355_METEOROLOGIA_E_CLIMATOLOGIA_VD2_Mar_2006

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METEOROLOGIA E CLIMATOLOGIA
Mário Adelmo Varejão-Silva
Versão digital 2 – Recife, 2006
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6. Formação de gotas d'água e de cristais de gelo na atmosfera.
6.1 - Nucleação homogênea.
Se o ar fosse completamente isento de impurezas, a formação de um simples aglomerado
de moléculas d'água (êmbrio) deveria acontecer por colisão seguida da aglomeração de molécu-
las. Esse processo é referido na literatura como nucleação homogênea.
Levando-se em conta a baixa concentração do vapor d'água em relação aos demais constituintes
do ar, a ocorrência de nucleação homogênea é pouco provável, mesmo em ambientes controlados, com
umidade relativa bastante superior a 100%. Experiências feitas em câmaras, usando ar filtrado, mostraram
que foi necessária uma sobre-saturação de 400% para que ocorresse condensação em torno de íons nega-
tivos e de 600% em torno de íons positivos (Peixoto, 1970).
Outro aspecto que torna improvável a nucleação homogênea em condições naturais é que
a aglutinação de poucas moléculas não permitiria o desenvolvimento de forças coercitivas sufici-
entes para mantê-las agregadas. Assim, as moléculas mais externas tenderiam a se libertar rapi-
damente do êmbrio, o que exclui a possibilidade de tais agregados moleculares se formarem len-
tamente. O surgimento de um êmbrio estável (cujas moléculas não voltassem à fase gasosa), por
colisão seguida de aglutinação de um grande número de moléculas, teria de ser praticamente
instantâneo, o que é virtualmente impossível de ocorrer na atmosfera.
Segundo Byers (1965), mesmo sob uma sobre-saturação de 200%, à temperatura de 0oC,
por exemplo, um êmbrio somente se manteria estável se seu raio ultrapasse 0,00173µ, o que si-
gnifica que deveria possuir 714 moléculas. A probabilidade de que tantas moléculas se choquem
simultaneamente e se aglutinem é diminuta. Sob umidade da ordem de 400%, para formar um
êmbrio estável com 0,00087µ de raio, àquela temperatura, seriam requeridas 89 moléculas agluti-
nadas, o que ainda é pouco provável. É evidente que na atmosfera, onde não ocorrem tais condi-
ções de supersaturação, a formação de um êmbrio por nucleação homogênea está descartada.
6.2 - Nucleação heterogênea.
Diz-se que há nucleação heterogênea quando a condensação (ou a sublimação) do vapor
d'água se processa na superfície de partículas não hídricas, solúveis ou não, naturalmente pre-
sentes no ar. Tais partículas são genericamente conhecidas como núcleos de condensação ou de
sublimação, conforme originem êmbrios líquidos ou sólidos (gelo). Os núcleos de condensação
podem originar gotículas d'água a temperaturas superiores ou inferiores a 0oC (gotas sobrefundi-
das). Na alta troposfera é comum a existência de gotas d'água sobrefundidas a temperatura tão
baixa quanto –10, ou mesmo –40oC.
Na atmosfera existem inúmeros tipos de partículas em suspensão, oriundas do oceano, do
próprio solo, de erupções vulcânicas, de meteoritos etc. e, evidentemente, da combustão e de
outras atividades humanas (poluição). Quando o processo de condensação (ou de sublimação) se
inicia na superfície dessas partículas, costuma-se dizer que elas se tornaram ativas.
Algumas das partículas encontradas na atmosfera são genericamente conhecidas como
núcleos de Aitken; têm raios compreendidos entre 0,01 e 0,1µ e se tornam ativas em condições