Como funciona a atmosfera

A atmosfera é um escudo protetor que oferece condições de vida ao planeta Terra. Sem ela, não teríamos o ar para respirar e o planeta e seus habitantes sofreriam com temperaturas extremas, como ocorre em outros do sistema solar. Aqui do chão, nós não vemos a atmosfera, mas sabemos que ela está aí, protegendo e rodeando, já que ela é a camada gasosa que nos envolve.Essa camada não se dissipa pelo espaço interplanetário porque a força de gravidade a retém próxima à superfície terrestre. Ela é composta de gases e minúsculas partículas líquidas e sólidas, os aerossóis, mas sua composição é variável no tempo e no espaço. Ao subtrair da atmosfera os elementos variáveis, porém, encontramos na chamada atmosfera seca componentes permanentes, como o nitrogênio (N2), que representa 78% do volume, e o oxigênio (O2) em, aproximadamente, 21%.

O restante é formado por vários gases presentes em volumes bem pequenos. Entre esses gases minoritários, encontram-se os do efeito estufa, como o dióxido de carbono (CO2), o metano (CH4) ou o óxido nitroso (N2O). Como o termo indica, eles são os responsáveis pelo efeito estufa, isto é, permitem a penetração da radiação solar na atmosfera, mas impedem que o calor gerado seja dissipado, mantendo a temperatura da superfície terrestre numa amplitude apropriada para a vida.

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Leia atividade didática de Geografia relacionada ao tema.

Anos do Ciclo: 5º e 6º anos Área: Geografia

Tempo de Duração: 5 aulas

Possibilidade interdisciplinar: Ciências

Objetivos de aprendizagem: Desenvolver noção inicial dos pontos cardeais, colaterais e subcolaterais; Compreender os elementos da atmosfera, bem como as características de suas camadas; interpretar fenômenos ligados ao clima

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1) Numa sondagem inicial pergunte aos alunos de qual lado o Sol nasce, de qual lado se põe e se conhecem a trajetória do sol entre o nascente (onde o sol nasce) e o poente (onde o sol desaparece). A partir daí, explique os pontos cardeais: Norte (N), Sul (S), Leste (L), Oeste (O). Escreva-os na lousa e apresente os sinônimos: setentrional e boreal para norte; meridional e austral para sul; levante para leste; poente para oeste.

Proponha um exercício com os alunos: em pé, com o braço direito apontando para o nascente temos o leste; consequentemente, o braço esquerdo vai apontar para o poente, o oeste; na frente, é o norte; atrás, o sul. Continue o exercício sugerindo que localizem os colegas da sala ou o pátio da escola usando os pontos cardeais. Só então introduza os pontos colaterais e subcolaterais.

2) Use a Rosa dos Ventos para propor outro exercício prático sobre a direção dos ventos. Com os alunos no pátio da escola, peça que observem o vento soprando na vegetação, nas árvores, na bandeira ou biruta, se houver. Com um giz, desenhe no chão a Rosa dos Ventos com os pontos cardeais e colaterais. Explique que a direção do vento é definida por onde ele está soprando e peça que definam a direção do vento. Conforme a intensidade do vento, ao jogarmos uma folha de papel para ar e observarmos seu deslocamento, podemos inferir a direção do vento.[/bs_citem][bs_button size=”md” type=”info” value=”Leia Mais” href=”#citem_5422-8f97″ parent=”collapse_e98f-4f2c” cor=”azul”][/bs_col][/bs_row]

Outro importante componente da atmosfera é o vapor d’água, mas como sua presença se modifica segundo a temperatura e a disponibilidade hídrica da superfície terrestre, é considerado um componente variável. Por exemplo, nas regiões tropicais, o vapor d’água chega a representar, aproximadamente, 4% do volume da atmosfera terrestre, enquanto nas regiões secas ou frias, o volume não chega a 1%. Sem o vapor d’água na atmosfera, porém, não haveria nuvem, chuva ou neve. Embora em pequenas quantidades, os aerossóis também possuem papel fundamental para os fenômenos meteorológicos. É a partir deles que são originados os núcleos de condensação do vapor d’água que formam os nevoeiros, nuvens e precipitações. Eles também influenciam a temperatura do ar porque têm a propriedade de absorver ou refletir a radiação solar incidente.

A atmosfera é invisível, mas ela possui peso e densidade. Chamamos de pressão atmosférica a força exercida pelo peso que a coluna de ar tem numa determinada área. Perto do chão, os gases estão mais concentrados; no alto da montanha estão rarefeitos, isto é, diminuem em quantidade. Por isso, à medida que saímos da praia (do nível do mar) e começamos a subir a montanha, a coluna de ar acima de nossas cabeças diminui, e com ela, a densidade e a pressão do ar. No nível do mar, a pressão atmosférica é maior do que no alto da montanha. Portanto, densidade e pressão do ar decrescem com a altitude.

A atmosfera é um sistema dinâmico e seu comportamento varia muito de lugar para lugar. Essa variação também ocorre verticalmente; sabemos disso pela nossa própria experiência: na praia faz mais calor que na montanha. Ao considerar a temperatura do ar, por exemplo, verifica-se uma variação vertical na coluna atmosférica: ora a temperatura diminui, como ocorre quando subimos a montanha, ora a temperatura aumenta, como se dá nas camadas mais altas da atmosfera. Isso acontece porque a composição atmosférica também varia com a altitude.

Para estudá-la e melhor compreendê-la, ela foi dividida em camadas segundo suas características. A camada inferior da atmosfera é a troposfera, cuja altura máxima varia entre sete e 17 quilômetros, menor nos polos e maior no Equador. É nela que vivemos, onde se concentra o vapor d’água e ocorrem as turbulências e muitos fenômenos meteorológicos. A camada seguinte é a estratosfera, que atinge 50 quilômetros de altura. Ao contrário da troposfera, na estratosfera a temperatura aumenta com a subida em altitude. Isso acontece porque o oxigênio existente absorve a radiação ultravioleta proveniente Sol, levando à formação do ozônio (O3) e, consequentemente, da camada de ozônio. Depois vem a mesosfera, atingindo aproximadamente 80 a 85 quilômetros de altitude. Nela, os gases vão ficando progressivamente mais rarefeitos com a altitude, há menor absorção da radiação solar, menor aquecimento e queda da temperatura. Subindo ainda mais em altitude, encontra-se a termosfera, considerada a última camada da atmosfera terrestre que chega a mais de 640 quilômetros de altitude. Nela o ar é muito rarefeito .

Os raios solares atingem a Terra com intensidades diferentes por causa do seu eixo de inclinação e dos movimentos do planeta em torno do Sol. Esse aquecimento diferencial, isto é, as diferenças na distribuição da temperatura nas superfícies continentais e hídricas do globo são o motor das correntes oceânicas. Além de mover os oceanos, outro efeito do aquecimento diferencial é a circulação atmosférica gerada pelas variações na pressão atmosférica e pelos ventos. Na escala global, essa circulação é permanente e sua função é a redistribuição do calor ao redor do globo através de imensas células de convecção.

Mas como isso acontece? Como vimos inicialmente, a atmosfera não está confinada e assim o ar pode se expandir ou se contrair, possuindo densidade variável. No ar aquecido, suas moléculas se movimentam mais gerando maior espaçamento entre elas, a densidade do ar diminui e a pressão também. No ar frio, ocorre o contrário e densidade e pressão aumentam. Portanto, é a diferença de temperatura e de densidade do ar que faz com que, simultaneamente, o ar frio desça e o ar quente suba. Esse fenômeno de transferência de calor, chamado de convecção, acontece em meios gasosos e líquidos, está na origem da circulação atmosférica e também na circulação oceânica.

Os fluxos atmosféricos obedecem aos gradientes de pressão atmosférica e se movem dos centros de alta pressão (anticiclone) para os centros de baixa pressão atmosférica (ciclone). A partir dessa observação, os cientistas idealizaram um modelo de circulação global. Grosso modo, os centros de baixa pressão ocorrem nas zonas equatorial e subpolares, aos 60 graus de latitude norte e sul; nelas o ar sobe. Centros de alta pressão ocorrem nas zonas tropicais, entre 30° e 40 graus de latitude norte e sul, e nos polos de ambos os hemisférios; neles o ar desce. Formam-se, em cada hemisfério, três células convectivas de circulação que distribui o calor pela Terra. Em ambos hemisférios, na zona equatorial se situaria a Célula de Hadley; nas zonas temperadas (médias latitudes), a Célula de Ventos do Oeste; e nas zonas polares, a Célula Polar (mapa).

Delas deriva um sistema geral de ventos que também ocorre nos Hemisférios Norte e Sul. Os ventos alísios ocorrem entre 0 e 30° de latitude norte e sul e sopram na direção leste para oeste em ambos hemisférios, ou seja, dos Trópicos para a Equador. Mas, da mesma forma que ocorre com as correntes oceânicas, os ventos não se deslocam em linha reta, eles são desviados pela Força de Coriolis. Com isso, os ventos alísios no Hemisfério Norte sopram de nordeste a sudoeste e no Hemisfério Sul, de sudeste a noroeste. Como indica seu nome, os ventos do oeste sopram do oeste para o leste entre 30 e 60 graus de latitude norte e sul, dos trópicos para as regiões polares. Os ventos polares de leste sopram de leste para oeste, das regiões polares para os trópicos. Entre os hemisférios Norte e Sul existe a zona de convergência dos ventos alísios, a chamada Zona de Convergência Intertropical (ZCIT), que é caracterizada pela formação de uma faixa de nuvens facilmente reconhecida nas imagens orbitais.

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Qual é a força do vento?

Todo velejador sabe: sem vento, o veleiro não sai do porto, não vai a lugar nenhum e fica parado. Este tipo de embarcação não possui motor, somente velas, e só se move pela propulsão do vento. Há milhares de anos, o vento é considerado uma fonte natural de energia, amplamente usada nas atividades humanas. Inicialmente, foi usado para a moagem de grãos, navegação, bombeamento da água e, mais recentemente, para a geração de eletricidade.

Além de produzir energia, o vento também constrói e destrói formas de relevo e pode ter uma força destrutiva considerável. Por isso, é um fenômeno meteorológico estudado e monitorado. Os ventos possuem intensidades diferentes e são classificados pela escala de Beaufort que os descreve e identifica em treze categorias, segundo a velocidade e os efeitos que provocam na superfície terrestre, facilmente perceptíveis por todos nós.

Veja alguns exemplos: na calmaria, a fumaça sobre verticalmente; na brisa leve as folhas das árvores se movem e sentimos o vento no rosto; no vento forte, galhos das árvores e fiação se movem e há dificuldade para o uso do guarda-chuva; no temporal, os galhos se quebram; na tempestade, as árvores são arrancadas e as construções são danificadas; por último, no furação, os estragos são graves e generalizados.

Para saber a direção do vento é necessário identificar a direção de onde ele sopra, ou seja, o ponto cardeal ou colateral de onde ele vem.

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Saiba mais:

Vídeo – e-aula da disciplina de Meteorologia da Universidade de São Paulo sobre a atmosfera terrestre

Revista Atmosfera, Observatório Nacional, n° 3, 2011

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* Andrea de Castro Panizza  é doutora em Geografia pela Universidade de São Paulo e autora de Como eu ensino paisagem (Melhoramentos)