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Atmosfera

Atmosfera é um corpo de gás que cerca qualquer planeta ou estrela , e que exerce pressão sobre este . A pressão da atmosfera é a força produzida pelo peso do ar que está acima.

A ATMOSFERA TERRESTRE

A Atmosfera terrestre é uma camada de ar que possui cerca de 700 km de espessura.

Até uma altura de 25 km, os componentes dessa camada podem ser classificados em dois grupos. O primeiro grupo, chamado ar seco, é constituído de nitrogênio, oxigênio e uma minúscula quantidade de hidrogênio e gases nobres (hélio, neônio, argônio, xenônio e criptônio).

O segundo grupo de componentes do ar é composto por variados gases: vapor d'água, dióxido de carbono e outros gases de procedência industrial.

Variam também as quantidades de líquidos, como as gotas de água e sólidos, como cristais de gelo que, em conjunto, constituem as nuvens. Também podem haver partículas sólidas procedentes das combustões produtoras de fumaças, areia trazida dos desertos pelo vento e pequenos cristais desprendidos do mar.

A ATMOSFERA

A atmosfera é dividida em algumas regiões esféricas com base na maneira pela qual a temperatura varia com a altitude. A camada mais baixa é a troposfera, a seguir vem a estratosfera, a mesosfera e a termosfera. Além de fornecer ar, a atmosfera terrestre age como barreira contra a radiação iônica e como receptor do calor solar.O esquema a seguir mostra as camadas da atmosfera.

Um grupo de pesquisadores, ao fazer observações na estratosfera sobre a região ártica, constatou quantidades de ácido nítrico capazes de retirar nitrogênio de outras substâncias.Esse processo libera outros compostos que destroem a camada de ozônio. O estudo foi liderado pela Universidade do Colorado.

Zonas da Atmosfera ou Camadas da Atmosfera

A pressão do ar diminui à medida que se sobe às camadas superiores da atmosfera e vai caindo seu conteúdo de oxigênio, cuja densidade é maior que a do nitrogênio.

A TROPOSFERA: A troposfera contém o ar que respiramos e é onde se produz a chuva e a neve.
A ESTRATOSFERA:
A estratosfera fica a cerca de 50 km de altura e é nela que se encontra a camada de ozônio.
A MESOSFERA:
A mesosfera contém uma camada de pó procedente da destruição de meteoritos.
A TERMOSFERA:
A Termosfera é a zona onde se destrói a maioria dos meteoritos que entram na atmosfera terrestre.
A EXOSFERA:
A exosfera é onde se produzem as belíssimas auroras boreais.

A temperatura varia irregularmente entre as camadas da atmosfera e a pressão diminui de maneira contínua com o aumento da altitude.

CAMADA DE OZÔNIO

O ozônio, situado a uma altura entre 25 e 30 km de altitude, protege contra a ação nociva dos raios ultravioleta, deixando passar apenas uma pequena parte deles, que se mostra benéfica.

O esquema da camada de ozônio Veja como está o buraco da camada de ozônio na Antártida.

As radiações eletromagnéticas são o veículo utilizado pelo sol para transportar a energia para nosso planeta. O sol não envia apenas as duas radiaçòes mais úteis, a infravermelha e a visível, mas também uma mistura de radiações, algumas delas nocivas à vida. A energia do sol é parcialmente absorvida e refeltida pela atmosfera pois, se ela chegasse totalmente à superfície do planeta, não existiria vida na Terra.

Como se forma a Camada de Ozônio?

O oxigênio molecular das altas camadas atmosféricas é atacado pelos raios ultravioletas procedentes do Sol e divide-se em oxigênio atômico.Um átomo de oxigênio pode se unir a uma molécula de oxigênio para formar o ozônio. Em condições normais, o equilíbrio entre as quantidades de oxigênio e ozônio e a intensidade das radiaçòes mantém-se perfeito.

RADIAÇÃO ULTRAVIOLETA

A radiação ultravioleta pode ser separada em três partes: a radiação UV-A, que se estende desde 320 a 400 nanômetros (nm); a radiação UV-B, que vai de 280-320 nm; e a radiação UV-C, que vai de 280 a comprimentos de onda ainda menores. O UV-C é totalmente absorvido na atmosfera terrestre, e por isto não é de maior importância para medidas feitas da superfície da Terra.

O UV-A é importante, porque não é absorvido pela atmosfera, a não ser por espalhamento nas moléculas e partículas, e porque tem efeitos sobre a pele humana.

A radiação UV mais importante, sem dúvida, é a UV-B. Esta radiação é absorvida na atmosfera pelo ozônio, na estratosfera. A pequena quantidade que passa pela atmosfera e atinge a superfície é muito importante, porque excessos desta radiação causam câncer de pele, e são a grande preocupação dos médicos dermatologistas.

Como a camada de ozônio está ainda diminuindo, e vai continuar assim por mais algumas décadas, acredita-se que o UV-B vai aumentar sua intensidade no futuro. É por isto que as medidas de UV-B, em diversas situações e em vários sítios, é considerada tão importante. Já existe tecnologia adequada para se medir o UV-B.

Instrumento que mede a radiação UV-B em vários canais importantes do espectro, permite estudos da camada de ozônio e do Buraco na camada de ozônio, e da radiação UV-B.

Um dos objetivos do estudo é divulgar o índice de UV-B, que é um número sem dimensões que visa definir quantitativamente se o sol está forte ou fraco. É um número de 0 a 16. No inverno, em S.Paulo, por exemplo, o índice é da ordem de 5, e no verão da ordem de 12.

DESTRUIÇÃO DA CAMADA DE OZÔNIO

Com o uso frequente de clorofluorcarbonos. conhecidos como CFCs, aos poucos a camada de ozônio vai sendo destruída. Isso faz aumentar a radiação ultravioleta que chega à superfície da Terra. Os CFCs são usados como gás de refrigeração, desodorantes, inseticidas, etc.

O CFC sobe lentamente para as zonas superiores além da camada de ozônio, onde, por ação dos raios ultravioleta, rompe-se, desprendendo clor. Esse cloro, mais denso que o ar daquelas alturas, cai e, ao passar pela camada de ozônio, reage com ele produzindo óxidos de cloro e oxigênio, que posteriormente se decompõem.

OUTROS gases que destroem a camada de ozônio são o tetracloreto de carbono, utilizado como solvente e o metilclorofórmio, também solvente, usado na produção de cola e etiquetadores.

Fonte: geocities.yahoo.com.br

Atmosfera

Os raios ocorrem na atmosfera e isso sugere que ela possui algo elétrico. Longe de ser uma camada homogênea e compacta, a atmosfera está em permanente modificação. Suas classificações levam em conta vários fatores, como temperatura e constituição de íons. A natureza dos raios está intimamente relacionada com esta última classificação.

Uma capa protetora

Desde épocas muito remotas, os homens se dão conta da presença do ar. Inicialmente, nele residiam figuras de divindades, como os deuses dos ventos, das tempestades, dos relâmpagos, etc. Com o progresso do conhecimento científico, as características reais desse oceano invisível foram se tornando mais claras.

Sabe-se hoje que o ar é uma mistura de diversos gases e que circunda nosso planeta como uma camada que atinge algumas centenas de quilômetros de espessura.

Essa camada, mais densa nas proximidades do solo e mais rarefeita à medida que se ganha altura, é conhecida com o nome de atmosfera. Sem a atmosfera, certamente a Terra seria um planeta privado de vida como a conhecemos apresentando o mesmo aspecto desolado da Lua.

A atmosfera desempenha várias e importantes funções: protege o planeta das radiações nocivas dos raios solares e de outros vindos do espaço, absorve e detém parte do calor irradiado pelo Sol, provoca a desintegração de alguns meteoritos que atingem a Terra, redistribui, através da chuva, a água evaporada dos mares, além de conter o oxigênio e outros gases indispensáveis à vida.

Composição

A análise de uma amostra de ar colhida ao nível do mar acusa, em média, a seguinte composição percentual, após eliminar-se a umidade: nitrogênio (N2) - 78,084%, oxigênio (O2) - 20,948%, argônio (Ar) - 0,934%, gás carbônico (CO2) - 0,031%, neônio (Ne) - 0,001818%, hélio (He) - 0,000524%, metano (Ch2) - 0,0002%, kriptônio (Kr) - 0,000114%, hidrogênio (h2) - 0,00005%, xenônio (Xe) - 0,0000087%.

Também há traços de óxidos de nitrogênio (NO, NO2 e N2O), monóxido de carbono (CO), ozônio (O3), amônia (Nh2), dióxido de enxofre (SO2) e sulfeto de hidrogênio (h2S). Os gases que constituem a atmosfera também sofrem o efeito da atração da gravidade e por isso pressionam a superfície do solo, ocasionando a pressão atmosférica.

Classificação da Atmosfera

A atmosfera terrestre divide-se em camadas que podem ser classificadas quanto à temperatura e quanto à quantidade de íons.

Quanto à temperatura, a atmosfera divide-se em quatro camadas: troposfera, estratosfera, mesosfera e termosfera. A troposfera, camada mais próxima à superfície da Terra, possui espessura variável entre 8 e 16 quilômetros. Ela contém cerca de 90% de toda a massa de gases que compõem a atmosfera, além de quase todo o vapor d'água. Ali se formam as nuvens, ventos, chuvas, etc. Portanto, os relâmpagos ocorrem nesta camada. A presença de correntes de ar frias e quentes justifica sua denominação (tropos significa movimento em grego).

Essas correntes provocam fortes variações na temperatura da troposfera. Os gases que compõem esta camada não absorvem as ondas de calor do Sol. Estas são absorvidas pela crosta terrestre que se aquece e transfere calor para a troposfera. Portanto com o aumento da altitude sua temperatura diminui. Na estratosfera o ar é bastante rarefeito e composto basicamente de ozônio, gás que absorve radiações nocivas aos organismos vivos.

Ela alcança altitudes de mais ou menos 50 quilômetros. Sua temperatura aumenta com a altitude e seu valor médio fica em torno de 270 K (-3 0C). Na terceira camada, chamada de camada intermediária ou mesosfera, a temperatura volta a diminuir com a altitude e seu valor médio é de 180 K (-93 0C). Ela alcança altitudes de cerca de 80 quilômetros. O ar, na mesosfera, é mais rarefeito que na camada anterior e é composto essencialmente de ozônio e vapor de sódio. A quarta e última camada é a termosfera. Seu limite é até onde a densidade gasosa seja tão baixa a ponto de se confundir com o espaço interplanetário.

Quanto aos íons, a atmosfera foi dividida em atmosfera inferior, média atmosfera e atmosfera superior. A atmosfera inferior e a média atmosfera possuem pouca concentração de íons e por isso são camadas fracamente condutoras. A superfície terrestre também interfere na concentração de íons por causa dos ventos, temperatura, quantidade de vapor d'água, etc. Há uma camada onde tal influência é maior, que vai do solo até uns poucos metros de altura (podendo alcançar 3 quilômetros), chamada de camada planetária.

A presença desses íons prejudica consideravelmente as medidas elétricas feitas nesta camada. A atmosfera superior possui alta concentração de íons positivos e negativos, além de muitos elétrons livres.

Predominam quatro formas de produção de íons na atmosfera: através de colisões de partículas neutras, de raios cósmicos, por decaimento de partículas radioativas no solo e por fotoionização. As três primeiras são responsáveis pela produção de íons na atmosfera inferior e na média atmosfera enquanto que a última é típica da atmosfera superior.

Formação da atmosfera

No primeiro estágio de resfriamento da superfície da Terra, originou-se uma crosta sólida cheia de rachaduras, por onde eram expelidos materiais incandescentes.

A intensa atividade vulcânica resultante fez aumentar a quantidade de gases (como hidrogênio, amônia, metano) e vapor d'água nessa atmosfera recém-formada.

Com o surgimento de organismos vivos e, sobretudo, com a realização da fotossíntese (processo pelo qual certas células vegetais produzem oxigênio), houve uma transformação da atmosfera, que aos poucos foi se enriquecendo de oxigênio, até atingir o teor atual. Há alguns milhões de anos, ela entrou em equilíbrio, que se mantém, embora exista a possibilidade de ocorrerem fenômenos capazes de alterá-lo.

A atividade vulcânica hoje é reduzida, se comparada a épocas anteriores, o que não significa que esses gigantes poderosos não possam despertar. Em 1980, o vulcão Saint-Helens , inativo desde 1858, entrou em erupção e descarregou na atmosfera, a grandes altitudes, uma nuvem de gás e cinzas que alcançou a Europa.

Acontecimentos como esse podem romper o complexo e delicado equilíbrio químico da atmosfera, produzindo variações na temperatura e modificando a quantidade e distribuição de chuvas.

Além disso, a ação do homem contribui para essas alterações. Indústrias consomem grande quantidade de combustíveis anualmente, que, ao serem queimados, poluem o ar com fumaça e gases tóxicos. Calcula-se que o nível de dióxido de carbono aumentou em 15% só no século passado, causando uma elevação (pequena, mas sensível) na temperatura média terrestre. Essas alterações podem contribuir para intensificar as atividades elétricas naturais na atmosfera.

Fonte: www.ufpa.br

Atmosfera

A atmosfera é uma fina camada de ar que tem entre 100 e 200 km de espessura e que funciona como uma capa gasosa da Terra. Sem a atmosfera, não haveria vida na Terra e o planeta seria bem diferente. A mudança na composição do ar atmosférico promovida pela atividade humana também tem impacto na evolução do planeta e da vida em sua superfície.

A poluição atmosférica terá grande impacto no futuro do planeta, o que já se observa hoje em relação ao passado, como o aquecimento global e a destruição da camada de ozônio. Paradoxalmente, a poluição do ar promove crepúsculos mais coloridos.

A grosso modo temos a troposfera, que corresponde à camada alaranjada, e a estratosfera, a camada branca.

Evangelista Torriceli, no século XVII, foi o primeiro a comparar a atmosfera com os oceanos. Quando descobriu a pressão atmosférica, resultado do peso da camada de ar que recobre o planeta, Torricelli visualizou que na superfície da planeta estamos no fundo de um oceano de ar exatamente como um peixe em grandes profundezas está no fundo de um oceano de água.

Para entender essa camada de ar que encobre o nosso planeta, a atmosfera é dividida em quatro camadas, como uma cebola. As divisões são apenas uma forma de estudar a atmosfera - não são visíveis, na prática. No entanto, quando passamos a estudar a camada de ar que recobre o planeta observa-se que em cada faixa de altitude a atmosfera tem um comportamento físico diferente, especialmente no que tange à temperatura.

Portanto, dizemos que a atmosfera tem quatro camadas: troposfera, estratosfera, mesoesfera e exosfera.

Atmosfera

A atmosfera é formada principalmente por moléculas dos gases nitrogênio (78%) e oxigênio (21%). Muitos outros gases, como o gás carbônico e o vapor dágua, compõem o 1% restante. A mistura de todos esses gases é o que chamamos de ar. A atmosfera nada mais é do que a região ao redor da Terra ocupada pelas moléculas que compõem o ar. Na imagem, as camadas superiores da atmosfera aparecem como uma fina linha azul. Comparativamente, a atmosfera é muito fina, pois tem cerca de 100 km enquanto planeta possui cerca de 6.400 km de raio.

Fonte: www.silverioortiz.kit.net

Atmosfera

Mesopausa

A mesopausa é a região da atmosfera que determina o limite entre uma atmosfera com massa molecular constante de outra onde predomina a difusão molecular.

Termosfera

Na termosfera situada entre 80/85 Km até mais de 640 Km, a temperatura aumenta com a altitude e está localizada acima da mesopausa, sua temperatura aumenta com a altitude rápida e monotonicamente até onde a densidade das moléculas é tão pequena e se movem em trajetórias aleatórias tal, que raramente se chocam.

Regiões atmosféricas segundo a distribuição iônica

Além das camadas citadas, e em conjunto a si, existem regiões atmosféricas distribuídas segundo a ionização, nestas ocorrem diversos fenômenos físicos e químicos que interferem em todo o Planeta.

Ionosfera

A Ionosfera é uma região eletrizada da atmosfera da Terra situada em altidutes de aproximadamente a partir de 50 Km, e presume-se até milhares de quilômetros. Ela consiste de íons e de elétrons livres produzidos pelas influências ionizantes da radiação solar e de partículas cósmicas e solares energéticas incidentes.

A ionosfera está sujeita a acentuadas variações geográficas e temporais. Ela exerce um profundo efeito sobre as características das ondas de rádio propagadas dentro, ou através dela.

As camadas ou regiões iônicas da ionosfera são:

Camada D: A mais próxima ao solo, fica entre os 50 e 80 km, é a que absorve a maior quantidade de energia eletromagnética.
Camada E:
Acima da camada D, embaixo das camadas F1 e F2, sua altitude média é entre os 80 e os 100-140km. Semelhante à camada D.
Camada E Esporádica:
Esta camada tem a particularidade de ficar mais ativa quanto mais perpendiculares são os raios solares que incidem sobre si.
Camada F1:
A camada F1 está acima da camada E e abaixo da camada F2 ~100-140 até ~200 Km. Existe durante os horários diurnos.
Camada F2:
A mais alta das camadas ionosfericas a camada F2, está entre os 200 e 400km de altitude. Acima da F1, E, e D respectivamente. É o principal meio de reflexão ionosferico.

Exosfera

A Exosfera fica acima da ionosfera onde a atmosfera na divisa com o espaço exterior.

Ozonosfera

A Ozonosfera é onde fica a camada de ozônio, de aproximadamente 10 a 50 km de altitude onde ozônio da estratosfera é abundante. Note que até mesmo dentro desta região, ozônio é um componente raro. É esta camada que protege os seres vivos da Terra contra a ação dos raios ultra-violeta.

Magnetosfera

A Magnetosfera de um astro é a região definida pela interação do plasma estelar (Sol) magnetizado com a atmosfera magnetizada desse astro (Terra) em que os processos eletrodinâmicos são basicamente comandados pelo campo magnético intrínseco do planeta e sua interação com a estrela. Sua morfologia, em uma visão simples, pode ser vista como uma bolha comprimida na parte frontal ao fluxo estelar incidente no astro e distendida no sentido do afastamento desse fluxo.

A magnetosfera terrestre apresenta a parte frontal a aproximadamente 10 raios terrestres, uma espessura de 30-50 raios terrestres e uma cauda que se alonga a mais de 100 raios terrestres. Mesmo um astro sem campo magnético pode apresentar uma magnetosfera induzida, que é consequência das correntes elétricas sustentadas pela ionosfera existente.

Cinturão de radiação

Cinturões de radiação ou cinturões de Van Allen são regiões quase toroidais em torno do equador magnético, a distância de 2 a 6 raios terrestres, preenchidas de partículas energéticas mas de baixa densidade volumétrica.

Há um cinturão externo, produzido por partículas do plasma solar e terrestre que se aproximam da Terra ao longo desse equador, e um cinturão interno, produzido pela incidência de partículas de mais alta energia dos raios cósmicos. Populando essas regiões, os prótons e os elétrons apresentam-se com distribuições características distintas.

Temperatura média e pressão

A temperatura média da atmosfera à superfície de terra é 14 °C. A Pressão atmosférica é o resultado direto do peso exercido pela atração gravitacional da Terra sobre a camada de ar que a envolve, variando conforme o momento climático, a hora, o local e a altitude. Cerca de 50% do total da massa atmosférica está até 5 km de altitude. A pressão atmosférica ao nível do mar, é aproximadamente 101.3 quilopascais.

Densidade e massa

A densidade do ar ao nível do mar é aproximadamente 1.2 quilogramas por metro cúbico. Esta densidade diminui a maiores altitudes à mesma taxa da diminuição da pressão. A massa total da atmosfera é aproximadamente 5.1 × 1018 kg, uma fração minúscula da massa total da terra.

A Evolução da atmosfera da Terra

Podemos compreender razoavelmente a história da atmosfera da Terra até há um bilhão anos. Regredindo no tempo, somente especulamos, pois, é uma área ainda em constante pesquisa.

Atmosfera moderna ou, terceira atmosfera, esta denominação é para distinguir a composição química atual das duas composições anteriores.

Primeira Atmosfera

A primeira atmosfera, era principalmente hélio e hidrogênio. O calor provindo da crosta terrestre ainda em forma de plasma, e o sol a dissiparam.

Segunda atmosfera

A aproximadamente 3.5 bilhões anos atrás, a superfície do planeta tinha esfriado o suficiente para formar uma crosta endurecida, povoando-a com vulcões que liberaram vapor de água, dióxido de carbono, e amoníaco. Desta forma, surgiu a "segunda atmosfera", que era formada principalmente de dióxido de carbono e vapor de água, amônia, metano, óxido de enxofre.

Nesta segunda atmosfera quase não havia oxignio livre, era aproximadamente 100 vezes mais densa do que a atmosfera atual. Acredita-se que o efeito estufa, causado por altos níveis de dióxido de carbono, impediu a Terra de congelar. Durante os próximos bilhões anos, devido ao resfriamento, o vapor de água condensou para precipitar chuva e formar oceanos, que começaram a dissolver o dióxido de carbono. Seriam absorvidos 50% do dióxido de carbono nos oceanos.

Desta forma houve o favorecimento do surgimento de moléculas de cadeia longa de carbono. Ao passar do tempo e com a recombinação das cadeias de carbono se iniciou o processo de formação dos ácidos nucléicos primordiais, assim, acredita-se, iniciou um processo de fotossíntese que evoluiu para a vida, e começou a converter dióxido de carbono em oxigênio.

Ao passar do tempo, o carbono em excesso foi fixado em combustíveis fósseis, pedras sedimentares (notavelmente pedra calcária), e conchas animais. Estando o oxigênio livre na atmosfera reagindo com o amoníaco, foi liberado nitrogênio, simultaneamente as bactérias também iniciaram a conversão do amoníaco em nitrogênio.

Assim, aumentando a população vegetal, os níveis de oxigênio cresceram significativamente (enquanto níveis de dióxido de carbono diminuíram). No princípio o oxigênio combinou com vários elementos (como ferro), mas eventualmente acumulou na atmosfera resultando em extinções em massa e evolução.

Terceira atmosfera

Com o aparecimento de uma camada de ozônio(O3), (a Ozonosfera), as formas de vida no planeta foram melhor protegidas da radiação ultravioleta. Esta atmosfera de oxigênio-nitrogênio é a terceira atmosfera Esta última, tem uma estrutura complexa que age como reguladora da temperatura e umidade da superfície.

A auto regulação da temperatura e pressão

A Terra tem um sistema de compensações de temperatura, pressão e umidade, que mantém um equilíbrio dinâmico natural, em todas as suas regiões. As camadas superiores do planeta refletem em torno de quarenta por cento da radiação solar. Destes, aproximadamente 17% são absorvidos pelas camadas inferiores sendo que o ozônio interage e absorve os raios ultraviloeta, o dióxido de carbono e o vapor d'água absorvem os raios infravermelhos. Restam 43% da energia, esta alcança a superfície do planeta.

Que por sua vez reflete dez por cento das radiações solares de volta. Além dos efeitos descritos, existe ainda a influência do vapor d'água e sua concentração variável. Estes, juntamente com a inclinação dos raios solares em função da latitude, agem de forma decisiva na penetrância da energia solar, que por sua vez tem aproximadamente 33% da energia absorvida por toda a superfície atingida durante o dia, sendo uma parte muito pequena desta re-irradiada durante a noite.

Além de todos os efeitos relatados anteriormente, existe ainda a influência e interação dos oceanos com a atmosfera em sua auto regulação. Estes mantém um equilíbrio dinâmico entre os fenômenos climáticos das diferentes regiões da Terra. Todos os mecanismos relatados acima atuando em conjunto, geram uma transição suave de temperaturas em todo o planeta. Excessão à regra ocorre, onde são menores a quantidade de água, vapor desta e a espessura da troposfera, como nos desertos e cordilheiras de grande altitude.

Na baixa atmosfera, o ar se desloca tanto no sentido horizontal gerando os ventos, quanto no vertical, alterando a pressão. Pois, por diferenças de temperatura, a massa aérea aquecida sobe, e ao esfriar-se, desce e novamente, gerando assim um sistema oscilatório de variação de pressão atmosférica. Uma das maiores determinantes na distribuição do calor e umidade na atmosfera é a circulação do ar, pois esta ativa a evaporação média, dispersa as massas de ar quente ou frio conforme a região e o momento.

Por conseqüência caracteriza os tipos climáticos. À esta circulação de ar, quando na horizontal, chama-se vento, que é definido como o movimento do ar paralelo à superfície da Terra. Quando o deslocamento é na vertical, denomina-se corrente de ar. Aos movimentos verticais e horizontais de superfície, somam-se os jet streams, e os deslocamentos de massas de ar, que determinam as condições climáticas do planeta.

Assim a atmosfera nos mantém vivos, porém nós matamo-la...

A Ionosfera

A ionosfera se localiza entre cinquenta e quatrocentos quilômetros de altitude ( Estas coordenadas são para efeito de estudo), é composta de íons, plasma ionosférico, e, devido à sua composição, reflete ondas de rádio até aproximadamente 30 MHz em condições normais. A reflexão ionosférica, espalhamento e canalização tem ocorrido até freqüências acima de 50 Mhz, mas estatisticamente o tempo de ''propagação aberta'' nas bandas altas se torna muito susceptível à variações ambientais. Na prática, sua utilização se dá no máximo até 30 MHz.

O Sol e os raios cósmicos

O maior agente de ionização da ionosfera, é o Sol, cuja radiação nas bandas de raio X, e luz ultravioleta, insere grande quantidade de elétrons livres em seu meio.

Os meteoritos e raios cósmicos também são responsáveis pela presença secundária de íons na região.

Na ionosfera a densidade de elétrons livres é variável de acordo com a hora do dia, estação do ano, e variações da composição da quimiosfera.

Densidade iônica

Nas zonas mais baixas da atmosfera, os elétrons livres e íons desaparecem. Isto ocorre devido à maior densidade de partículas mais pesadas, portanto, a recombinação prevalecerá sobre a ionização. A densidade dos gases nas zonas mais altas é muito baixa. A quantidade de radiação, ou seja, a energia vinda do espaço é muito grande até determinada altitude, contudo, não existem gases, átomos, ou moléculas livres suficientemente para serem ionizadas. Só haverá ionização à medida em que mergulhamos na atmosfera, até uma certa profundidade limítrofe.

A luminescência atmosférica, vista do espaço, adquire as mais diversas tonalidades e cores, à medida em que fazemos o mergulho para dentro da atmosfera, dependendo da hora, temperatura, etc, adquire uma coloração que varia do verde-violeta ao vermelho alaranjado.

Reflexão ionosférica

Canalização, espalhamento e reflexão através da ionosfera, são fenômenos concomitantes, porém algumas vezes concorrem entre si, outras vezes se somam. A reflexão ionosférica é explorada por sistemas de radiodifusão com as antenas de transmissão em ângulo baixo. As propriedades operacionais das ionossondas (sistemas compostos de transmissores, receptores e antenas direcionais apontadas diretamente para a ionosfera) propiciam um conhecimento do comportamento da região. O princípio da reflexão ionosférica em ângulos altos é utilizado há muitos anos para pesquisas, porém pouco utilizado nas comunicações. O efeito ocasionado por inúmeras camadas sucessivas de ionização leva à reflexão das ondas de rádio. Este efeito ocorre sobre uma faixa de alturas estreita e em baixas freqüências, onde, ou os raios refratam, ou refletem. No caso da refração a distância atingida por estes é apreciável, chegando a milhares de quilômetros. No caso da reflexão direta, esta não ultrapassa a algumas centenas de quilômetros. O espalhamento fraco e incoerente de energia ocorre devido às flutuações térmicas e aleatórias da densidade eletrônica no plasma ionosférico. Este espalhamento tem sua eficiência aumentada pelas irregularidades ionosféricas e pelo aumento da densidade iônica.

A Máxima Freqüência Utilizável, é a maior freqüência possível onde pode ocorrer o fenômeno da reflexão ionosférica. Estas irregularidades dão origem a sinais de espalhamento direto e sinais de retroespalhamento (reflexão). No caso da reflexão direta, não há canalização, já no caso do espalhamento, ocorre a refração e a canalização ou dutificação dos sinais. A canalização de sinais a grande distâncias ocorre em altura de ionização reduzida, porém não é regra. A probabilidade desta é nas camadas E e F, em alguns casos com ecos percorrendo toda a circunferência da Terra. Pode ocorrer a canalização, onde o sinal refrata e reflete ao mesmo tempo dentro de regiões irregulares do campo alinhado acima da região F também, porém sem íons livres isto não acontece.

A reflexão ionosférica pode levar ao fenômeno da cintilação, isto ocorre devido à atuação dos sinais perante as irregularidades ionosféricas que atual como uma tela de fase variável nos sinais transionosféricos de fontes. Esta tela eletrônica dá origem à efeitos de difração com cintilação de amplitude, ângulo de chegada e fase. Portanto, num meio variável onde ocorrem densidades variáveis, ocorre o fenômeno da reflexão, refração e difração dos sinais de radiofreqüência que pode ser simultâneo ou não.

A camada D é a mais próxima ao solo, fica entre os 50 e 80 km, é a que absorve a maior quantidade de energia eletromagnética, seu comportamento é diurno, aparece no momento em que as moléculas começam a adquirir energia solar. Esta camada permanece por alguns instantes no início da noite. Ionicamente é a menos energética. É a responsável pela absorção das ondas de rádio durante o dia.

A camada E

Acima da camada D, existe a camada E, esta se localiza embaixo das camadas F1 e F2, sua altitude média é entre os 80 e os 100-140 km. Semelhante à camada D, durante o dia se forma e se mantém, durante a noite se dissipa.

Em algumas ocasiões, dependendo das condições de vento solar e energia absorvida durante o dia, a camada E pode permanecer esporadicamente à noite, quando isto ocorre é chamada de camada E Esporádica.

Esta camada tem a particularidade de ficar mais ativa quanto mais perpendiculares são os raios solares que incidem sobre si.

As camadas F1 e F2

A camada F1 está acima da camada E e abaixo da camada F2 ~100-140 até ~200 Km. Existe durante os horários diurnos, acompanhando o comportamento da camada E, podendo esporadicamente estar presente à noite.

Serve de refletora em determinadas freqüências, esta reflexão varia conforme a espessura que adquire ao receber energia solar. Normalmente a radiofreqüência incidente que atravessa a camada E, atravessa a F1, porém muitas vezes refrata. Ao fazê-lo altera seu ângulo de incidência sobre a camada F2, refletindo nesta.

A camada F2 é a mais alta das camadas ionosfericas, está entre os 200 e 400km de altitude. Acima da F1, E, e D respectivamente. É o principal meio de reflexão ionosférico utilizado para as comunicações em altas freqüências à longa distância.

A sua altitude varia conforme a hora do dia, época do ano, condições de vento e ciclo solares. A propagação e reflexão obedecem a estas variáveis. Seu aparecimento ocorre ao nascer do Sol, quando a camada F se desmembra em F1 e F2. A reflexão nesta camada pode gerar o aparecimento do fenômeno raro da dutificação da radiofreqüência, ocasionando contatos à dezenas de milhares de quilômetros e ecos ionosféricos.

ATMOSFERA DA TERRA

1. Há ar em outros planetas?

Não. Os outros planetas possuem atmosferas mas a mistura que compõe a atmosfera de Terra é exclusiva do nosso planeta.

2. Qual é a composição do ar?

O ar é composto principalmente de dois gases (nitrogênio, oxigênio) mas contém quantias pequenas de outros gases (por exemplo, dióxido de carbono) que tem significante importância no clima da Terra independentemente do seu pequeno volume.

3. A atmosfera de Terra tem a mesma composição em todos lugares?

Sim e não. A composição da atmosfera é relativamente semelhante ao redor do mundo, mas a atmosfera é diferenciada em quatro camadas estruturais baseadas nas características térmicas delas. Da superfície de Terra para o limite com o espaço, as quatro camadas são a troposfera, estratosfera, mesosfera, e termosfera, nessa ordem.

4. Como os cientistas diferenciam as quatro camadas da atmosfera?

As temperaturas diminuem com a altitude crescente em duas camadas (troposfera, mesosfera) e aumenta com altitude na estratosfera e termosfera. Geralmente, a atmosfera deveria ficar mais fria com a distância crescente da superfície de Terra, que é relativamente morna. Exceções para esta regra acontecem na estratosfera e termosfera por causa dos efeitos das variações na composição atmosférica e radiação solar, respectivamente.

5. Como a energia que nós recebemos do Sol está relacionada com o arco-íris?

Os arco-íris são formados quando a luz solar é refratada pelos pingos de chuva. A gama de cores (do violeta para o vermelho) que nós vemos em um arco-íris representa o espectro da luz visível. Porém, a radiação solar é composta de uma gama maior de comprimentos de onda a maioria deles invisíveis para nós.

6. Nós podemos ser prejudicados pela radiação solar?

Realmente não. Os comprimentos de onda mais prejudiciais da radiação solar (raios de gama, radio x) são absorvidos na atmosfera superior e a maioria dos raios ultravioletas que são potencialmente prejudiciais são bloqueados através do ozônio na estratosfera. A maioria da radiação que chega à Terra é luz visível ou próximo do infravermelho. Nunca é demais usar um protetor solar com proteção de UV se você sair em um dia ensolarado.

7. O efeito estufa é bom ou ruim para Terra?

O efeito estufa original é bom para a Terra. As temperaturas cairiam a -18ºC se os gases carbônicos da atmosfera não absorvessem o calor irradiado pela superfície do planeta. Mas a concentração de gás carbônico na atmosfera tem crescido continuamente. Os cientistas acreditam que o aumento de gases carbônicos conduzirão a temperaturas mais altas. A conseqüência de tais mudanças ainda está sob investigação.

8. Como a água está distribuída na Terra?

A água aparece de três formas no nosso planeta. A água líquida é a mais comum, e 97% de toda a água está nos oceanos. Os três por cento da água restante é encontrado na forma sólida (gelo), perto dos pólos ou no alto das montanhas. Uma fração pequena (< 0.01%) da água está presente como um gás (vapor de água) na atmosfera.

9. O que é calor latente?

A quantia de calor ganha ou perdida quando a água muda de estado é chamada calor latente. O calor latente é libertado para o ambiente quando a água passa de um estado menos ordenado para um estado mais ordenado (por exemplo, de gás para líquido). Esse calor é absorvido quando a água passa para um estado menos ordenado (por exemplo de sólido para líquido).

10. Qual é a diferença entre umidade aparente e umidade absoluta?

Ambas dão uma medida da quantia de umidade contida no ar. Umidade absoluta mede a quantia atual de vapor de água em um determinado volume de ar e é expressa em gramas por metro cúbico. Por outro lado, umidade relativa é uma relação da quantia de umidade no ar em relação ao máximo de umidade que o ar conteria quando saturado. A umidade relativa é expressa em porcentagem. 0%, nenhum vapor de água; 100%, é saturado, quando o ar não pode mais absorver vapor de água.

11. O que causa um aumento na umidade?

O aumento da umidade absoluta ou relativa acontece com a adição de vapor de água (por exemplo, quando uma massa de ar movimenta-se sobre a água).

Umidade relativa aumenta com temperatura decrescente, mas a umidade absoluta não muda.

12. O que representa a pressão do ar?

A pressão atmosférica em qualquer local é a pressão mostrada pelo peso do ar que cobre um lugar. Quanto mais ar em cima da sua cabeça, maior é a pressão do ar. A pressão de ar é maior nos lugares baixos e menor nas altas altitudes.

13. Onde a maioria do ar está localizado?

A gravidade puxa as moléculas de oxigênio e nitrogênio para a superfície de Terra e a maioria do ar é encontrada dentro da troposfera (99% estão abaixo de 32 km altitude).

14. O que são mudanças adiabáticas na temperatura?

Mudanças adiabáticas na temperatura acontecem como resultado da compressão ou expansão do ar. Estas mudanças de temperatura representam a conversão da energia mecânica em energia de calor. O ar comprimido fica mais morno, enquanto a expansão deixa o ar mais fresco.

15. Como as nuvens são formadas?

As nuvens se formam como resultado da condensação adiabática de esfriamento. O ar pode subir naturalmente se está mais morno que as massas de ar circunvizinhas, caso contrário pode ser forçado para cima por uma variedade de processos.

16. As nuvens são compostas de pingos de chuva?

Não. As nuvens se formam durante a condensação de minúsculas gotículas de água presentes no ar. Um milhão dessas gotículas formam um único pingo de chuva.

17. Como se forma a chuva (ou outras formas de precipitação)?

A precipitação pode acontecer através de dois processos. As pequenas gotinhas de água podem colidir formando gotas maiores entre si. Eventualmente são grandes o bastante para cair na superfície de terra. Cristais de gelo minúsculos crescem pela adição de vapor de água, ficando eventualmente grandes o bastante para cair na Terra como gelo ou neve.

18. O que é o vento?

Vento é o movimento horizontal do ar que flui das áreas de alta pressão para áreas de baixa pressão. Os ventos recebem nomes de acordo com a direção para onde eles sopram.

19. O que causa as diferenças de pressão do ar na superfície de Terra?

Variações horizontais da pressão do ar acontecem devido ao diferente aquecimento do ar perto da superfície da terra pela radiação solar. O ar se expande quando esquenta e se contrai quando esfria. A contração resulta em pressões do ar mais altas, na expansão o ar ocupa uma área maior e é acompanhado por uma diminuição da pressão. Pressões mais altas são associadas com latitudes altas e pressões mais baixas são encontradas perto dos trópicos.

20. O que é o efeito Coriolis e como ele age?

São inclinações dos ventos e correntes marítimas à direita do curso normal. O efeito de Coriolis acontece por causa da variação na velocidade da rotação de Terra com a latitude.

Fonte: br.geocities.com

Atmosfera

O que se passa no ar que nos rodeia?

Uma fina camada de ar envolve o nosso planeta. Torna-se cada vez menos densa à medida que nos afastamos da superfície da Terra.

Podemos assim denominar esta camada da atmosfera.

É uma palavra de origem grega: atmos = gás, vapor; sphaira = esfera.

A composição do ar que nós respiramos e suas propriedades não são somente essenciais para a vida das plantas, dos animais e de seres humanos. Definem também o clima na terra. Ao olhar para cima num dia de céu limpo, nós não podemos ver mais do que um céu azul. Entretanto, se nós fôssemos medindo a temperatura acima da terra até 100 km de altitude, nós observaríamos diversas mudanças na tendência. Consequentemente, nós podemos dizer que há diversas camadas invisíveis na atmosfera. A camada mais baixa é essa onde a nossa vida ocorre e onde as nossas condições meteorológicas diárias podem ser observadas. Vai até 8 km nos pólos e 15 km de altitude nas regiões tropicais perto do equador. Esta é a troposfera. Também esta palavra tem raizes gregas. A palavra ' tropo ' significa que algo muda.

Na troposfera a temperatura diminui com a altitude. Quando muda a temperatura na extremidade superior da troposfera, chama-se tropopausa. Aqui, nos textos deste tópico, aprenderá sobre propriedades, composição, química e processos nesta camada da atmosfera.

Processos troposféricos

Se falarmos sobre reações químicas, a maioria de nós terá provavelmente em mente as grandes instalações industriais e os processos que ocorrem em laboratório. Entretanto, no ar que respirámos milhares de reações químicas ocorrem em cada segundo em cada litro. A maioria delas são processos ou reações de oxidação iniciados com a ajuda da radiação solar.

Os processos químicos e físicos decorrem sobre todo o ar e nas nuvens. Pode imaginar a atmosfera como uma grande instalação química que continuamente produz moléculas novas e que destrói as velhas, nas cidades assim como na natureza.

Nesta unidade aprenderemos sobre os compostos de oxidação mais importantes, como o ozono, OH, radicais de nitrato e as reações químicas que estão envolvidos. Aprenderemos a importância que a radiação tem e também que tipo de energia é transportada através do ar e para onde esta energia vai. Os gases de estufa serão explicados mais detalhadamente. Finalmente aprenderá sobre as reações especiais do ozono na troposfera e como os seres humanos estão influenciando a química da baixa atmosfera.

1. Principais oxidantes e observação

Oxidação na atmosfera
Condições nocturnas e química
Técnicas de medida - espectroscopia

2. Radiação, gases de estufa e efeito de estufa

Balanço de radiação Terrestre e efeito estufa
Dióxido carbono e metano
A realimentação (feedback) do vapor de água e nuvens

3. Ozono e fogo

Porque razão o ozono é perigoso? (reações)
Regulação da quantidade de ozono
Fogos na vegetação e importancia global

4. Gases na atmosfera

Distribução de gases
Concentração de gases no ar

Fonte: www.atmosphere.mpg.de

Atmosfera

A atmosfera é uma fina camada que envolve alguns planetas, composta basicamente por gases e poeira, retidos pela ação da força da gravidade.

Podemos definir a atmosfera como sendo uma fina camada de gases sem cheiro, sem cor e sem gosto, presa à Terra pela força da gravidade. Visto do espaço, o planeta Terra aparece como uma esfera de coloração azul brilhante. Esse efeito cromático é produzido pela dispersão da luz solar sobre a atmosfera, que também existe em outros planetas do sistema solar que também possuem atmosfera.

Atmosfera terrestre

Composição

Segundo Barry e Chorley, a composição da atmosfera e a sua estrutura vertical possibilitaram o desenvolvimento da vida no planeta.

Esta é a sua composição, quando seca e abaixo de 25 km: Azoto (N2) 78,08 %, atua como suporte dos demais componentes, de vital importância para os seres vivos, fixado no solo pela ação de bactérias e outros microrganismos, é absorvido pelas plantas, na forma de proteínas vegetais; Oxigénio (O2) 20,94 % do volume da atmosfera, sua estrutura molecular varia conforme a altitude em relação ao solo, é responsável pelos processos respiratórios dos seres vivos; Argônio 0,93 %; Dióxido de carbono (CO2) (variável) 0,035 %; Hélio (He) 0,0018 %; Ozono (O3) 0,00006 %; Hidrogénio (h2) 0,00005 %; Kripton (Kr) indícios; Metano (Ch2) indícios; Xénon(Xe) Indícios; Radão (Rn) indícios.

O vapor de água

O vapor de água em suspensão no ar encontra-se principalmente nas camadas baixas da atmosfera (75% abaixo de quatro mil metros de altura) e exerce o importante papel de regulador da ação do Sol sobre a superfície terrestre. A quantidade de vapor varia muito em função das condições climáticas das diferentes regiões do planeta. Os níveis de evaporação e precipitação são compensados até chegar a um equilíbrio, pois as camadas inferiores estão muito próximas do ponto crítico em que a água passa do estado líquido ao gasoso.

O ar, em algumas áreas pode estar praticamente saturado de vapor, enquanto em outras pode chegar a conter uma saturação de apenas 4%, tornando-se compreensível que quase toda a água existente no planeta está nos oceanos , pois as temperaturas da alta-atmosfera são baixas demais para que o vapor possa manter-se no estado gasoso.

Além de vapor de água, as proporções relativas dos gases mantêm-se constantes até uma altitude aproximada de 60 km.

A atmosfera protege a vida no planeta Terra, absorvendo radiação solar ultravioleta e variações extremas de temperaturas entre o dia e a noite.

Limite entre Atmosfera e Espaço exterior

Atmosfera
Atmosfera vista a 110 km de altitude

Não existe um limite definido entre o espaço exterior e a atmosfera, presume-se que esta tenha cerca de mil quilómetros de espessura. 99% da densidade está concentrada nas camadas mais inferiores, cerca 75% está numa faixa de 11 km acima da superfície. À medida a que se vai subindo, o ar vai-se tornando cada vez mais rarefeito, perdendo sua homogeneidade e composição. Na exosfera, zona em que foi arbitrado limítrofe entre a atmosfera e o espaço interplanetário, algumas moléculas de gás acabam escapando à ação do campo gravitacional.

O estudo da evolução térmica segundo a altitude revelou a existência de diversas camadas sobrepostas, caracterizadas por comportamentos distintos como sua densidade, que vai diminuindo gradualmente com o aumento da altitude, eos efeitos que a pressão atmosférica exerce, que também diminuem na mesma proporção.

A atmosfera do planeta terra é fundamental para toda uma série de fenómenos que se processam à sua superfície, como os deslocamentos de massas de ar e os ventos, as precipitações meteorológicas e as mudanças do clima.

O limite onde os efeitos atmosféricos durante reentrada se notam, é em torno de 400.000 pés (75 milhas ou 120 quilómetros).

A altitude de 100 quilómetros ou 62 milhas também é usada frequentemente como o limite entre atmosfera e espaço.

Temperatura e as camadas atmosféricas

A temperatura da atmosfera da Terra varia entre camadas em altitudes diferentes, portanto, a relação matemática entre temperatura e altitude também varia, sendo uma das bases da classificação das diferentes camadas da atmosfera.

A atmosfera está estruturada em três camadas relativamente quentes, separadas por duas camadas relativamente frias. Os contatos entre essas camadas são áreas de descontinuidade, e recebem o sufixo "pausa", após o nome da camada subjacente.

Camadas e áreas de descontinuidade

As camadas atmosféricas são distintas e separadas entre si por áreas fronteiriças de descontinuidade.

Troposfera (0 - 7/17 km)

A Troposfera é a camada atmosférica que se estende da superfície da Terra até a base da estratosfera (0 - 7/17 km). Esta camada responde a oitenta por cento do peso atmosférico e é a única camada em que os seres vivos podem respirar normalmente. A sua espessura média é de aproximadamente 12km, atingindo até 17km nos trópicos e reduzindo-se para cerca de sete quilómetros nos pólos. Todos os fenómenos meteorológicos estão confinados a esta camada.

Tropopausa

A tropopausa é o nome dado à camada intermediária entre a troposfera e a estratosfera, situada a uma altura média em torno de 17km no equador. A distância da Tropopausa em relação ao solo varia conforme as condições climáticas da troposfera, da temperatura do ar, a latitude entre outros fatores. Se existe na troposfera uma agitação climática com muitas correntes de convecção, a tropopausa tende a subir. Isto se deve por causa do aumento do volume do ar na troposfera, este aumentando, aquela aumentará, por consequência, empurrará a tropopausa para cima. Ao subir a tropopausa esfria, pois o ar acima dela está mais frio.

Estratosfera (15-50 km)

Na estratosfera a temperatura aumenta com a altitude e caracteriza-se pelos movimentos de ar em sentido horizontal, fica situada entre 7 e 17, até 50 km de altitude aproximadamente, sendo a segunda camada da atmosfera, compreendida entre a troposfera e a mesosfera. Apresenta pequena concentração de vapor de água e temperatura constante até a região limítrofe, denominada estratopausa. Muitos aviões a jato circulam na estratosfera porque ela é muito estável. É nesta camada que existe a camada de ozono e onde começa a difusão da luz solar (que origina o azul do céu).

Estratopausa

É próximo à estratopausa que a maior parte do ozono da atmosfera se situa. Isto é, a cerca de 22 quilómetros acima da superfície terestre, na parte superior da estratosfera.

Mesosfera (50 - 80/85 km)

Na mesosfera a temperatura diminui com a altitude, esta é a camada atmosférica onde há uma substancial queda de temperatura chegando até a -90º C no seu topo. Está situada entre a estratopausa, inferior a si, e a mesopausa na sua parte superior, entre 50 a 85 km de altitude. É na mesosfera que ocorre o fenómeno da aeroluminescência das emissões da hidroxila e é nela que se dá a combustão dos meteoróides.

Mesopausa

A mesopausa é a região da atmosfera que determina o limite entre uma atmosfera com massa molecular constante de outra onde predomina a difusão molecular.

Termosfera (80/85 - 640+ km)

Está localizada acima da mesopausa, a sua temperatura aumenta com a altitude rápida e monotonamente até onde a densidade das moléculas é tão pequena e se movem em trajetórias aleatórias tal, que raramente chocam. É a camada onde ocorrem as auroras e onde orbita o Vaivém Espacial .

Regiões atmosféricas segundo a distribuição iónica

Além das camadas, e em conjunto com estas, existem as regiões atmosféricas. Nestas ocorrem diversos fenómenos físicos e químicos.

Ionosfera

Ionosfera é a região que contém iões: está compreendida entre a mesosfera até termosfera que vai até aproximadamente 550 km de altitude.

As camadas ou regiões iónicas da ionosfera são:

Camada D: A mais próxima ao solo, fica entre os 50 e 80 km, é a que absorve a maior quantidade de radiação (energia) eletromagnética.
Camada E:
Acima da camada D, abaixo das camadas F1 e F2, a sua altitude média é entre os 80 e os 100-140km. Semelhante à camada D.
Camada E Esporádica:
Esta camada tem a particularidade de ficar mais ativa quanto mais perpendiculares são os raios solares que incidem sobre si.
Camada F1:
A camada F1 está acima da camada E e abaixo da camada F2 ~100-140 até ~200 km. Existe durante os horários diurnos.
Camada F2:
A mais alta das camadas ionosféricas, a camada F2, está entre os 200 e 400km de altitude. Acima da F1, E, e D respectivamente. É o principal meio de reflexão ionosférico.

Exosfera

A Exosfera fica acima da ionosfera no limite entre a atmosfera e o espaço exterior.

Ozonosfera

A Ozonosfera é onde fica a camada de ozono, de aproximadamente 10 a 50 km de altitude onde o ozono da estratosfera é abundante. Note-se que até mesmo dentro desta região, o ozono é um componente raro. É esta camada que protege os seres vivos da Terra contra a ação dos raios ultra-violeta .

Magnetosfera

A Magnetosfera de um astro é a região definida pela interação do plasma estelar magnetizado com a atmosfera magnetizada desse astro em que os processos eletrodinâmicos são basicamente comandados pelo campo magnético intrínseco do astro. A sua morfologia, numa visão simples, pode ser vista como uma bolha comprimida na parte frontal ao fluxo estelar incidente no astro e distendida no sentido do afastamento desse fluxo. Como ilustração, a magnetosfera terrestre apresenta a parte frontal a aproximadamente 10 raios terrestres, uma espessura de 30-50 raios terrestres e uma cauda que se alonga a mais de 100 raios terrestres. Mesmo um astro sem campo magnético pode apresentar uma magnetosfera induzida , que é consequência das correntes eléctricas sustentadas pela ionosfera existente.

Cinturão de radiação

Cinturões de radiação ou cinturões de Van Allen - são regiões quase-toroidais em torno do equador magnético, à distância de 2 a 6 raios terrestres, preenchidas de partículas energéticas mas de baixa densidade. Há um cinturão externo, produzido por partículas do plasma solar e terrestre que se aproximam da Terra ao longo desse equador, e um cinturão interno, produzido pela incidência de partículas de mais alta energia dos raios cósmicos. Preenchendo essas regiões, os protões e os electrões apresentam-se com distribuições características distintas.

Temperatura média e pressão

A temperatura média da atmosfera à superfície da terra é 14 °C.

A Pressão atmosférica é o resultado direto do peso exercido pela atração gravitacional da Terra sobre a camada de ar que a envolve, variando conforme o momento climático, a hora, o local e a altitude.

Cerca de 50% do total da massa atmosférica está até 5 km de altitude.

A pressão atmosférica, ao nível do mar, é aproximadamente 101.3 kPa (em torno de 14.7 libras por polegada quadrada).

Densidade e massa

A densidade do ar ao nível do mar é aproximadamente 1.2 quilogramas por metro cúbico. Esta densidade diminui a maiores altitudes à mesma taxa da diminuição da pressão.

A massa total da atmosfera é aproximadamente 5.1 × 10^18 kg, uma fração minúscula da massa total da terra.

A Evolução da atmosfera da Terra

Podemos compreender razoavelmente a história da atmosfera da Terra até há um bilião de anos atrás. Regredindo no tempo, podemos somente especular, pois esta é uma área ainda em constante pesquisa.

Dá-se o nome de atmosfera moderna, ou terceira atmosfera, à atual, para distinguir a composição química atual das duas composições anteriores.

Primeira atmosfera

A primeira atmosfera era principalmente constituída por hélio e hidrogénio. O calor proveniente da crosta terrestre, ainda em forma de plasma, e o sol, dissiparam esta atmosfera.

Segunda atmosfera

Há aproximadamente 3.5 biliões de anos atrás, a superfície do planeta tinha arrefecido o suficiente para formar uma crosta endurecida, estando povoada de vulcões que libertavam vapor de água, dióxido de carbono e amoníaco. Desta forma, surgiu a "segunda atmosfera", que era formada principalmente por dióxido de carbono e vapor de água, amónio, metano e óxido de enxofre.

Nesta segunda atmosfera quase não havia oxigénio livre e era aproximadamente 100 vezes mais densa do que a atmosfera atual. Acredita-se que o efeito de estufa, causado por altos níveis de dióxido de carbono, impediu a Terra de congelar. Durante os biliões de anos seguintes, devido ao arrefecimento, o vapor de água condensou para precipitar sob a forma de chuva e formar oceanos , que começaram a dissolver o dióxido de carbono. 50% do dióxido de carbono seria dissolvido nos oceanos.

Surgiram organismos que realizavam a fotossíntese, e começaram a converter dióxido de carbono em oxigénio. Com o passar do tempo, o carbono em excesso foi fixado em combustíveis fósseis, rochas sedimentares e conchas animais.

Estando o oxigénio livre na atmosfera, este reage com o amoníaco, libertando-se azoto. Simultaneamente, as bactérias também iniciaram a conversão do amoníaco em azoto.

Aumentando a população vegetal, os níveis de oxigénio cresceram significativamente (enquanto os níveis de dióxido de carbono diminuíram). Ao princípio, o oxigénio combinou-se com vários elementos (como o ferro, para formar óxidos), mas eventualmente acumulou-se na atmosfera resultando em extinções em massa e evolução das espécies.

Terceira atmosfera

Com o aparecimento de uma camada de ozono (O3), a Ozonosfera, as formas de vida no planeta foram melhor protegidas da radiação ultravioleta . Esta atmosfera de oxigénio-azoto é a terceira atmosfera. Esta última, tem uma estrutura complexa que age como reguladora da temperatura e humidade da superfície.

A auto-regulação da temperatura e pressão

A Terra tem um sistema de compensações de temperatura, pressão e humidade, que mantém um equilíbrio dinâmico natural, em todas as suas regiões.

As camadas superiores da atmosfera refletem cerca de quarenta por cento da radiação solar. Destes, aproximadamente 17% são absorvidos pelas camadas inferiores sendo que o ozono interage e absorve os raios ultravioleta. O dióxido de carbono e o vapor de água absorvem os raios infravermelhos. Restam 43% da energia, esta alcança a superfície do planeta. Por sua vez, a superfície reflete dez por cento das radiações solares. Além dos efeitos descritos, existe ainda a influência do vapor de água e sua concentração variável.

Estes, juntamente com a inclinação dos raios solares em função da latitude, agem de forma decisiva na absorção da energia solar, que por sua vez tem aproximadamente 33% da energia absorvida por toda a superfície atingida durante o dia, sendo uma parte muito pequena desta re-irradiada durante a noite. Além de todos os efeitos relatados anteriormente, existe ainda a influência e interação dos oceanos com a atmosfera, na sua auto regulação. Estes mantêm um equilíbrio dinâmico entre os fenómenos climáticos das diferentes regiões da Terra.

Todos os mecanismos relatados acima, atuando em conjunto, geram uma transição suave de temperaturas em todo o planeta.

Excepções à regra ocorrem nos locais onde são menores as quantidades de água (e vapor) e a espessura da troposfera, tal como nos desertos e cordilheiras de grande altitude.

Na baixa atmosfera, o ar desloca-se tanto no sentido horizontal, gerando os ventos, como no vertical, alterando a pressão. Pois, por diferenças de temperatura, a massa de ar aquecida sobe, e ao arrefecer, desce, gerando assim um sistema oscilatório de variação de pressão atmosférica.

Uma das maiores determinantes na distribuição do calor e humidade na atmosfera é a circulação do ar, pois esta ativa a evaporação média e dispersa as massas de ar quente ou frio conforme a região e o momento.

A esta circulação de ar, quando na horizontal, chama-se vento, que é definido como o movimento do ar paralelo à superfície da Terra. Quando o deslocamento é na vertical, denomina-se corrente de ar. Aos movimentos verticais e horizontais de superfície, somam-se os jet streams, e os deslocamentos de massas de ar, que determinam as condições climáticas do planeta.

Fonte: omac.no-ip.org

Atmosfera

A atmosfera da Terra vista do espaço é um espetáculo único no Sistema Solar. Apesar de formada por várias camadas, elas não aparecem claramente separadas entre si. Ao contrário do que ocorre em outros planetas, aqui as nuvens não impedem à visão da superfície. Mesmo encobrindo permanentemente cerca de 50% do planeta, seu movimento contínuo e suave revela aos poucos todos os mares e continentes da Terra.

Muito tênue e quase transparente, ela é 99% nitrogênio e oxigênio, proporção derivada da complexa história dos processos físicos, químicos e biológicos que ocorreram incessantemente no planeta nos últimos bilhões de anos. Mas o ar que respiramos hoje não é o mesmo de quando a atmosfera surgiu. Antes quase não havia oxigênio, e o hidrogênio era abundante. Os químicos diriam que temos hoje uma “atmosfera oxidante”, enquanto no passado tínhamos uma “atmosfera redutora”.

Troposfera

TODO O AR QUE RESPIRAMOS e os fenômenos meteorológicos concentram-se na camada imediatamente acima do solo – a troposfera.

O prefixo “tropo” significa mudança: todas as alterações nessa camada resultam no que chamamos de clima.

A troposfera se estende até 12 ou 18 km quilômetros acima do nível do mar (a altura depende da estação do ano e da latitude). Vivemos no fundo de um oceano de ar e, sem perceber, somos pressionados por ele à razão de 1 kg por cada centímetro quadrado de nossa pele – o equivalente a 1.700 kg sobre a cabeça. É a pressão atmosférica, um lembrete de que o ar tem massa e portanto peso.

Mas é impossível reconhecer um limite superior, ou seja, estabelecer a altura em que termina o invólucro de ar que envolve a Terra. Gases que já são mínimos a somente algumas dezenas de quilômetros tornam-se cada vez mais rarefeitos até se dispersarem no espaço. Traços da atmosfera podem ser detectados a mais de 500 km, mas 80% da massa de ar que envolve a Terra fica na troposfera.

Existe sempre água, na forma de vapor invisível, misturada ao ar na troposfera. É a condensação desse vapor de água que origina a maior parte dos fenômenos climáticos, como nuvens, nevoeiro, chuva ou neve. O ar quente suporta mais vapor que o ar frio, mas há um limite para a quantidade de água que um certo volume de ar pode conter. Quando esse limite é alcançado, dizemos que o ar está saturado.

Geralmente o ar não está saturado, contendo apenas uma fração do vapor da água possível. Essa fração, expressa em percentagem, é a umidade relativa, que também se relaciona com a temperatura do ar. Se resfriarmos o ar não saturado em algum momento ele atingirá a saturação. Qualquer resfriamento maior levará a condensação da água, como quando sua respiração úmida e quente causa o embaciamento das janelas frias de um carro.

Vapores e nuvens

O VAPOR DE ÁGUA É LEVADO PELAS MASSAS DE AR QUENTE a grandes altitudes, onde é mais frio. Mas a condensação não bastaria para criar as nuvens. O que leva as gotículas de água a se aglomerarem são os chamados núcleos de condensação, fragmentos de matéria sólida distribuídos na atmosfera pelas correntes de ar aquecido.

Microscópios, porém com grande poder aglutinador, quando a temperatura cai os núcleos de condensação agarram as moléculas de água em suspensão, formando grandes massas esbranquiçadas de umidade concentrada que chamamos de nuvens.

E talvez você não saiba, mas há uma classificação para as nuvens. Não estão vivas, mas também são divididas em gêneros e espécies, cada uma com suas particularidades.

As do tipo "cúmulos" são formadas por convecção, com o ar em movimento vertical, tomando o aspecto de flocos de algodão. Muito comum no verão, sua presença no céu é sinal de tempo bom. Mas as cúmulos também pode se carregar de maus humores e formar as temíveis cúmulo-nimbos, as nuvens de tempestade.

Outro tipo de nuvem muito comum são as "estratos". Cinzentas, elas surgem com o ar calmo e têm a forma de um lençol baixo e uniforme, não raras vezes anunciando chuva. Já as “cirrus” têm o aspecto de plumas, véus – ou como sugere o nome, mechas de cabelo. São formadas por cristais de gelo e assumem formas peculiares devido aos fortes ventos das altitudes onde se encontram.

O céu que nos protege

OS ROBÔS QUE ESTÃO EXPLORANDO MARTE também observaram nuvens cirrus no céu lilás daquele planeta. Aliás, a cor do nosso céu é azul porque as moléculas gasosas da atmosfera terrestre difundem a luz solar em comprimentos de onda mais curtos, como o azul e o ciano.

Composição de fotografias em preto e branco obtidas pelo robô Spirit exibem o céu marciano decorado com nuvens do tipo cirrus. .

Mas o azul se atenua e fica esbranquiçado quando há muitas partículas em suspensão. Já quando o Sol está perto do horizonte o céu fica alaranjado, pois a luz tem de percorrer camadas mais espessas de ar, favorecendo a absorção do azul.

Sem atmosfera, mesmo de dia o céu pareceria negro. Sobrariam apenas o brilho ofuscante do Sol e de outros corpos celestes. Visto da Terra o Sol aparece amarelo, mas do espaço ou da Lua ele seria branco, pois lá não há dispersão da luz. A atmosfera permite a vida na Terra e ainda determina o modo como nós vemos o mundo – embaixo de seis quadrilhões de toneladas de ar.

Fonte: www.zenite.nu

Atmosfera

Atmosfera é o nome que damos à camada de ar que envolve a Terra. A Composição Química da Atmosfera é de 78% de Nitrogênio, 21% de Oxigênio, 0,9% de Argônio, 0,03% de Dióxido de Carbono e pequena quantidade de outros gases. Sua espessura chega a 480 km, mas a maior parte de seus gases se concentram até os 16 km de altura. Graças a ela, ao campo magnético e à energia solar, existe vida na Terra.

São várias as Camadas da Atmosfera

A Troposfera, a parte mais densa da atmosfera, tem início na superfície da Terra e se estende até 14,5 km. Sua temperatura decresce com a altura, caindo de 17° a -52° C. A pressão no topo da Troposfera é de apenas 10% da pressão ao nível do mar.

A Estratosfera se estende de 14,5 até 64,5 km. Ela é seca e menos densa que a Troposfera. Sua temperatura cresce lentamente com a altura, até -3° C, devido à absorção da radiação ultra violeta pela camada de ozônio.

A Mesosfera se estende de 64,5 até 80 km de altura. Nesta camada, à medida em que subimos, a temperatura volta a cair, até atingir -93° C no seu topo.

A Termosfera ou Ionosfera começa a 80 km e vai até 600 km de altura. Nesta região a temperatura volta a subir e no seu topo atinge até 1.727° C. É lá que ocorrem as Auroras, fenômenos elétricos geralmente associados à tempestades magnéticas solares. A Ionosfera é responsável pela absorção dos fotons mais energéticos do Sol. Nela existem muitos átomos ionizados e eletrons livres e por essa razão consegue refletir ondas de rádio o que torna as comunicações possíveis. Sua estrutura é fortemente influenciada pela atividade solar.

Além da Atmosfera, no topo da Termosfera, está situada a Exosfera a qual se estende de 600 km a 1.280 km, até se confundir com o espaço. Nesta região o Hidrogênio e o Hélio são os principais componentes mas numa concentração muito baixa.

A Tropopausa, Estratopausa e Mesopausa são camadas de separação entre uma dada camada inferior para a superior. A Troposfera e a Estratosfera também é conhecida como baixa atmosfera. A Estratosfera e a Mesosfera também são chamadas de Atmosfera Média. A Termosfera também é chamada de Alta Atmosfera.

As Nuvens

São aglomerações visíveis de gotículas de água e/ou cristais de gelo suspensas na atmosfera cuja forma e tamanho são os mais variados.

De acordo com a altitude das nuvens, elas se classificam em:

Nuvens de grande altitude - Cirro-estratos e Cirro-cumulos, se formam a mais de 6 km de altura e são constituídas de cristais de gelo.
Nuvens de altitude intermediária ou Alto-cúmulos e Alto-estratos, se formam entre 2 km e 6 km são constituídas por gotículas de água mas, caso haja muito frio, por cristais de gelo.
Nuvens de baixa altitude ou Estratos e Cúmulos, estão situadas a 2 km de altitude e são formadas por gotículas de água. Quando está muito frio podem conter cristais de gelo e neve.

Chamam-se de Nimbos todas as nuvens de chuva. Cúmulo-nimbos são as grandes nuvens causadoras de tempestades. São geradas a partir da convecção térmica ou do choque de frentes que provoca a ascensão do ar quente. A base dessas nuvens começam a cerca de 2 km e vão até 12 km de altura. À medida em que o ar quente e húmido sobe, encontra regiões mais frias e se condensa em gotas de água ou gelo caindo na superfície como gotas de água ou pedras de gelo (granizo).

Muitos fenômenos ópticos ocorrem na atmosfera da Terra.

Entre eles iremos salientar:

O Arco-íris é um arco circular que aparece no céu em oposição ao Sol, sendo causado pela refração e reflexão da luz solar em gotas de chuva em queda. As cores são as cores primárias (violeta, índigo, azul, verde, amarelo, laranja e vermelho), do violeta ao vermelho, sendo o vermelho a cor mais externa. Um segundo arco geralmente aparece, acima do primeiro, mas agora as cores são invertidas, indo do violeta ao vermelho. O primeiro arco, sempre o mais brilhante, possui um raio de 42° enquanto que o raio do segundo é de 51°. O arco-íris só pode ser visto do solo quando o Sol estiver a menos de 42° acima do horizonte. A intensidade das cores depende do tamanho das gotas de chuva sendo mais brilhante quanto maior for a gota.

Halo é um anel luminoso, às vezes colorido (vermelho, laranja, amarelo, verde, azul, índigo e violeta) com o vermelho sendo a cor mais interna e o violeta a cor mais externa, que aparece rodeando o Sol Halo Solar ou a Lua Halo Lunar. Eles se formam devido à refração da luz nos cristais de gelo que existam nas nuvens tipo cirros que possam ocorrer na alta atmosfera da Terra. Eles possuem variadas dimensões mas o tamanho mais comum do halo é de 22°.

Corona é um anel luminoso em volta do Sol ou da Lua, formado pela difração da luz nas gotas d'água. É um halo menor. Todas as cores do espectro são visíveis, sendo o vermelho a mais externa.

Os Ciclones ocorrem quando existe uma área de baixa pressão rodeada por áreas de alta pressão. O efeito Coriolis faz com que o ar circule na direção contrária à dos ponteiros do relógio, no Hemisfério Norte e, na direção dos ponteiros do relógio no Hemisfério Sul. Cerca de 100 Ciclones Tropicais ocorrem anualmente no planeta. Quando a velocidade dos ventos de um Ciclone Tropical é inferior a 17 m/s (61,2 km/h) se chama de Depressão Tropical. Quando chega a 17 m/s recebe o nome de Tempestade Tropical. Quando os ventos atingem 33 m/s (118,8 km/h) são chamados de furacões, quando ocorrem no Oceano Atlântico Norte, no Nordeste do Oceano Pacífico e de tufões, quando ocorrem no Noroeste do Oceano Pacífico. O efeito causado na superfície da Terra por esses Ciclones depende da velocidade máxima atingida pelo vento. Seu efeito é catastrófico quando o vento atinge mais de 70 m/s (252 km/h) e a maior velocidade medida até hoje foi de 85 m/s (306 km/h). O raio de ação de um ciclone pode chegar a 650 km.

A velocidade dos ventos na Terra é pequena, quando comparada à velocidade até hoje observada em Vênus (360 km/h), Marte (110 km/h), Júpiter (600 km/h), Saturno (1.300 km/h), Urano (580 km/h) e Netuno (2.000 km/h).

Uma tempestade geralmente exibe raios e trovões. Mais de 16 milhões de tempestades se formam anualmente no planeta, ou cerca de 1.800 por dia. Elas disparam 6.000 raios por minuto ou 100 por segundo. Cerca de 70 a 80% dos raios ocorrem dentro das nuvens e apenas uma pequena parcela atinge o solo. O relâmpago ocorre alguns segundos após a ocorrência do raio. Escutamos o relâmpago porque o raio aquece o ar ambiente a temperaturas de 10.000 a 43.000° C, fazendo o ar se expandir. A expansão e consequente contração gera ondas sonoras e o barulho do raio. Os raios viajam à velocidade de 160.000 km/h.

Quando o raio brilha, sua corrente de pico vai de 10.000 a 20.000 Ampères numa fração de milionésimo de segundo, diminuindo logo a seguir. O ruído do trovão pode ser ouvido até 25 km de distância e o brilho do raio iluminando a nuvem pode ser observado até 160 km de distância. Estudos mostram que o número de raios de uma nuvem é proporcional à quantidade de água na forma de chuva que ela pode produzir.

Tornados são nuvens em forma de funil cujo vértice atinge a superfície. Sua cor escura é devido à matéria que ele suga do solo. Seu diâmetro varia de alguns metros até 2 km. Eles são muito rápidos, deslocando-se de 30 a 60 km/h e sua velocidade de rotação pode atingir de 300 a 500 km/h. Assim sendo a velocidade de seus ventos é superior à dos furacões. Todos os anos acontecem cerca de 150 Tornados na Terra sendo que 70% deles ocorrem nos Estados Unidos. Quando na rota dos tornados encontram-se lagos ou rios o tornado suga a água, peixes, etc. levando-os para as alturas.

Muito embora os Tornados que se formam sobre o continente sejam grandes e muito fortes, o mesmo não ocorre com aqueles que se formam sobre o oceano ou lagos. Neste caso recebem o nome de Tromba d'água. Elas são pequenas e seus ventos não ultrapassam 70 km/h.

Fonte: www.todooceu.com

Atmosfera

A atmosfera é uma fina camada de ar que tem entre 100 e 200 km de espessura e que funciona como uma capa gasosa da Terra. Sem a atmosfera, não haveria vida na Terra e o planeta seria bem diferente. A mudança na composição do ar atmosférico promovida pela atividade humana também tem impacto na evolução do planeta e da vida em sua superfície. A poluição atmosférica terá grande impacto no futuro do planeta, o que já se observa hoje em relação ao passado, como o aquecimento global e a destruição da camada de ozônio. Paradoxalmente, a poluição do ar promove crepúsculos mais coloridos, como o observado na imagem.

A grosso modo temos a troposfera, que corresponde à camada alaranjada, e a estratosfera, a camada branca.

Evangelista Torriceli, no século XVII, foi o primeiro a comparar a atmosfera com os oceanos. Quando descobriu a pressão atmosférica, resultado do peso da camada de ar que recobre o planeta, Torricelli visualizou que na superfície da planeta estamos no fundo de um oceano de ar exatamente como um peixe em grandes profundezas está no fundo de um oceano de água. Para entender essa camada de ar que encobre o nosso planeta, a atmosfera é dividida em quatro camadas, como uma cebola. As divisões são apenas uma forma de estudar a atmosfera - não são visíveis, na prática. No entanto, quando passamos a estudar a camada de ar que recobre o planeta observa-se que em cada faixa de altitude a atmosfera tem um comportamento físico diferente, especialmente no que tange à temperatura.

Portanto, dizemos que a atmosfera tem quatro camadas: troposfera, estratosfera, mesoesfera e exosfera.

A atmosfera é formada principalmente por moléculas dos gases nitrogênio (78%) e oxigênio (21%). Muitos outros gases, como o gás carbônico e o vapor dágua, compõem o 1% restante. A mistura de todos esses gases é o que chamamos de ar. A atmosfera nada mais é do que a região ao redor da Terra ocupada pelas moléculas que compõem o ar. Comparativamente, a atmosfera é muito fina, pois tem cerca de 100 km enquanto planeta possui cerca de 6.400 km de raio.

A troposfera é a camada da atmosfera logo acima da crosta terrestre. Nela acontecem os principais fenômenos atmosféricos ligados ao clima. A movimentação desta camada de ar, como resultado do aquecimento do planeta somado à sua rotação, provoca desde correntes de ar até furacões. Na troposfera as nuvens, que provocam chuvas e descarregam raios, se formam. Sua espessura é de 11 km de altura nas regiões próximas à linha do equador - onde o ar é mais quente - e cerca de 8 km nos pólos do planeta, lugares onde o ar muito frio ocupa menos espaço. Como a temperatura do ar é a agitação das suas moléculas, nas regiões quentes as moléculas estão mais agitadas e ocupam um espaço maior (um volume maior), enquanto que nas regiões frias elas estão mais calmas e próximas (é mais denso).

Na troposfera a temperatura média é de 15 °C, mas diminui em média 6,5 °C para cada mil metros de altura, chegando a congelantes 57 °C negativos na tropopausa - região que separa a troposfera da segunda camada atmosférica, a estratosfera. É na troposfera que estão 85% da massa de toda atmosfera e praticamente toda a água, que chamamos de umidade do ar. Toda essa massa de ar está em constante movimento, pois é aquecida próxima ao solo e resfriada na tropopausa. Este ciclo, chamado de convecção, é o principal responsável pela grande atividade desta camada de ar.

As diferenças nos comportamentos da temperatura nas diferentes camadas têm origem basicamente na forma com que cada uma é aquecida. Assim, a troposfera, que recebe calor principalmente do solo, através de radiação infravermelha refletida do Sol, é mais quente na sua base do que em maiores altitudes.

Aquecido pelo solo, o ar sobe (as moléculas ficam mais agitadas, aumentam o espaço ocupado - volume - e o ar fica menos denso: sobe) e com isso faz o ar frio descer (raciocínio inverso: no alto, perdem calor, ficam menos agitadas, se aproximam e o ar fica mais denso: desce). Todo esse movimento de subida e descida de moléculas, chamado de convecção, distribui a energia térmica pela camada e faz com que a troposfera seja muito agitada, o que se percebe pelos ventos e demais instabilidades da atmosfera. Como a troposfera é a camada da atmosfera com a qual nós e demais organismos vivos estamos em contato, somos levados a acreditar que toda a atmosfera é assim. Mas existem camadas onde a calmaria é a regra e não existem fenômenos climáticos. A estratosfera é assim.

Acima da troposfera está a estratosfera, uma camada de ar que se estende dos 11 km até os cerca de 50 km de altitude. Acima dos 11 km a influência do calor vindo da crosta perde importância para o calor que chega diretamente pela radiação solar - a irradiação. Com isso, a partir da tropopausa, quanto mais alto se vai, mais quente fica o ar.

O perfil se inverte em relação ao da troposfera: quanto mais alto, mais quente é, como se no topo do Everest fosse mais quente do que aqui, ao nível do mar!

Naturalmente, se isso fosse verdade na troposfera, a Terra seria um planeta completamente diferente - talvez não favorável à vida.

Nas camadas mais altas da atmosfera ocorre reflexão das ondas de rádio, o que já é utilizado pelas comunicações desde antes da invenção do satélite artificial.

Assim, as camadas mesosfera e termosfera também são chamadas de ionosfera.

Na estratosfera a temperatura do ar passa de -57 °C para 2 °C, o que se observa a cerca de 50 km de distância da supefície. O fato de ser mais frio embaixo e mais quente em cima impossibilita a troca de calor por convecção, pois o mais denso já está embaixo e o mais quente em cima. Sem convecção, não há movimentação das moléculas e fica tudo muito calmo. Por isso, a estratosfera é uma camada de ar muito estável. Os aviões comerciais trafegam a altitudes que variam de 9 a 12 km, no limite inferior da estratosfera (o concorde passeava a 16 km de altitude). Além do bom tempo, a baixa densidade do ar reduz consideravelmente os efeitos aerodinâmicos de arraste, melhorando a performance da aeronave e reduzindo o desgaste e o consumo. No entanto, aeronaves com asas não podem ir muito além disso, pois densidades muito baixas do ar reduzem a força de sustentação e a quantidade de oxigênio, necessária na combustão das turbinas. Da mesma maneira que os seres humanos, que respiram para obter oxigênio necessário para queimar os alimentos e produzir energia, os aviões queimam o oxigênio retirado da atmosfera pelo seu movimento e o das turbinas. Os aviões conseguem ir mais alto que os seres humanos porque seus movimentos através do ar compensam a menor concentração, mas o fato é que nem os aviões com turbinas nem os seres humanos conseguem suportar as condições da estratosfera. A partir da estratosfera, aeronaves só com foguete e humanos só com cilindro de ar.

A camada de ozônio fica na estratosfera. Ela é uma faixa com 22 km de espessura onde é alta a concentração desse gás. O gás ozônio absorve parte da radiação ultravioleta vinda do Sol, protegendo a vida na Terra dessa energia prejudicial. Essa absorção de energia na estratosfera que justifica o aumento da temperatura com a altitude. O ozônio é um gás que, embora quimicamente muito diferente, é estruturalmente parecido com o gás oxigênio. Enquanto o oxigênio que respiramos tem moléculas com dois átomos de oxigênio (O2), o ozônio tem moléculas formadas por três átomos de oxigênio (O3). Dizemos que os dois gases são alótropos, que é o mesmo que dizer que eles são "parentes" ou coisa do tipo. O fato é que os átomos de oxigênio gostam de ficar em duplas, e não em trios. Dizemos que a substância O2 é mais estável que a substância O3. E na prática quer dizer que, se deixar, o gás ozônio vai virar gás oxigênio. Basta dar uma ajuda, um empurrãozinho. Essa ajuda para desfazer os trios e formar duplas vem da energia solar.

A radiação ultravioleta pode ser considerada uma "cor" da luz do SOl que não conseguimos enxergar. Essa cor invisível para nós carrega a energia necessária para desfazer os trios de átomos de oxigênio. Assim, o gás ozônio utiliza a radiação ultravioleta e se reorganiza. Dizemos que o ozônio absorve o ultravioleta.

Essa radiação que é boa para os átomos de oxigênio, não é boa para a saúde dos seres vivos. A desorganização dos átomos de ozônio pode ser feita em outras moléculas, como o nosso DNA. Essa alteração do código genético de um ser vivo é a essência do que chamamos de mutação genética. E sabemos que mutação pode levar ao câncer. A radiação ultravioleta que ultrapassa a atmosfera (a camada de ozônio está mais para uma peneira do que para um muro) é responsável pela maior parte dos casos de câncer de pele. Diversos gases produzidos pelo mundo atual também ajudam os átomos de oxigênio a desfazerem os trios. Gases como os CFCs (clorofluorcarbonos - hidrocarbonetos halogenados com cloro e flúor) reagem com as moléculas de ozônio, desfazendo a estrutura que interagiria com a radiação ultravioleta, absorvendo-a. Com isso, a radiação chega ao solo, trazendo os problemas que isso significa.

A partir dos 50 km de altura, onde está a estratopausa, a temperatura volta a ser o nosso conhecido "quanto mais alto, mais frio". O perfil de temperatura se modifica novamente e passa a diminuir com a altura até os 80 km, quando chega a -90 °C. É a mesosfera, a camada de ar dos meteoros.

Na mesosfera a queda de temperatura passa a ocorrer em virtude da baixa concentração de moléculas e da diminuição do calor oriundo da camada de ozônio, que ficou pra baixo. Apesar da baixa concentração, o ar presente na mesosfera é suficiente para oferecer resistência a objetos que entrem em nossa atmosfera.

O calor gerado pela resistência do ar a diversas rochas que colidem com a Terra faz com que os objetos sejam incendiados e dêem origem ao que é conhecido como estrelas cadentes. Esses fenômenos são chamados de meteoros e as rochas de meteoróides.

A maiorias dos meteroróides é um pouco maior que um grão de areia, mas alguns podem chegar ao tamanho de casas ou ainda maiores. Dependendo do tamanho, essas rochas podem chegar à superfície, quando são chamados de meteoritos. Muitos meteoritos chegam à superfície da Terra com freqüência sem que nos darmos conta disso, pois são em sua grande maioria minúsculos, mas grandes meteoritos podem causar enormes danos ao planeta e à vida, como já ocorreu no passado do nosso planeta - e que pode ocorrer no futuro. Ano passado, o ônibus espacial Columbia incendiou-se ao reentrar na atmosfera.

Na verdade, ele já estava há um certo tempo na atmosfera quando ocorreu a explosão, mas foi justamente ao se aproximar da base da mesosfera, a 60 km de altura, que o calor gerado se tornou insuportável para a estrutura, danificada em seu isolamento térmico, e causou a explosão. Assim como a maioria dos corpos que chegam na Terra, o Columbia foi queimado na mesosfera, se transformando em um triste meteoro que nos faz refletir sobre os limites do homem perante a natureza.

Acima dos 80 km de altura está a última camada de ar da atmosfera, a termosfera. A temperatura volta a crescer com a altura, podendo atingir os 1000 °C ou mais. Na termosfera o ar é tão rarefeito que o conceito familiar de temperatura como agitação atômico/molecular não se aplica. Não é possível dizer onde está o limite da termosfera, e por conseguinte, o limite da atmosfera. A dezenas de milhares de quilômetros existem moléculas de gás presas pelos campos gravitacional e magnético da Terra. Essas partículas giram junto com o planeta e podem ser consideradas parte da atmosfera. Para efeitos práticos, considera-se que a partir dos 100-200 km de altura tempos o início do espaço.

Na prática, este é o tamanho da atmosfera: a Terra tem uma cobertura de ar, com mais de 100 km de altura.

Fonte: www.silverioortiz.kit.net

Atmosfera

Atmosfera - Metereologia

Vista do espaço, a Terra aparece como uma esfera de coloração azul brilhante. Esse efeito cromático é produzido pela dispersão da luz solar sobre a atmosfera.

A atmosfera é uma fina camada de gás que envolve o globo terrestre.

Outros planetas do sistema solar também possuem atmosfera, mas a da Terra apresenta uma notável peculiaridade: a composição de seus gases e sua estrutura vertical reúnem as condições necessárias para o desenvolvimento da vida no planeta. Além disso, a atmosfera terrestre é fundamental para toda uma série de fenômenos que se processam na superfície do planeta, como os ventos e os deslocamentos de massas de ar, as precipitações meteorológicas e as mudanças do clima.

Composição da Atmosfera

O ar, mistura gasosa que constitui a atmosfera, compõe-se principalmente de oxigênio e nitrogênio. Este representa 78% do volume atmosférico total e mantém uma estrutura diatômica até 200km de altitude. O nitrogênio, que atua como suporte dos demais componentes da atmosfera, tem grande importância para os seres vivos, pois, ao ser fixado nos solos pela ação de diversas bactérias e outros microrganismos, é absorvido pelas plantas, na forma de proteínas vegetais.

O oxigênio, que ocupa cerca de 21% do volume da atmosfera, apresenta diversas estruturas atômicas, conforme a altitude, e é responsável pelos processos respiratórios dos seres vivos. Outros componentes da atmosfera são o argônio, o dióxido de carbono, indispensável à fotossíntese, e, em quantidades ínfimas, hidrogênio e gases como neônio, xenônio, hélio, criptônio e radônio.

A concentração de vapor d"água na atmosfera varia muito em função das condições climáticas das diferentes regiões do globo, embora, de forma geral, os níveis de evaporação e precipitação sejam compensados, até chegar a um equilíbrio em todo o planeta. O vapor d"água em suspensão no ar encontra-se principalmente nas camadas baixas da atmosfera (75% abaixo de quatro mil metros de altura) e exerce o importante papel de regulador da ação do Sol sobre a superfície terrestre.

Estrutura Vertical da Atmosfera

Supõe-se que a atmosfera tenha cerca de mil quilômetros de espessura, com 99% de sua densidade concentrada na camada inferior, até vinte quilômetros de altitude. Acima desse nível, o ar se torna rarefeito e perde a homogeneidade de sua composição, de modo que na exosfera, zona limítrofe ao espaço interplanetário, moléculas isoladas de gás escapam à ação do campo gravitacional terrestre.

O estudo da evolução térmica segundo a altitude revelou a existência de diversas camadas atmosféricas superpostas, caracterizadas por comportamentos distintos.

Troposfera

A parte inferior da atmosfera chama-se troposfera e responde por oitenta por cento do peso atmosférico. Apresenta uma espessura média de 12km, atingindo 16km nos trópicos e reduzindo-se para sete quilômetros nos pólos. Sua principal característica é a redução na temperatura do ar à razão de 0,55o C por cem metros de altitude, embora ocorram casos isolados de inversão térmica, quando a temperatura sobe com o aumento da altitude.

A troposfera é agitada sem cessar por movimentos verticais e horizontais, que causam condensação, formação de nuvens e precipitação. Todos os processos meteorológicos se desenvolvem na troposfera. A parte inferior dessa camada, até três mil metros de altura, denomina-se biosfera e está submetida à ação dos ventos e da troca de massas de ar com a chamada camada livre, situada no nível imediatamente superior e na qual os ventos são mais fortes e constantes.

Na troposfera, a pressão atmosférica também decresce quando a altitude aumenta. Ao nível do mar, a pressão média é de 1.103 milibares; nas primeiras centenas de metros acima desse nível, a pressão cai à razão de um milibar a cada oito metros. À medida que se ascende nessa camada, aumenta o número de metros necessários para provocar a mesma queda de pressão, conforme a redução progressiva da densidade do ar. Acima da troposfera, há uma camada de transição, a tropopausa, onde a temperatura torna-se constante.

Estratosfera

A segunda camada da atmosfera, chamada estratosfera, situa-se entre 12 e 50km de altitude. Apresenta pequena concentração de vapor d"água e temperatura constante até a região limítrofe, denominada estratopausa, quando começa a subir. Na sua parte inferior, flui uma corrente de ar em jato, conhecida como jet stream, que exerce considerável influência na meteorologia das zonas temperadas. Na estratosfera, entre trinta e cinqüenta quilômetros, encontra-se a ozonosfera, na qual moléculas de ozônio absorvem a radiação ultravioleta proveniente do Sol, impedindo seus efeitos prejudiciais sobre os seres vivos. Nessa camada, o ar começa a aquecer-se em conseqüência das reações fotoquímicas que ocorrem entre o ozônio e os raios ultravioleta, de maneira que, aos cinqüenta quilômetros de altitude, a temperatura aumenta até atingir cerca de 10o C positivos.

Mesosfera

Após a estratopausa, surge uma nova camada, a mesosfera, que se caracteriza por uma rápida queda na temperatura até noventa quilômetros de altura, nível no qual os gases atmosféricos caem a -90o C.

Ionosfera. Acima da mesosfera, separada pela mesopausa (nova camada de transição), começa a ionosfera, também conhecida como termosfera ou quimiosfera, que alcança, aproximadamente, 500km de altitude. Nessa camada, átomos isolados de oxigênio e nitrogênio entram em reação, ao absorver as radiações solares de onda curta (raios X e raios gama), e dissociam-se em íons, os quais, por sua vez, absorvem parte das radiações ultravioleta. As forças eletromagnéticas aí atuantes determinam o comportamento das partículas atômicas da ionosfera, cujo limite inferior localiza-se na zona extrema do campo gravitacional terrestre, razão por que sua camada influi de maneira significativa na propagação de ondas eletromagnéticas.

Exosfera

Entre 500 e mais de 1.000km de altura estende-se a exosfera. É nessa região que se produzem as auroras polares e onde ocorre o intercâmbio entre as moléculas de gases atmosféricos e os micrometeoritos provenientes do espaço exterior.

A última camada, de limite impreciso, denomina-se magnetosfera, definida em função da influência do campo magnético terrestre sobre as partículas eletrizadas que rodeiam o planeta, até uma distância de 95.000km.

Atmosfera e superfície terrestre

A atmosfera e, sobretudo, a troposfera atuam como fatores reguladores da temperatura e umidade da superfície terrestre. As camadas superiores da atmosfera refletem para o exterior quarenta por cento da radiação solar; 17% são absorvidos pelas camadas inferiores (o vapor d"água e o dióxido de carbono absorvem os raios infravermelhos, e o ozônio, os ultravioleta); e os 43% restantes alcançam a superfície terrestre, que, por sua vez, reflete cerca de dez por cento dessas radiações solares.

A inclinação dos raios solares em função da latitude e a quantidade de vapor d"água nas diferentes regiões do globo determinam o grau de penetração desses raios na superfície. Cerca de 33% da energia solar é absorvida pelo solo, embora seja em parte liberada durante a noite, ficando parcialmente retida na troposfera pelo vapor d"água. Dessa forma, as temperaturas da superfície são reguladas de maneira que não sofram variações bruscas, exceto nas zonas onde a espessura da troposfera é menor (cordilheiras) e onde o teor de vapor d"água é reduzido (deserto e regiões de clima continental).

Na troposfera, o ar se desloca tanto no sentido horizontal (ventos), devido a variações de temperatura e pressão, como no sentido vertical, em conseqüência da temperatura (o ar quente, de menor peso, eleva-se) ou dos acidentes do terreno.

A atmosfera constitui um complexo sistema de compensações e inter-relações de temperatura, pressão e umidade, que mantém um equilíbrio dinâmico entre os fenômenos climáticos das diferentes regiões da Terra. A ação do homem pode provocar alterações nesse equilíbrio, em decorrência do lançamento de gases tóxicos ou outras substâncias na atmosfera. Por exemplo, no fim do século XX, muitos cientistas acreditavam que a emissão de clorofluorcarbonetos estava causando a destruição da camada de ozônio, o que ameaçava a vida no planeta.
Aurora Polar; Meteorologia; Umidade atmosférica

Fonte: biomania.com

Atmosfera

Tem uma composição bastante homogênea em seus primeiros 96 km.

Gases que a compõem a atmosfera até 96km com suas respectivas porcentagens por volume:

Nitrogênio (N2): 78,088%
Oxigênio (O2): 20,949%
Argônio (Ar): 0,93%
Dióxido de carbono (CO2): 0,03%
Neônio (Ne): 0,0018%
Hélio (He): 0,0005%
Metano (Ch2);
Criptônio (Kr):0,0001%

Acima de 96 km, perde a homogeneidade; formam-se camadas sucessivas de oxigênio (O2), hélio (He) e hidrogênio (H) atômico.

Os raios solares aquecem a superfície terrestre em torno de -27ºC. Em resposta, a Terra emite raios infravermelhos em todas as direções. Eles são absorvidos pelo dióxido de carbono e pelas moléculas de vapor de água que se encontram nas camadas inferiores da atmosfera e devolvidos. Parte deles é dirigida para baixo, retornando à superfície terrestre. Isso provoca um aumento da temperatura em 43ºC, o que resulta em uma temperatura média de 16ºC, durante o ano inteiro.

Camadas da Atmosfera

São cinco, dependendo do gradiente de temperatura da região, ou seja, de sua variação em relação à altitude de uma determinada região atmosférica, medida a partir do nível do mar.

Regiões Atmosféricas Altitude Gradiente de Temperatura
Troposfera 0 a 11 km negativo
Estratosfera 11 a 48 km positivo
Mesosfera 48 a 80 km negativo
Termosfera 80 a 650 km positivo
Exosfera acima de 650 km indefinido

Um gradiente positivo significa que a temperatura aumenta com a altitude; um gradiente negativo, que ela decresce com a altitude; e um gradiente indefinido, que a densidade das moléculas é baixa demais para que a temperatura tenha um valor significativo.

A troposfera contém cerca de dois terços da massa total da atmosfera. Nessa camada a temperatura diminui com o aumento da altitude à razão de 6ºC/km aproximadamente. Isso acontece porque a atmosfera é aquecida principalmente pelas radiações solares absorvidas pela superfície da Terra. Todos os fenômenos que afetam o tempo, como nuvens e precipitações, resultam de fenômenos troposféricos.

Assim, sempre que existe ar quente sob o ar frio, ocorrem movimentos verticais na atmosfera, já que o ar quente é mais leve que o ar frio. Isso provoca ventos verticais, ou correntes convectivas.

Na parte superior da troposfera, chamada estratosfera, a temperatura aumenta com a altitude, atingindo um valor máximo de 13ºC. Isso ocorre porque os raios solares ultravioleta são absorvidos pela camada estratosférica de ozônio. Como ela absorve a maior parte desses raios, sua radiação letal não atinge a superfície, onde poderia prejudicar a vida. Após a estratosfera se inicia a mesosfera, em que a temperatura cai 17ºC a cada 305 m, chegando a -95ºC, a mais baixa de toda a atmosfera. Ela é registrada no topo da mesosfera e marca o limite a partir do qual se inicia a termosfera.

Nessa faixa, a temperatura sobe com a altitude devido à absorção e ao subseqüente aquecimento dos raios X solares e dos raios ultravioleta de ondas curtas. A temperatura da termosfera varia entre 1.093ºC e 1.648ºC.

Acima desta camada está a exosfera, região isotérmica que é o ápice da atmosfera neutra. Para além dela encontram-se várias regiões com grandes quantidades de núcleos atômicos ionizados e elétrons. A absorção de raios X solares e de raios ultravioleta provoca a ionização do ar, que por sua vez produz várias camadas ionizadas conhecidas como ionosfera. (Almanaque Abril, 1996).

Fonte: www.ambienteterra.com.br

Atmosfera

A Terra é rodeada pela atmosfera, camada gasosa que permite a existência de vida no planeta. Esta camada protege os organismos da exposição a níveis arriscados de radiação ultravioleta, contém os gases necessários para os processos vitais de respiração e fotossíntese e fornece a água necessária para a vida.

Não possui limite exterior definido, rarefazendo-se gradualmente até desaparecer no espaço, se bem que mais de 80% dos gases atmosféricos sejam mantidos pela gravidade, nos primeiros 20 Km acima da Terra.

Gradiente de temperatura

Um gradiente positivo significa que a temperatura aumenta com a altitude; um gradiente negativo, que ela decresce com a altitude; e um gradiente indefinido, que a densidade das moléculas é baixa demais para que a temperatura tenha um valor significativo. A troposfera contém cerca de dois terços da massa total da atmosfera. Nesta camada a temperatura diminui com o aumento da altitude à razão de 6ºC/km aproximadamente. Isto acontece, porque a atmosfera é aquecida principalmente pelas radiações solares absorvidas pela superfície da Terra. Todos os fenômenos que afetam o tempo, como nuvens e precipitações, resultam de fenômenos troposféricos. Na estratosfera, a temperatura aumenta com a altitude. Isto ocorre porque os raios solares ultravioleta são absorvidos pela camada do ozono. Como ela absorve a maior parte desses raios, a radiação nociva não atinge a superfície, onde poderia prejudicar a vida. Na mesosfera, a temperatura desce 17ºC a cada 305 m, chegando a -95ºC, a mais baixa de toda a atmosfera. Ela é registada no topo da mesosfera e marca o limite a partir do qual se inicia a termosfera.

Nesta camada, a temperatura sobe com a altitude devido à absorção e ao subsequente aquecimento dos raios X solares e dos raios ultravioleta de ondas curtas.

A temperatura da termosfera varia entre 1.093ºC e 1.648ºC. Acima desta camada está a exosfera, região isotérmica que é o ápice da atmosfera neutra. Para além dela encontram-se várias regiões com grandes quantidades de núcleos atômicos ionizados e electrões.

A absorção de raios X solares e de raios ultravioleta provoca a ionização do ar, que por sua vez produz várias camadas ionizadas conhecidas como ionosfera.

Troposfera - gradiente negativo
Estratosfera - gradiente positivo
Mesosfera - gradiente negativo
Termosfera - gradiente positivo
Exosfera - gradiente indefinido

Fonte: ecoguia.cm-mirandela.pt

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