Explique a relação entre a atmosfera é a radiação solar recebida pelo planeta terra

Geralmente, as pessoas se confundem e crêem que o efeito estufa tem relação com a camada de ozônio. Contudo, embora estejam relacionados à atmosfera, o efeito estufa e a camada de ozônio não são a mesma coisa.

O efeito estufa é um mecanismo atmosférico natural que mantém o planeta aquecido nos limites de temperatura necessários para a vida na Terra. Esse fenômeno atmosférico acompanha a vida do planeta desde o início da sua existência. Já a camada de ozônio é uma parte da atmosfera que protege a Terra dos raios ultravioleta (UV) emitidos pelo Sol, raios estes que podem trazer sérios danos aos seres vivos. Nos humanos, por exemplo, causam o câncer de pele.

Mas voltando ao efeito estufa, alguns gases que compõem a atmosfera funcionam como o vidro de uma estufa, que deixa passar a luz do sol para o seu interior, e aprisionam esse calor gerado dentro da "estufa". Esse calor mantém a Terra aquecida nos níveis que permitem a existência da vida.

Como funciona o efeito estufa

Se não houvesse a proteção do efeito estufa, os raios solares que aquecem a Terra seriam refletidos para o espaço sideral e o planeta perderia calor. A Terra apresentaria temperaturas médias abaixo de 10ºC negativos, pois não teria uma atmosfera espessa o suficiente para refletir o calor de volta para o planeta, gerando um ambiente não apropriado à vida. Planetas como Vênus e Marte, por exemplo, não possuem esse mecanismo e por isso podem atingir temperaturas elevadas durante o dia, acima de 200ºC, e muito reduzidas durante a noite, menos de 100ºC.

O efeito estufa ocorre quando uma parte da radiação solar refletida pela superfície terrestre é absorvida por determinados gases presentes na atmosfera, entre os quais merecem destaque: o gás carbônico ou dióxido de carbono (CO2), o metano ou gás natural (CH4) e o óxido nitroso (N2O). Como resultado desse processo, o efeito estufa impede que o calor emitido pelo Sol retorne ao espaço. Assim, o calor que a Terra recebe durante o dia mantém a temperatura elevada mesmo durante a noite.

Aumento das temperaturas

Ocorre que, a partir do século 19, com a queima de florestas tropicais e a utilização de combustíveis fósseis em indústrias, usinas termelétricas, automóveis, aviões, etc. grandes quantidades de gás carbônico (CO2) têm sido lançadas na atmosfera. A emissão desenfreada desse e de outros gases acentua a ação do efeito estufa, engrossando a camada protetora a ponto de não permitir que a radiação solar, depois de refletida na Terra, volte para o espaço, o que bloqueia o calor.

Como conseqüência direta desse processo, teremos a alteração do clima do planeta, com um aumento médio de, aproximadamente, 1ºC na temperatura da Terra. Em breve, as temperaturas médias poderão estar entre 1,4ºC e 5,8ºC mais altas, quando comparadas ao ano de 1990.

Conseqüências

O aquecimento poderá provocar o derretimento das calotas polares, resultando na elevação do nível dos mares, inundando cidades costeiras e afetando atividades como a agricultura e a pesca. Os países mais atingidos serão os mais pobres - justamente os que menos contribuem para o efeito estufa -, que não terão meios de contornar os prejuízos.

O efeito estufa tem causado preocupações em boa parte da comunidade científica, e representantes dos governos da maioria dos países têm se reunido para discutir o problema, cuja solução exige diminuição no lançamento dos gases na atmosfera.

Algumas conferências internacionais, para definir os meios de se concretizar essa diminuição, passaram a ser realizadas entre o final do século 20 e o início do século 21. Nelas foi discutida a elaboração de um texto definitivo para o Protocolo de Kyoto.

Protocolo de Kyoto

É um acordo internacional que foi estabelecido em 1997, em Kyoto, no Japão, e assinado por 84 países. Pelo documento, os países desenvolvidos se comprometeram a reduzir sua emissão de gases estufa e garantir um modelo de desenvolvimento limpo para os países em desenvolvimento.

O documento prevê que essa redução deve ser cumprida entre 2008 e 2012 - os países desenvolvidos precisam diminuir suas emissões de gases estufa, principalmente o dióxido de carbono, em 5,2% (quando comparadas aos níveis medidos em 1990).

A meta a ser cumprida não é a mesma para todas as nações: 8% para a União Européia (EU), 7% para os Estados Unidos (EUA) e 6% para o Japão. Países em desenvolvimento não têm meta.

Além da redução das emissões de gases, o Protocolo de Kyoto estabelece outras medidas, como o estímulo à substituição do uso dos derivados de petróleo pelos da energia elétrica e do gás natural.

Veja também

• Mudanças climáticas - Impacto do aquecimento global no Brasil
• Protocolo de Kyoto - Tratado tenta barrar aquecimento global

Origem: Wikipédia, a enciclopédia livre.

Espectro da irradiância solar no topo da atmosfera terrestre.

Radiação solar é a designação dada à energia radiante emitida pelo Sol, em particular aquela que é transmitida sob a forma de radiação electromagnética. Cerca de metade desta energia é emitida como luz visível na parte de frequência mais alta do espectro electromagnético e o restante na do infravermelho próximo e como radiação ultravioleta. A radiação solar fornece anualmente para a atmosfera terrestre 1,5 x 1018 kWh de energia, a qual, para além de suportar a vasta maioria das cadeias tróficas, sendo assim o verdadeiro sustentáculo da vida na Terra, é a principal responsável pela dinâmica da atmosfera terrestre e pelas características climáticas do planeta.

Fluxo Energético[editar | editar código-fonte]

A densidade média do fluxo energético proveniente da radiação solar é de 1 367 W/m2, quando medida num plano perpendicular à direção da propagação dos raios solares no topo da atmosfera terrestre. Aquele valor médio, designado por constante solar, foi adotado como padrão pela Organização Meteorológica Mundial, isto apesar de flutuar umas tantas partes por mil de dia para dia e de variar com a constante alteração da distância da Terra ao Sol que resulta da elipticidade da órbita terrestre e das alterações na superfície do Sol (cromosfera e coroa solar), as quais apresentam pontos quentes e frios em constante mutação, para além das erupções cromosféricas e todos os outros fenómenos que se traduzem na formação das manchas solares e na complexa dinâmica dos ciclos solares.

A quantidade total de energia recebida pela Terra é determinada pela projecção da sua superfície sobre um plano perpendicular à propagação da radiação (π R2, onde R é o raio da Terra). Como o planeta roda em torno do seu eixo, esta energia é distribuída, embora de forma desigual, sobre toda a sua superfície (4 π R2). Daí que a radiação solar média recebida sobre a terra, designada por insolação seja 342 W/m2, valor correspondente a 1/4 da constante solar. O valor real recebido à superfície do planeta depende, para além dos factores astronómicos ditados pela latitude e pela época do ano (em função da posição da Terra ao longo da eclíptica), do estado de transparência da atmosfera sobre o lugar, em particular da nebulosidade.

A radiação solar é geralmente medida com um piranómetro ou com um piréliometro, ou mais recentemente com recurso a radiómetros capazes de registar a composição espectral e a energia recebida.

Composição espectral[editar | editar código-fonte]

Espectro da irradiância solar acima da atmosfera (azul) e à superfície terrestre (amarelo).

A radiação solar que atinge o topo da atmosfera terrestre provém da região da fotosfera solar, uma camada ténue de plasma com aproximadamente 300 km de espessura e com uma temperatura superficial da ordem de 5 800 K.

Dada a dependência entre a composição espectral e a temperatura, traduzida na chamada lei de Planck, a composição espectral da luz solar corresponde aproximadamente àquela que seria de esperar na radiação de um corpo negro aquecido a cerca de 6 000 K, embora apresentando uma clara assimetria resultante da maior absorção da radiação de comprimento de onda mais curto pelas camadas exteriores do Sol (veja figura à direita).

Em termos de comprimentos de onda, a radiação solar ocupa a faixa espectral de 100 nm a 3 000 nm (3 μm), tendo uma máxima densidade espectral em torno dos 550 nm, comprimento de onda que corresponde sensivelmente à luz verde-amarelada.

A parte mais alongada do espectro (para a direita na imagem ao lado), tem a sua máxima intensidade na banda dos infravermelhos próximos, decaindo lentamente com a diminuição da frequência.

No que respeita à radiação mais energética, isto é de comprimento de onde mais curto, apesar da maior parte ser absorvida pela atmosfera, a radiação ultravioleta que atinge a superfície da Terra é ainda suficiente para provocar o bronzeado da pele (e as queimaduras solares a quem se exponha excessivamente).

Interação com a Terra[editar | editar código-fonte]

A energia solar incidente sobre a atmosfera e a superfície terrestre segue um de três destinos: ser reflectida, absorvida ou transmitida.

Energia refletida e albedo[editar | editar código-fonte]

Parte substancial da energia recebida sobre a superfície terrestre é reenviada para o espaço sob a forma de energia reflectida. As nuvens, as massas de gelo e neve e a própria superfície terrestre são razoáveis reflectores, reenviando para o espaço entre 30 e 40% da radiação recebida (enquanto a Lua reflecte sob a forma de luar apenas 7 a 12% da radiação incidente). A esta razão entre a radiação reflectida e incidente chama-se albedo.

Absorção atmosférica[editar | editar código-fonte]

Conforme pode ser observado na imagem do tópico anterior, entre a irradiância do Sol medida fora da atmosfera (linha verde) e a energia que atinge a superfície da Terra (linha vermelha) existem diferenças substanciais resultantes da absorção atmosférica. Esta é selectiva, atingindo o seu máximo em torno dos pontos centrais dos espectros de absorção dos gases atmosféricos (indicados na imagem).

Repare-se a elevada absorção do ozónio (O3) atmosférica na banda dos ultravioleta e no efeito do vapor de água (H2O) e do dióxido de carbono (CO2), estes actuando essencialmente sobre os comprimentos de onda maiores.

Esta absorção selectiva está na origem do efeito de estufa, devido ao facto da radiação terrestre, resultante do retorno para o espaço da radiação solar por via do aquecimento da Terra, ser feita essencialmente na banda dos infravermelhos longos, radiação para a qual o CO2 tem grande capacidade de absorção.

A parcela absorvida dá origem, conforme o meio, aos processos de fotoconversão e termoconversão. Na fotoconversão, a energia absorvida é remetida, embora em geral com frequência diferente, sendo os novos fotões em geral sujeitos a novas absorções, num efeito em cascata que em geral termina numa termoconversão, a qual consiste na captura da energia e a sua conversão em calor, passando o material aquecido a emitir radiação com um espectro correspondente à sua temperatura, o que, no caso da Terra, corresponde à radiação infravermelha que forma o grosso da radiação terrestre.

Transmissão[editar | editar código-fonte]

De toda a radiação solar que chega às camadas superiores da atmosfera, apenas uma fracção atinge a superfície terrestre, devido à reflexão e absorção dos raios solares pela atmosfera. Esta fracção que atinge o solo é constituída por uma componente directa (ou de feixe) e por uma componente difusa.

Para além das duas componentes atrás referidas, se a superfície receptora estiver inclinada com relação à horizontal, haverá uma terceira componente reflectida pelo ambiente circundante (nuvens, solo, vegetação, obstáculos, terreno).

Antes de atingir o solo, as características da radiação solar (intensidade, distribuição espectral e angular) são afectadas por interacções com a atmosfera devido aos efeitos de absorção e espalhamento. Essas modificações são dependentes da espessura da camada atmosférica atravessada (a qual depende do ângulo de incidência do Sol, sendo maior ao nascer e pôr-do-sol, daí a diferente coloração do céu nesses momentos). Este efeito é em geral medido por um coeficiente designado por Coeficiente de Massa de Ar (AM), o qual é complementado por um factor que reflete as condições atmosféricas e meteorológicas existente no momento.

O equilíbrio energético no planeta[editar | editar código-fonte]

Em média, da radiação solar incidente (sobre o sistema Terra/atmosfera):

* 19 % é perdida por absorção pelas moléculas de oxigénio e ozónio da radiação ultravioleta (de alta energia) na estratosfera (onde a temperatura cresce com a altitude);

* 6% é perdida por difusão da luz solar de menor comprimento de onda - azuis e violetas - (o que faz com que o céu seja azul);

* 24% é perdida por reflexão - 20% nas nuvens e 4% na superfície. (O albedo do planeta é de 30% (6% difusão+24% reflexão);

* 51% é absorvida pela superfície.

(Note que os valores apresentados são valores médios. Por exemplo, nos pólos a reflexão da radiação solar incidente é geralmente maior do que 24% e nos oceanos menor do que 24%.)

A energia radiada pela superfície da Terra, na gama dos infravermelhos, corresponde a cerca de 117% do total de radiação solar incidente (sobre o sistema Terra/atmosfera). Dessa energia, apenas 6% é emitida directamente para o espaço (emissão terrestre) e 111% é absorvida pelos gases de estufa da atmosfera, que reemite depois, de volta para a superfície, uma energia correspondendo a 96% da radiação solar incidente. Finalmente, uma energia correspondendo a 64% da radiação solar incidente é emitida pela atmosfera para o espaço (emissão atmosférica).

Note que estes números traduzem um equilíbrio no sistema Terra/atmosfera: a radiação emitida para o espaço é igual à radiação solar incidente [24% (reflexão) + 6% (difusão) + 64% (emissão atmosférica) + 6% (emissão terrestre) = 100%].

No entanto, em média, a superfície absorve mais radiação da que emite e a atmosfera radia mais energia do que a que absorve. Em ambos os casos, o excedente de energia é de cerca de 30% da energia da radiação solar incidente no sistema Terra/atmosfera:

superfície - energia absorvida: 147% (51% do Sol + 96% da atmosfera); energia emitida: 117%
atmosfera - energia absorvida: 130% (19% ultravioleta. + 111% emissão terrestre); emitida: 160% (64% para o espaço + 96% para a superfície)

A partir desta constatação pareceria que a superfície deveria ir aquecendo e a atmosfera arrefecendo. Isso não acontece porque existem outros meios de transferência de energia da superfície para a atmosfera que representam, no seu conjunto, uma transferência líquida de 30% do total de radiação solar incidente que equilibra o orçamento de energia no planeta.

O ar quente que se eleva na atmosfera a partir da superfície transfere calor para a atmosfera. Essa transferência de calor (o fluxo de calor sensível) corresponde a um valor de energia que é 7% do total de radiação solar incidente.

A evaporação da água na superfície do planeta corresponde a uma extracção de calor que acaba por ser libertado durante o processo de condensação na atmosfera (que dá origem à formação das nuvens). Essa transferência de calor (o fluxo de calor latente) corresponde a um valor de energia que é 23% do total de radiação solar incidente.

Ver também[editar | editar código-fonte]

• Neutrinos solares
• Ciclo solar
• Vento solar
• Ejecção coronal do Sol
• Aurora polar
• Erupção solar
• Emissão de protões solares
• Piranómetro
• Ciclo de Milankovitch
• Bronzeamento solar
• Efeito Estufa

Ligações externas[editar | editar código-fonte]

• A Comparison of Methods for Providing Solar Radiation Data to Crop Models and Decision Support Systems - artigo científico sobre radiação solar.
• Espectro solar de alta resolução elaborado pelo (Observatoire de Paris).
• Measuring Solar Radiation - informação do National Science Digital Library.
• Informação astronómica e ferramentas informáticas para calcular o nascer e pôr-do-Sol.

Qual a relação entre a atmosfera e a radiação solar recebida pelo planeta Terra?

Qual a importância da atmosfera terrestre em relação a incidência da radiação solar?

Como a atmosfera interage com a energia recebida do Sol e o calor irradiado da Terra?

Como é que a radiação solar chega a Terra?