerca de cem milhões de toneladas de NO são 
levados ao solo anualmente nesta forma. 
 Durante a permanência na atmosfera, por outro lado, o NO produzido 
pelos relâmpagos, pode alterar a concentração de ozônio por meio de reações 
químicas. 
 Estimativas da contribuição dos relâmpagos à concentração total de 
ozônio na atmosfera indicam que deve ser pequena em nível global, porém 
podendo ser significativa em regiões tropicais.