UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CEARÁ - UECE Caroline Gonçalves de Carvalho ¹ A ATMOSFERA TERRESTRE: COMPOSIÇÃO E ESTRUTURA (RESENHA) Caderno de Física da UEFS 05 (01 a 02): 21-40, 2007 O artigo escrito por Anderson Albert C. Dias, tem por função nos trazer uma análise introdutória a respeito das questões referentes à atmosfera terrestre, tais como sua composição e todos os processos que ocorrem em seu intervalo, necessários para a manutenção da vida na Terra, assim como, fenômenos de pequenas e grandes escalas, sendo estes ocasionados em decorrência de diversos fatores climáticos que chegam a causar danos significativos em determinadas regiões. Entendemos por Atmosfera a porção que vai da superfície da terra até os limites quase inexistentes com o meio interplanetário. Dizemos inexistentes, pois, por ser formada de gases, a atmosfera terrestre vai se tornando mais tênue na medida em que se distancia da superfície, diminuindo tanto a concentração como a diversidade dos gases presentes e a pressão atmosférica. A formação do Planeta Terra ao longo de milhares de anos nos deu características favoráveis à existência de vida na Terra. Essas características se dão principalmente em função da matéria presente na nossa atmosfera e à quantidade de radiação solar que consegue ultrapassar as camadas que a compõem. No que se refere à matéria, podemos dizer que esta é bem mais complexa, visto que “matéria” é uma denominação ampla, pois se refere à imensa diversidade de gases presentes no limite atmosférico. Dentre essa variedade, os que possuem mais importância e estão presentes em maior quantidade são: Nitrogênio (78%) e o Oxigênio (21%21), ocupando quase todo o volume de ar seco e limpo. Apesar de fazerem parte de uma pequena porção na quantidade de matéria distribuída na atmosfera e não haverem sido mencionados no parágrafo anterior, há também o gás Carbônico (CO³), Ozônio (O³) e o Vapor D’água, que apresentam papel fundamental, pois são ¹ Aluna do curso de Licenciatura em Geografia na Universidade Estadual do Ceará - UECE. Bolsista do Programa de Educação Tutorial - PET Geografia UECE. E-mail: [email protected] os principais responsáveis por impedir que a radiação solar chegue á nossas cabeças em quantidades máximas. O primeiro, de nomenclatura Dióxido de Carbono, é produzido através da fotossíntese das plantas, um processo realizadopara a produção de energia necessária para a sua sobrevivência. O Ozônio, por sua vez, é formado através de uma série de processos, que serão mencionados posteriormente; encontra-se em abundância na camada estratosférica da atmosfera e é o principal responsável por impedir a entrada de radiação nociva á vida humana. O Vapor D’água, assim como se subentende pelo nome, é formado a partir da disponibilidade de água na superfície, necessário para a ocorrência de chuvas e também responsável, junto ao gás carbônico, pelo Efeito Estufa. O Efeito Estufa é o processo pelo qual a Terra mantém a quantidade de calor suficiente para a sobrevivência dos seres vivos. Este calor é produzido através da eminência de raios infravermelhos que penetram a as camadas da Terra, chegando á superfície terrestre em quantidades razoavelmente menores, sendo absorvido por gases presentes na atmosfera, onde se conserva proporcionando temperaturas estáveis para a vida. Assim como dito anteriormente, esta radiação emitida pelo Sol e que chega ao nosso Planeta é de suma importância para nossa sobrevivência. Esta se difere com relação ao comprimento de onda e apresenta-se sobre quantidades também diferentes. A Luz Visível, como sugere, é a faixa do espectro eletromagnético percebida a olho nu, pode ser decomposta nas cores do arco-íris e incide sobre a terra praticamente sem ser absorvida. A radiação Infravermelha, já mencionada anteriormente, não é captada pelo olho humano, é a principal fonte de calor absorvida pela matéria e é subdividida em três regiões distintas de acordo com o comprimento de onda. ARadiação Ultravioleta, mais perigosa de todas à saúde humana, costuma se dividir em três intervalos com características diferentes: UVA, UVB e UVC. A primeira é potencialmente prejudicial, dessa forma, é absorvida totalmente pelo O² presentenaatmosfera; asegunda é fortemente absorvida e pode causar sérias complicações como queimaduras e câncer; e a terceira e última, mais benéfica que as outras, é importante na sintetização da vitamina D no organismo, entretanto, deve se tomar cuidado com o excesso de exposição a mesma.Estas são as radiações mais importantes que participam com maior expressividade sobre o clima da Terra. A atmosfera terrestre é subdivida em camadas, sendo cinco ao todo. Estas estão separadas conforme a temperatura são elas: troposfera, estratosfera, mesosfera termosfera e exosfera. A Troposfera possui uma altitude média de 11 km contando da superfície terrestre, nela se concentra a maior parte da massa atmosférica necessárias para o sustento da vida. Possui uma faixa descontinuidade entre ela e a camada seguinte, denominada tropopausa, com temperatura mínima de -55°C. É na tropopausa onde ocorre o processo de convecção do ar provocado pela ascensão de ar quente e frio, este processo é responsável pela formação das nuvens de chuva e de fenômenos como geadas, entre outros.A Estratosfera é camada mais lenta da atmosfera, sendo bastante estável comparada à primeira. É nela onde se encontra a camada de Ozônio, essencial para o equilíbrio de radiação ultravioleta, responsável pelo aquecimento da Terra. A Mesosfera, camada mediada, possui as mais baixas temperaturas e pouca concentração de moléculas, que apesar de escassas, apresentam ainda resistência á objetos vindos do espaço, como meteoritos. A quarta e última camada, a Termosfera, não possui limite superior definido por ser a última cama e estar contato com o meio interplanetário. A quantidade de moléculas é ainda menor que a camada anterior AS ESCALAS DO CLIMA (RESENHA) BOLETIM DE GEOGRAFIA TEORÉTICA, 23 (46-46): 288-294, 1993 Este capítulo, assim como proposto pelo tema, vem nos trazer uma rápida e bastante explicativa descrição das diferentes escalas de clima ocorrentes no planeta Terra, de acordo com a grandeza física de propagação dos fenômenos observados em decorrências de específicos fatores climáticos, que são estudados de acordo com sua extensão espacial e a duração dos mesmos. O Prof. Dr. AntonioGiacomini Ribeiro, busca fazer uma análise sobre os diferentes tipos de climas já estudados neste ramo da ciência. Para isso, ele nos mostra avisão de alguns autores sobre os respectivos tipos de climas por eles estudados, após anos de pesquisa e trabalhos em campo. Entretanto, há de se observar que embora muitos tenham dedicado boa parte de suas pesquisas a uma única escala, há também outras teorias e trabalhos que provam que nunca sabemos de tudo quando se trata da atmosfera terrestre. Inicialmente, entendemos que para ser estabelecida uma tipologia de cada clima, estes devem ser compreendidos dentro de uma grandeza escalar mediante a área por ele abrangida. Não somente isto, como também os fatores influentes dentro da esfera climática, formadores da atmosfera terrestre, responsáveis pela incidência defenômenos específicos e que através destes podem ser entendidos. Para isso, Giacomini se utilizou de critérios a fim de proporcionar uma classificação parao estudo dos climas; dentre as quais propõe ser tudo o que acontece na atmosfera, em camadas mais distantes da superfície terrestre, tais como a interações ocorridasneste espaço, resultado de expressivas mudanças na superfície habitada; o inverso disso possui pouco efeito. Admite-se também que quanto maior foraextensão da combinação doselementosde determinado fenômeno na atmosfera, maior será seu nível volumétrico, da mesma maneira que o tempo do qual esteirá decorrer. Diante do que já fora dito,assumem-se as seguintes categorias climáticas: Clima Zonal;abrange amaior região geográfica, pois se configura em escala planetária, é a maior das unidades climáticas, compreendendo áreas muito vastas da superfície terrestre e fenômenos de grande extensão, chegando a apresentar entre 1000 e 5000 quilômetros, produzidos a partir da radiação incidente sobre a curvatura da Terra. O Clima Zonal já é muito tempo conhecido, onde os antigos costumavam subdividir o mundo em zonas decorrentes da quantidade de calor recebida pela atmosfera. Com advento de novas tecnologias ao passar de muitos anos, pode-se, hoje, compreender essealcanceclimático na composição dos diferentes hemisférios, em escala planetária. O Clima Regional compreende uma extensa região, abaixo da anterior em dimensão, influenciada por fatores mais próximos a superfície terrestre. No Brasil, pode ser entendido através das diferenças climáticas característicasentre as regiões de norte a sul do País, que diferem de forma bastante evidente, provocando de um lado estações severas de seca e no outro a ocorrência de neve e granito eventualmente, determinando os Domínios Morfoclimáticos da Caatinga, Cerrado, Araucárias, entre outros. Possui extensão horizontal entre 150 e 2500 quilômetros horizontais, sendo variáveis de acordo com fenômenos produzidos abaixo da Troposfera sobre a superfície. O Mesoclima é a unidade intermediária na escala climática, modificado de forma local pelos diversos aspectos da paisagem, como o relevo, a altura das cidades etc.Nessa última o mesoclima é motivado principalmente em conseqüência da poluição das fábricas e outros agentes antrópicos. Possui extensão variada por depender das características fisiológicas locais e costuma apresentar-se em períodos de curto tempo, com duração média de poucas horas. O Topoclimacorresponde a uma situação particular do mesoclima,O termo topoclima é utilizado para designar um mesoclima onde a curvas do relevo da regiãoconstituemum dos critérios principais de identificação, como por exemplo, podemos perceber essa diferenciação nas encostas debarlavento e sotavento das montanhas, tendo o clima modificado de formarigorosa em uma pequena extensão quilométrica.. A última unidade em ordem decrescente da grandeza escalar do clima, é o Microclima. Esta unidade compreende uma área relativamente pequena, mais próxima aos indivíduos, abrangida já por um clima de ordem maior, cujo pode ser ainda fragmentado devido ás variações que apresentam determinadas estruturas particulares dispostas na superfície da Terra. Apesar de apresentar maior proximidade, deve se considerar as dificuldades em estudar os diferentes microclimas existentes, uma vez que apresentam características extremamente particulares, ocasionando em imprecisões acentuadas. É importante ressaltar que as unidades climáticas acima estudadas requerem de diferentes métodos de pesquisa no processo de identificação e diferenciação no meio,exigindo dados de um conjunto de postos meteorológicos, assim como representações cartográficas e constantes observações, levando de meses á anos para serem concluídos. CORREÇÃO ATMOSFÉRICA: CONCEITOS E FUNDAMENTOS Espaço & Geografia, Vol.5, Nº 1 (2002), 153:178 Com base no estudo das radiações que ultrapassam a atmosfera terrestre, a elaboração deste capítulo tem por objetivo auxiliar em pesquisas, a fim de serem produzidas análises que identifiquem, de forma rápida e eficiente, os componentes de um sinal de radiação. Para isso, faz-se necessário conhecermos os constituintes da atmosfera, ou seja, os meios pelo qual esta fonte de energia perpassa até que chegue a superfície. Contudo, para uma análise livre de interferência, torna-se fundamental a utilização de técnicas de correção atmosférica, um mecanismo essencial para processamento de imagens orbitais e anulação de fontes de influência dos fatores que compõem a atmosfera terrestre. Para começar uma explicação da composição atmosférica, temos inicialmente que esta é constituída basicamente de Gases e Particulados. Como já foi estudada anteriormente, a atmosfera terrestre tem a maior parte de sua massa composta de gás, sendo os mais conhecidos e que se concentram em maior quantidade: o Nitrogênio (N), Oxigênio (O) e o Argônio (Ar). A concentração dos gases varia dependendo de sua posição na escala atmosférica, ou seja, a altitude, entre os fatores como temperatura e pressão. Podem ainda variar de acordo com a posição geográfica no globo. O vapor d’agua é considerado o elemento mais variável na composição atmosférica, pois, como sugere, depende especificamente da quantidade de água disponível na superfície. Os primeiros, os gases, hão de ser mais familiares, mas o que seriam Particulados? Trata-se de partículas sólidas pequenas resultantes da desintegração mecânica de outras substâncias, são exemplos de particulados: cristais de gelo, gotículas de água e aerossóis. Os últimos possuem mais participação na atmosfera, embora ainda em concentrações mínimas em relação aos gases, são considerados qualquer partícula distinta de água e gelo, dessa maneira, é a forma de particulado mais abrangente e que merece maior foco. Sendo os aerossóis constituintes de maior parte dos particulados, esses podem ser formados através de processos de fonte natural (através de erupções vulcânicas) e humana (através das indústrias), além de ser suma importância na diminuição da incidência de radiação sobre a superfície. Uma vez atravessada a atmosfera terrestre, uma fração específica de radiação emitida pelo o Sol pode sofrer com dois processos, que por sua vez, modificam consequentemente as propriedades ópticas da atmosfera, são os de Espalhamento e Absorção. No Espalhamento, um feixe de que incide em uma direção sobre a superfície de uma cama, é espalhada ou desviada para outras direções. Chama-se radiação direta quando esse feixe de luz incide sem sofrer interferência em seu caminho, obedecendo ao mesmo sentido que o originou. Contrário ao anterior há produção de radiação difusa quando o feixe de luz incide sobre a superfície em um ponto diferente do sentido em que o originou. Outro efeito de espalhamento é a radiação ambiental, onde o feixe de luz é refletido na superfície terrestre devido ao desvio causado pela atmosfera. Da mesma forma que essas trajetórias de luz são traçadas advindas do Sol, a energia captada pelos sensores obedece ao mesmo segmento na formação do sinal recebido, no sentido Terra-Sensor. A Absorção da energia solar subsequente ao Espalhamento. Constitui um fenômeno termodinâmico caracterizado pela perca de energia para o meio, onde quimicamente um elétron salta para uma camada mais distante do núcleo. A expressão absorção atmosférica designa o processo de retenção de parte da radiação solar pelas nuvens e aerossóis existentes na atmosfera. Assim como proposto inicialmente, os métodos para a correção atmosférica podem ser feitos duas maneiras. Os métodos alternativos são basicamente análises feitas na própria imagem espectral a fim determinar a contribuição da atmosfera em cada banda espectral,sem a necessidade de obter dados sobre as condições atmosféricas na data de obtenção das imagens. A utilização dos métodos físicos requer informações sobre parâmetros da atmosfera local no horário de aquisição das imagens de satélite, o que permite um melhor embasamento físico na correção atmosférica. A explicação a cerca do fenômeno de absorção atmosférica no texto possui uma linguagem bastante técnica, requerendo um conhecimento a priori dos termos mencionados, de maneira que apresentei dificuldades para a interpretação do conteúdo em determinadas partes. Entretanto, podemos entender a complexidade com a qual são tratados os níveis de radiação captados por sensores, assim como as interferências sofridas por estas. QUÍMICA ATMOSFÉRICA: A QUÍMICA SOBRE NOSSAS CABEÇAS Cadernos Temáticos de Química Nova na Escola. Edição Especial – Maio 2001 O capítulo nos permite compreender os principais componentes da atmosfera terrestre e os fenômenos que ocorrem nela, com o objetivo final de entendermos como se dá o fenômeno do efeito estufa; tão frequentemente discutido no cenário mundial em função dos graves danos que podem ser causados á saúde dos seres vivos e do meio ambiente. Assim, é preciso entender a forma como nosso meio de vida afeta o planeta. Com o passar dos tempos e avanço das tecnologias, diariamente são lançadas ao ar inúmeras quantidades de poluente que ficam retidas bem próximas à biosfera, considerando que 85% da massa de toda atmosfera se encontra na primeira camada, a contar da superfície, conclui-se que toda a poluição que produzimos se volta contra nós. Como já visto em artigos anteriores, a atmosfera terrestre é constituída por quatro camadas responsáveis por fornecerem condições favoráveis para a existência de vida na Terra, protegendo-nos das fortes radiações transmitidas pelo Sol, que ao atingir o Planeta, são absorvidas á medida que ultrapassam as camadas, chegando à superfície apenas as ondas de luz necessárias ao equilíbrio térmico. É na troposfera onde se encontram os principais gases da atmosfera, sendo desses o CO² e O² os de maior abundância, produzidos através dos processos de respiração das plantas. Á medida que subimos, a temperatura aumenta devido á quantidade de energia advinda do espaço. Na estratosfera encontra-se o gás Ozônio (O³), principal regulador de radiação UV, permitindo que as ondas entrem na Terra e permaneçam em quantidades favoráveis, servindo como um cobertor contra o frio intergaláctico. Na Mesosfera a temperatura chega a cerca de 1.200ºC, e consequentemente, por serem grandezas inversamente proporcionais, quanto maior a temperatura, menor a pressão, isso também tem relação com a altitude do qual esta camada está em relação á superfície. A importância da estratosfera na atmosfera se deve unicamente pelos átomos de Oxigênio que apresenta. Possuindo algo em torno de 35 km de extensão, essa camada é formada essencialmente por moléculas de O³ e O², concentrando-se em maior quantidade em sua base. Com as moléculas de O² ocorrem um processo chamado de fotoquímico, onde ao absorver a radiação UV, estas sofrem processo de dissociação, dividindo os átomos de oxigênio. Estes átomos por sua vez, em estado de excitação pelo acumulo de energia, colidem com outras moléculas de O², formando assim moléculas triatômicas de O³. O ozônio é responsável por filtrar os comprimentos de onda maiores que 320 nm, impedindo que esta radiação prejudicial atinja a superfície. Após filtra-los, essas moléculas são dissociadas em função da grande quantidade de fótons de energia absorvida, transformando-se novamente em moléculas de O² e O excitado. Podemos ver claramente a alternância de um ciclo na formação e destruição das moléculas de O³, o chamado de Clico de Chapman, além de que este processo é exotérmico, emanando calor para o meio, conferindo, portanto o típico perfil de temperatura desta camada. Dada à importância que o Ozônio oferece na proteção contra a radiação UV prejudicial, é de se notar que sua manutenção é vital para nossa sobrevivência. Entretanto, dia-a-dia são lançados ao ar quantidades exorbitante de poluentes capazes de destruir as moléculas de O³ em grande escala, principalmente devido às concentrações de moléculas de HCI e CIONO²; em virtude disso foi detectado em 2002 o maior buraco na camada de Ozônio, sobre a Antártica. As consequências dessa destruição já podem ser sentidas através do aumento desproporcional da temperatura da Terra, a partir do agravamento do processo de Efeito Estufa, segundo cientistas. O Efeito Estufa é o processo que se dá a partir da contenção dos raios de luz na atmosfera, promovendo o aquecimento da Terra de forma benéfica, necessário para a biosfera. Dessa forma, a radiação benéfica ao entrar na Terra fica contida somente o necessário, esse regulador é promovido pela eficiência das moléculas de O³ presentes na camada de Ozônio, sem o qual a radiação incidiria diretamente sobre nossas cabeças não havendo a possibilidade de vida. Para isso, além da presença de O³, outros gases também são necessários à manutenção deste efeito, são os chamados Gases Estufa. Entretanto, o que acontece é que esses gases em grandes quantidades filtram mais energia do que deveriam, além de que em contato com as moléculas de O³ o destroem, assim, acontece o aumente exorbitante de calor na atmosfera que, em alguns anos, pode gerar grandes catástrofes tais como o derretimento das calotas polares provocando alagamentos, assim como, em contraponto, a seca extrema outras áreas do planeta. Embora não existam ainda medidas que comprovem inequivocamente o agravamento deste efeito, as consequências da emissão de poluentes na atmosfera pelas fábricas já vem causando inúmeros problemas de saúde, pois o ar que respiramos encontra-se cada vez mais contaminado. Esta contaminação pode não somente ser vista como também ser medida através de simples análises químicas feitas em laboratórios através de amostras de ar. Os procedimentos incluem sistemas absorvedores de gases, a fim de contê-los para um estudo mais detalhado, visto que na atmosfera estes possuem concentrações que podem variar rapidamente com o tempo. Diante disso, entendemos que a o cuidado com a poluição industrial assim como queimadas e outras formas de emissão de espécies químicas tóxicas deve ser constante. Foi pensando nisso que depois de compreendido o grande risco que estamos correndo, hoje se pode encontrar diversos órgãos e programas que estabelecem padrões de qualidade do ar, reforçado por leis que preveem multas para quem descumpri-las. CONSIDERAÇÕES FINAIS A leitura dos textos para a produção das resenhas foi de grande valia para a compreensão dos importantes fenômenos ocorrentes na atmosfera terrestre, assim como a divisão da mesma entre camadas, cada qual com sua função na manutenção da radiação recebida pelo Sol. Os artigos possuem linguagem bastante técnica, requerendo um conhecimento prévio sobre determinados temas, dos quais precisei utilizar de outras fontes de pesquisa a fim de compreender melhor o que fora dito. Apesar disso, acredito que este trabalho servirá como base para as discussões em sala.
