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A atmosfera e a radiação solar

A atmosfera tem:

> um limite inferior que marca o seu início e que corresponde ao nível médio das águas do mar (0 metros) – superfície da Terra;

> um limite superior, que, ao contrário do inferior, é difícil de determinar, mas que segundo os cientistas oscila entre os 800 e os 1000 quilómetros de altitude.

A atmosfera e a sua composição química

A atmosfera é constituída por ar atmosférico. Este é essencialmente constituído por uma mistura de gases, que contêm em suspensão minúsculas partículas sólidas de poeira, de fumo e de partículas líquidas (a água encontra-se na atmosfera nos três estados: gasoso, líquido e sólido).

Em relação ao volume de ar, os constituintes da atmosfera mais importantes são os que, no seu conjunto, representam cerca de 99,96% do volume da homosfera:

> o azoto (78,08%),

> o oxigénio (20,95%),

> o árgon (0,93%).

Árgon (0,93%)

Dióxido de carbono (0,033%)

Hélio (0,00052%) Outros gases 1%

Oxigénio21%

Azoto78%

Metano cripton, (0,00066%)xénon, hidrogénio,

ozono, etc.

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Nesta encontram-se ainda os gases raros (néon, hélio, crípton, hidrogénio, xénon, radão, metano e óxido de nitroso), que, no total, ocupam menos de 0,01% do volume da homosfera.

Estes constituintes designam-se por gases de concentração permanente, por se encontra-rem em proporções que se mantêm relativamente constantes.

No entanto, na atmosfera encontram-se gases cujas proporções variam, mais ou menos acentuadamente, no tempo e no espaço – gases de concentração variável. Os mais impor-tantes, uma vez que têm um papel relevante, do ponto de vista meteorológico, são:

> o vapor de água, que diminui em altitude (cerca de 75% acumula-se nos primeiros 4 km de altitude);

> o dióxido de carbono, que diminui em altitude (cerca de 75% concentram-se nos 10 km de altitude);

> o ozono, que aumenta em altitude (a sua maior concentração ocorre sensivelmente entre os 20 e os 50 km de altitude).

Além destes gases existem na atmosfera partículas sólidas. As poeiras, fumos, sais mine-rais e microrganismos presentes na atmosfera são muito importantes do ponto de vista meteorológico, pois é em torno delas que se dá a condensação do vapor de água (núcleos de condensação). Os fumos e as poeiras existentes na atmosfera das cidades são responsáveis pela formação de nebulosidade.

A atmosfera e a sua estrutura vertical

Os meteorologistas, para preverem a evolução da atmosfera, devem considerá-la como um todo.

Mas a atmosfera apresenta uma estrutura física complexa, o que levou a que os meteorolo-gistas, tenham procedido a uma divisão teórica, com base na variação da temperatura em altitude, isto é, da sua estrutura térmica vertical – gradiente térmico vertical –, para que determinadas regiões possam ser estudadas separadamente.

Assim, a atmosfera é formada por uma série de camadas ou zonas esféricas, com caracterís-ticas próprias. Estas camadas designam-se por:

> Troposfera, desde a superfície terrestre até sensivelmente aos 11-12 km de altitude; o seu limite superior é a Tropopausa.

> Estratosfera, desde os 11-12 km de altitude até aos 50-55 km de altitude; o seu limite superior é a Estratopausa.

> Mesosfera, desde os 50-55 km de altitude até aos 80 km de altitude; o limite superior é a Mesopausa.

> Termosfera, desde a mesopausa até aproximadamente aos 500-600 km de altitude; o seu limite superior é a Termopausa.

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500 km

Nível do mar

110

100

90

80

70

60

50

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(km

)

– 80 Temperatura (ºC)0

Troposfera

Estratosfera

Mesosfera

Termosfera

80 km

50 km

10-12 km

80

EstratosferaLimites: entre os 10-12 km e os50-55 km de altitude.Limite superior: estratopausa.Temperatura:• mantém-se relativamente cons-tante até os 20-25 km de altitude(camada isotérmica);• aumenta gradualmente até aoscerca de 32 km de altitude;• aumenta rapidamente a partirdos cerca de 32 km de altitude.

MesosferaLimites: entre os 50-55 km e os80 km de altitude.Limite superior: mesopausa.Temperatura: diminui em altitude.

TermosferaLimites: entre os 80 km e os500 - 600 km de altitude.Limite superior:• termopausaTemperatura:• mantém-se relativamente cons-tante até aos 90 km de altitude(camada isotérmica);• aumenta a partir dos cerca de90 km de altitude.

TroposferaLimites: entre a superfície terrestree os 10-12 km de altitude.Limite superior: tropopausa.Temperatura: diminui em altitude.

Troposfera

A Troposfera é uma camada achatada nos polos, o que se deve:

> à contração do ar provocada pelas baixas temperaturas;

> ao efeito da força centrífuga resultante do movimento de rotação do nosso planeta.

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Equador16 a 18 km 16 a 18 km

6 a 8 km

6 a 8 km Polo Sul

Polo Norte

Troposfera Tropopausa

A Troposfera é aquecida pela base, ou seja, a tempera-tura na Troposfera sofre um decréscimo em altitude, uma vez que:

> a radiação terrestre é a principal fonte calorífica da Troposfera; logo, à medida que aumenta a distância à fonte de calor a temperatura diminui;

> à medida que aumenta a altitude, diminuem os gases seletivos, ou seja, as quantidades de dióxido de car-bono, de vapor de água e de partículas sólidas, que são os principais retentores da radiação solar e, sobretudo, da radiação terrestre (energia calorífica libertada pela Terra). Diminuindo estes componentes em altitude, a absorção de energia vai também dimi-nuindo, o que conduz ao decréscimo da temperatura.

Estratosfera

A Estratosfera é a camada que se localiza entre a Troposfera e a Mesosfera.

Na baixa Estratosfera existem duas faixas de ventos (uma no hemisfério norte e outra no hemisfério sul) horizontais, muito fortes, com uma velocidade que varia entre os 100 km/h e os 250 km/h. Designam-se de jet-streams ou correntes de jato e deslocam-se no sentido do movimento de rotação da Terra – de oeste para este.

A Estratosfera é aquecida pelo topo. Deste modo, a Estratosfera tem um gradiente térmico vertical negativo, isto é, a tempe-ratura aumenta em altitude. Apresenta uma temperatura relativamente constante até sensivelmente aos 20-25 km de alti-tude – camada isotérmica.

A partir desta altitude, a temperatura aumenta, primeiro e até sensivelmente aos 32 km de altitude de uma forma ligeira e, depois, até à Estratopausa, de forma muito rápida – camada quente (ou de ozono).

Assim, a absorção da radiação ultravioleta pelo ozono, que se concentra nesta camada, sobretudo entre os 20 km e os 50 km – camada de ozono – provoca um aumento da temperatura, que atinge valo-res quase tão elevados como os sentidos à superfície da Terra.

Polo Norte

Polo Sul

60º

–

– –

–

––

–

++

+

+

++

+

A espessura média da Troposfera é de cerca de 11 km a 12 km, diminuindo em latitude, isto é, do equador (16 km a 18 km) para os polos (6 km a 8 km).

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Mesosfera

É a camada que se localiza entre a Estratosfera e a Termosfera. O comportamento térmico desta camada é semelhante ao que se encontra na Troposfera. Deste modo, a temperatura decresce em altitude, atingindo

os –90 ºC na Mesopausa. Este fenómeno é explicado por esta camada atmosférica ser aque-cida pela base, sendo, então, a alta Estratosfera a sua fonte calorífica.

Termosfera

Após a Mesosfera, e até sensivelmente aos 500 km a 600 km, surge a Termosfera. A Termos-fera é uma camada que regista, até sensivelmente aos 90 km de altitude, uma temperatura relativamente constante (camada isotérmica). A partir daí a temperatura aumenta rapida-mente, chegando mesmo a atingir os 2000 ºC na Termopausa (gradiente térmico vertical negativo).

O aumento da temperatura em altitude deve-se à absorção das radiações ultravioletas pelo oxigénio atómico e pela intensificação dos raios solares e outras estrelas sobre as partículas gasosas ionizadas. Como estes processos aumentam em altitude, a temperatura aumenta no mesmo sentido.

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