RBITA DA TERRA

PerilioO perilio no tem data fixa. O ltimo perilio ocorreu em 03/01/1995.

A Terra estar no perilio no dia 04/01, somente em 2067.

Isso ocorre porque a mudana de posio acontece de 72 em 72 anos.

PerilioPara mudar 20 minutos em sua posio leva 1 ano;

Ento 3 anos para mudar 1 hora (60 min.);

E 72 anos para mudar 24 horas (1 dia).

Radiao SolarRadiao solar maior fonte de energia para a Terra, principal elemento meteorolgico e um dos fatores determinantes do tempo e do clima. Alm disso, afeta diversos processos: fsicos (aquecimento/evaporao), bio-fsicos (transpirao) e biolgicos (fotossntese)

Espectro eletromagntico

Equilbrio RadiativoO sistema Terra-atmosfera est constantemente absorvendo radiao solar e emitindo sua prpria radiao para o espao. Numa mdia de longo prazo, as taxas de absoro e emisso so aproximadamente iguais, de modo que o sistema est muito prximo do equilbrio radiativo.

Absortividade Seletiva

DISTRIBUIO DA RADIAOA radiao monocromtica incidente sobre uma camada no opaca (como a atmosfera) pode ser espalhada, refletida, absorvida ou transmitida. Como na equao anterior:

A radiao ser absorvida, espalhada ou refletida de volta dependendo, em grande parte, do comprimento de onda da energia que est sendo transportada, assim como do tamanho e natureza do material que intervm.

DISTRIBUIO DA RADIAO

A radiao monocromtica incidente sobre qualquer superfcie opaca (como a superfcie da Terra) absorvida ou refletida:

Dividindo-se cada termo desta expresso pela radiao monocromtica incidente obtemos:

ESPALHAMENTO Embora a radiao solar incida em linha reta, os gases e aerossis podem causar seu espalhamento (dispersando-a em todas as direes para cima, para baixo e para os lados). A reflexo um caso particular de espalhamento. A radiao difusa constituda de radiao solar que espalhada ou refletida de volta para a Terra. Esta radiao difusa responsvel pela claridade do cu durante o dia e pela iluminao de reas que no recebem iluminao direta do sol. As caractersticas do espalhamento dependem, em grande parte, do tamanho das molculas de gs ou aerossis. O espalhamento por partculas cujo raio bem menor que o comprimento de onda da radiao espalhada, como o caso do espalhamento da luz visvel por molculas de gs da atmosfera, dependente do comprimento de onda (espalhamento Rayleigh), de forma que a radiao monocromtica espalhada inversamente proporcional 4 potncia do comprimento de onda Esta dependncia a base para explicar o azul do cu.

ESPALHAMENTOA luz azul aproximadamente 5,5 vezes mais espalhada que a luz vermelha. tambm mais espalhada que o verde, amarelo e laranja. Assim, o cu, longe do disco do sol, parece azul. Se a luz violeta tem um comprimento de onda menor que a luz azul, por que ento, o cu no violeta? Porque a energia contida no violeta muito menor que a contida no azul e, porque o olho humano mais sensvel luz azul que luz violeta.

ESPALHAMENTO Como a densidade molecular decresce fortemente com a altura, o cu, visto de alturas cada vez maiores, iria gradualmente escurecer at tornar-se totalmente escuro, longe do disco solar. Por outro lado, o Sol apareceria cada vez mais branco e brilhante. Quando o Sol se aproxima do horizonte (no nascer e por do Sol) a radiao solar percorre um caminho mais longo atravs das molculas de ar, e, portanto, mais e mais luz azul espalhada do feixe de luz. Assim, o feixe luminoso contm mais luz do extremo vermelho do espectro visvel. Isto explica a colorao avermelhada do cu ao nascer e por do Sol. Este fenmeno especialmente visvel em dias nos quais pequenas partculas de poeira ou fumaa estiverem presentes.

ESPALHAMENTO A radiao espalhada igualmente em todos os comprimentos de onda. Quando a radiao espalhada por partculas cujos raios se aproximam ou excedem em at 8 vezes o comprimento de onda da radiao incidente, o espalhamento no depende do comprimento de onda e chamado de espalhamento de Mie. Partculas que compem as nuvens (pequenos cristais de gelo ou gotculas de gua) e a maior parte dos aerossis atmosfricos espalham a luz do Sol desta maneira. Por isso, as nuvens parecem brancas e quando a atmosfera contm grande concentrao de aerossis o cu inteiro fica esbranquiado.

Cor do cu

Cor do cu

Cor do cu

CORPO NEGROO sol e a Terra atuam como corpo negroA atmosfera um absorvedor seletivo

LEIS DA RADIAO (PARA CORPOS NEGROS )

Um corpo negro um corpo hipottico que emite (ou absorve) radiao eletromagntica em todos os comprimentos de onda, de forma que: toda a radiao incidente completamente absorvida; a radiao mxima possvel, para todos os comprimentos de onda e em todas as direes, depende da temperatura do corpo. A radiao do corpo negro isotrpica, isto , no depende da direo. O Sol e a Terra irradiam aproximadamente como corpos negros. Portanto, as leis da radiao dos corpos negros podem ser aplicadas a radiao solar e terrestre com algumas restries.

ALBEDO O albedo varia no espao e no tempo, dependendo da natureza da superfcie e da altura do Sol. Dentro da atmosfera, os topos das nuvens so os mais importantes refletores. O albedo dos topos de nuvens depende de sua espessura, variando de menos de 40% para nuvens finas (menos de 50m) a 80% para nuvens espessas (mais de 5000m).

Albedo para algumas superfcies no intervalo visvel ( % )Solo descoberto10-25Areia, deserto25-40Grama15-25Floresta10-20Neve (limpa, seca)75-95Neve (molhada e/ou suja)25-75Superfcie do mar (sol > 25 acima do horizonte)

InsolaoHoras efetivas de brilho solar [horas/dia]Heligrafo equipamento utilizado para a obteno do nmero de horas efetivas de brilho solar (radiao solar direta)Bandas de registro o sol ao ter seus raios convergidos pela esfera de cristal queima as bandas, registrando o nmero de horas com brilho solar

Reaes fotoqumicas e a formao de oznio

Um tomo ou uma molcula pode absorver ou emitir radiao eletromagntica.Uma molcula pode absorver radiao cuja energia seja suficiente para "quebr-la" em seus componentes atmicos. Nas reaes fotoqumicas a absoro ou emisso de radiao eletromagntica tem papel crucial em fornecer ou remover energia.

O Nitrognio, o mais abundante constituinte da atmosfera um fraco absorvedor da radiao solar incidente, que se concentra principalmente nos comprimentos de onda entre 0,2 e 2 . e 2 A fotodissociao do oxignio entre 50 a 110 km de altitude absorve virtualmente toda radiao solar ultravioleta para . O oxignio atmico assim obtido altamente reativo, sendo de particular importncia a reao

Esta a reao dominante para a produo de oznio na estratosfera (M uma 3 molcula necessria para retirar o excesso de energia liberada na reao). Como a probabilidade de ocorrncia desta reao cresce com o quadrado da densidade do gs, o oxignio atmico estvel na alta mesosfera e termosfera, enquanto na estratosfera ele se combina rapidamente para formar o oznio. A radiao ultravioleta para absorvida na reao de fotodissociao do oznio (na estratosfera, entre 20 a 60 km).

O tomo de oxignio combina rapidamente com o O2 para formar outra molcula deO3. Quando as equaes anteriores ocorrem sequencialmente no h mudana na estrutura qumica, mas somente absoro de radiao e resultante entrada de calor e aumento de temperatura na estratosfera.

Unidades de Irradincia SolarSIW/m2 = J/m2sCGScal/cm2minSIMJ/m2diaCGScal/cm2diaValores instantneosValores dirios1 cal = 4,18 J ou 1 J = 0,239 cal 1 cal/cm2min = 696,67 W/m21 MJ/m2dia = 23,923 cal/cm2dia ou 1 cal/cm2dia = 0,0418 MJ/m2dia

DESCRIO QUANTITATIVA DA RADIAOFluxo radiante: taxa de transferncia de energia,Joules/segundo = Watts. Para o sol:. Irradincia (E) : fluxo radiante por unidade de rea, Watts/m2. A irradincia da radiao eletromagntica que passa atravs dos limites do disco visvel do sol, raio dada por:

DESCRIO QUANTITATIVA DA RADIAO A irradincia mdia da radiao solar que atinge a rbita da Terra, num plano perpendicular aos raios solares, no topo da atmosfera ~ 1,38 x 103 W/m2 (ou 1,97 cal/cm/min) que constitui a chamada constante solar. A diferena entre a irradincia no aflio e perihlio de: ~ 6,7%.

O Sol irradia, isotropicamente, aproximadamente 56 x 1026 cal de energia.Caloria (cal) quantidade de energia necessria para aumentar a temperatura de 1 grama de H2O de 1 0C (de 14,5 a 15,5 0C).A energia por unidade de rea e de tempo incidente em uma superfcie concntrica com o Sol e de raio 1,5 x 1013 cm (distncia mdia entre o Sol e a Terra) igual a:

344 W.m-2 Terra sem atmosfera

Terra com atmosfera e albedo de 30% ou 0.3, temos:

Considerando a Terra um corpo negro, a temperatura de equilbrio radiativo (Te) : Te = - 18 0C

Devido ao efeito estufa provocado pelos gases estufa, a temperatura da superfcie observada :Ts - temp. de emisso da superfcie :

Medida da Irradincia Solar na Superfcie TerrestreOs equipamentos que medem a irradincia solar recebem vrias denominaes, o que basicamente difere em funo do tipo de equipamento, do princpio de funcionamento e do tipo de irradincia a ser medidaMedida da Irradincia solar globalActingrafo: o sensor constitudo de placas bimetlicas (negras e brancas) que absorvem radiao solar, dilatando-se diferentemente. A diferena de dilatao proporcional irradincia solar e registrada continuamente por uma pena sobre um diagrama (actinograma).Placas bimetlicas, cobertas por uma cpula de vidro ou quartzo, que impede que as ondas longas atinjam as placasSistema de registro mecnico

Piranmetro de termopar: o elemento sensor uma placa com uma srie de termopares (termopilhas), sendo que parte enegrecida (junes quentes) e parte branca (junes frias). O aquecimento diferencial entre as junes frias e quentes gera uma fora eletromotriz proporcional irradinica. O sinal gerado captado por um sistema automtico de aquisio de dados.Juno quenteJuno quenteJuno friaJuno friaNa figura da esquerda vemos um piranmetro branco e preto com as junes frias e quentes expostas. Na figura da direita, o piranmetro tem as junes quentes expostas diretamente radiao solar, enquanto que as frias encontram-se no interior do bloco do sensor. A cpula de quartzo para barrar as ondas longas provenientes da atmosfera.

Tubo solarmetro: usa o mesmo princpio dos piranmetros, porm com as termopilhas instaladas numa placa retangular e longa, permitindo uma melhor amostragem espacial. O sinal gerado captado por um sistema automtico de aquisio de dados.Piranmetro de fotodiodo de silcio: o sensor o fotodiodo de silcio, que responde absoro de energia, gerando uma corrente eltrica proporcional irradincia solar. O sinal gerado medido da mesma forma que nos piranmetros.

Medida da Irradincia solar fotossinteticamente ativaSensor qntico: o sensor o fotodiodo de silcio, o qual protegido por um filtro que permite apenas a passagem da radiao solar na banda do visvel, ou especificamente, na banda da radiao fotossinteticamente ativa, expressa em mol de fotons por unidade de rea e tempo (fluxo de ftons fotossintticos).Medida da Irradincia solar diretaEmprega os piranmetros acoplados a um sistema especfico que permite apenas a incidncia da radiao direta no elemento sensor. Esse tipo de equipamento denominado Pirelimetro

Medida da Irradincia solar difusaEmprega os piranmetros com o sensor parcialmente protegido por um sistema especfico (arco metlico) que permite apenas a incidncia da radiao difusa no elemento sensor. Medida da Irradincia infra-vermelhaEmprega os piranmetros com uma cpula especfica que reflete as ondas curtas e permite a passagem das ondas longas. Esses sensores contm um termistor para medida da sua temperatura, possibilitando assim se conhecer a sua emisso de IV e consequentemente se calcular a densidade de fluxo do ondas longas incidente.

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