Os astros que giram no espaço celeste podem ser iluminados, quando não possuem luz própria, como os planetas e satélites ou luminosos, quando possuem luz própria, como as estrelas. A Terra pertence ao Sistema Solar, cujo centro é o Sol, em torno do qual giram pelo espaço os planetas em seu sistema, todos iluminados. O sistema solar faz parte da galáxia conhecida como Via Láctea.
Movimento da Terra
A Terra possui dois movimentos principais: Rotação e Translação.
Rotação – É o movimento executado em torno do seu próprio eixo, de oeste para leste, a cada 24 horas. É responsável pelo dia e pela noite, com consequente aquecimento diurno e resfriamento noturno.
A Terra gira com uma inclinação de 23°27’ (Elíptica). Essa inclinação faz com que os raios do Sol incidam perpendicularmente na faixa que vai do Trópico de Câncer ao Trópico de Capricórnio.
A maior ou menor incidência solar é o fator determinante para que existam as estações do ano. No hemisfério que está recebendo mais raios do sol será verão e no hemisférios que estiver recebendo menos raios do sol será inverno.
Translação ou revolução – É executado ao redor do Sol, de oeste para leste, numa órbita elíptica, quase circular. É completado em 365 dias e 6 horas. E é responsável junto com a inclinação do eixo N/S da Terra, pelas estações do ano.
Em seu movimento de translação a Terra ocupa pontos especiais sobre a elíptica, esses pontos são Solstícios e Equinócios.
Solstícios – Ponto da órbita em que o Sol atinge o seu afastamento máximo do equador, limitando-se aos trópicos. No dia 21 de Junho a Terra encontra-se mais afastada do Sol (afélio), com o Sol incidindo sobre o Trópico de Câncer, ocorrendo assim verão no hemisfério norte e inverso no hemisfério sul. No dia 22 de dezembro a Terra encontra-se mais próxima do Sol (periélio), com o Sol incidindo sobre o Trópico de Capricórnio, ocorrendo o verão no hemisfério sul e inverno no hemisfério norte. Uma característica do solstício é que a duração entre o dia e a noite não são iguais. Quando ocorre solstício de verão, o dia é o mais longo do ano, e a noite mais curta. Ao contrário, no solstício de inverno, a noite é a mais longa do ano e o dia é o mais curto.
Equinócios – Ocasião em que o Sol cruza o equador celeste, fazendo com que a duração do dia e da noite sejam iguais em todo o mundo. O equinócio de outono acontece por volta do dia 23 de setembro e o equinócio de primavera por volta do dia 21 de março.
A inclinação do eixo da Terra é praticamente constante. Por isso, a cada seis meses um hemisfério está mais voltado para o Sol do que o outro. Quando no hemisfério mais iluminado é verão no menos iluminado é inverno.
Paralelos e meridianos
Para que fosse possível determinar com exatidão a posição de qualquer coisa sobre a superfície da Terra, ela foi dividida em círculos imaginários, verticais e horizontais, chamados de meridianos e paralelos.
Os paralelos são linhas imaginárias em forma de circunferência. A linha do equador divide o planeta em dois hemisférios sendo o paralelo de maior extensão. Existem 90 graus de paralelos ao norte e 90 graus de paralelos ao sul.
A distância ângular medida em graus entre um paralelo qualquer e o equador é a latitude.
Estabelecem em relação aos paralelos as medidas de 0° a 90°. São chamadas de latitude norte quando se tratam do hemisfério norte e latitude sul quando se trata do hemisfério sul.
Os meridianos são semicírculos que passam pelos polos e são perpendiculares ao equador.
Um meridiano especial é o de Greenwich que divide a Terra em duas partes. Uma Ocidental e outra Oriental.
A distância entre um meridiano qualquer e o meridiano de Greenwich chama-se longitude. Se expressa em graus de 0° a 180°.
Latitudes terrestres
Existem latitudes que possuem características em comum, por isso são classificadas da seguinte forma:
LATITUDES TROPICAIS
Zona entre o Trópico de Câncer no Hemisfério Norte e o Trópico de Capricórnio no Hemisfério Sul. São latitudes quentes e com grande possibilidade de chuvas tropicais.
LATITUDES EQUATORIAIS
Imediatamente em torno do Equador terrestre. São latitudes muito quentes.
LATITUDES SUBTROPICAIS
Entre os Trópicos e os paralelos de 30º de cada Hemisfério. São latitudes de menor temperatura, porém ainda apresentam épocas do ano de calor.
LATITUDES TEMPERADAS
Entre os Círculos Polares e o paralelo 30º. Nessas latitudes as quatro estações do ano são bem definidas.
LATITUDES POLARES
Entre os Círculos Polares e os respectivos polos. Nessas latitudes as temperaturas são baixíssimas.
Atmosfera terrestre
É uma massa de ar inodora, incolor e insípida presa a Terra pela ação da gravidade terrestre que a acompanha em seus movimentos. É uma mistura de diversos gases. Sua presença é sentida por meio da pressão que a atmosférica exerce em todas as direções.
Composição da atmosfera
O ar que compõe a atmosfera é uma mistura mecânica de diversos gases, dentre eles o nitrogênio e o oxigênio, dividindo-se da seguinte forma: 78% de nitrogênio, 21% de oxigênio e 1% de outros gases como argônio e outros.
Esta composição é verdadeira até níveis bem elevados, no que diz respeito a porcentagem, porem a quantidade dos elementos diminui na vertical a medida que o ar fica cada vez mais rarefeito, mantendo entre si a mesma proporção.
O vapor d’água não faz parte da composição da atmosfera apesar de estar sempre presente. É proveniente da evaporação da água da superfície da Terra e varia de no mínimo 0% até no máximo de 4%.
No ponto de vista meteorológico o ar classifica-se em:
- Seco – quando apresenta 0% de vapor de água.
- Úmido – quando apresenta entre 0% a 4% de vapor de água.
- Saturado – quando apresenta 4% de vapor de água.
Por curiosidade a quantidade de vapor d’água é maior no equador do que nos polos e diminui com a altitude, sendo desprezível acima de 30 000 pés.
O ar seco é mais pesado do que o ar úmido em virtude de possuir mais moléculas de nitrogênio e oxigênio, que são mais pesados. A porcentagem dos componentes da atmosfera diminui com o acréscimo do vapor d’água.
A balança ilustra de uma forma gráfica o que acabamos de falar
Se pegarmos uma balança e inserirmos ar SECO de um lado e ar ÚMIDO do outro, notaremos que o lado do ar seco pesará mais. Isso se deve ao peso molecular de seus componentes, ou seja; no lado do ar SECO existe maior quantidade de componentes atmosféricos (N2, O2), pois no ar ÚMIDO o vapor d’água ocupa o lugar destes componentes.
Camadas da atmosfera
A atmosfera é dividida em várias camadas superpostas.
Essas camadas são:
Troposfera
É a primeira camada, e está em contato com a superfície da terra. Nela ocorre os fenômenos meteorológicos devido à alta porcentagem de vapor d’água. Há a presença de núcleos de condensação, que também são conhecidos como núcleos higroscópicos e o aquecimento e resfriamento ocorre por radiação, que estudaremos mais a diante.
A sua altura atinge 7 a 9 Km nos polos, 13 a 15 Km nas latitudes temperadas e 17 a 19 Km no equador. A temperatura na troposfera decresce com a altitude cerca de 0,65°C para cada 100 metros ou 2°C para cada 1000 pés ou 3,6°F para cada 1000 pés.
Tropopausa
É a camada que separa a troposfera da estratosfera. Possui de 3 a 5 Km de espessura e é mais alta no equador e mais baixa nos polos. Uma característica importante da tropopausa é a isotermia, ou seja, a temperatura permanece constante na vertical, porem na horizontal a temperatura varia. Assumindo os respectivos valores.
- No equador: – 80°C a – 90°C
- Na latitude de 45°: – 55°C
- Nos polos: – 40°C
Nela cessam todos os fenômenos meteorológicos que ocorrem na troposfera, devido a diminuição da umidade, embora ainda possa ser atravessada pelas grandes trovoadas.
Estratosfera
É a camada seguinte a tropopausa e se estende até aproximadamente 70 Km de altitude, onde tem início a difusão da luz. Uma característica dessa camada é apresentar três gradientes térmicos: isotérmico (sem variação de temperatura), negativo (a temperatura aumenta com a altura) e normal (a temperatura diminui com a altitude).
Do topo da tropopausa até 20 km, o gradiente é isotérmico, de 20 Km até 50 km a temperatura aumenta podendo chegar a atingir valores positivos, a partir desse nível a temperatura volta a cair podendo checar até -80°C.
Dentro da estratosfera existe uma camada de ozonio, chamada de Ozonosfera e apresenta de 25 a 50 Km de largura, essa camada funciona como filtro, protegendo a Terra contra a radiação ultravioleta.
Ionosfera ou termosfera
Camada seguinte a estratosfera e se estende, aproximadamente, de 400 a 500 Km de altitude. Na ionosfera tem início a filtragem seletiva da radiação solar. Ela absorve a radiação composta de raios gama, raios x e ultra violeta, o que a torna ionizada. Essa ionização facilita a reflexão de ondas e rádio. Sua ionização é maior durante o dia devido ao efeito da radiação solar.
Exosfera
É a camada seguinte a ionosfera, é a mudança gradativa da atmosfera terrestre em espaço interplanetário, supõe-se que a sua altura atinja 1000 Km. É tão ionizada quanto a ionosfera. Essa camada não exerce a filtragem da radiação solar devido a pouca densidade do ar, pois nessa camada o ar é muito rarefeito.
A figura abaixo mostra de forma ilustrativa as camadas da atmosfera.
Propriedades da atmosfera
A principal função da atmosfera é funcionar como um filtro seletivo, absorvendo, difundindo e refletindo os comprimentos de ondas perigosos à vida emitidos pelo Sol. A medida que a energia solar cruza as diferentes camadas da atmosfera vai sofrendo o efeito da filtragem seletiva e a quantidade de energia solar que consegue atingir a superfície terrestre chama-se insolação.
Absorção
A adsorção mais significativa é a que passa nas camadas mais superiores da atmosfera onde são absorvidas as energias mais penetrante, como os raios X, raios gama e raios ultravioletas penetrantes. Estes se chocam com os átomos da atmosfera, alterando-lhes a estrutura com a eliminação dos elétrons, ionizando-os e sendo, por este fato absorvidos. Os raios ultravioletas mais suaves, isto é, de grande comprimento de onda, penetram até níveis mais inferiores, sendo absorvido em partes entre 20 e 50 Km de altitude pela camada de ozônio da estratosfera. Os raios com maiores comprimentos de onda atingem a superfície como parte da insolação. A radiação infravermelha é absorvida em maior proporção nos níveis inferiores principalmente pelo vapor d’água, poeira e oxigênio.
Difusão
Quando a luz passa por um meio onde as partículas tenham um comprimento menor do que o comprimento de onda da luz, uma parte dela é difundida em todas as direções.
Esse processo é responsável pela restrição à visibilidade. A luz que melhor se difunde na atmosfera é a de cor azul. É também a difusão a responsável pela coloração característica do céu, avermelhado ao amanhecer e ao entardecer e azul durante o dia. A difusão da luz começa na estratosfera.
Na figura podemos ver a atmosfera difundindo melhor a luz de cor azul, dessa forma veremos o céu azul. Dependendo do ângulo que os raios solares atingem a atmosfera a luz de cor vermelha é difundida dando origem ao céu avermelhado ao amanhecer e ao entardecer.
Reflexão
Uma boa parte da energia solar de natureza luminosa é refletida de volta para o espaço, através das nuvens e da superfície da Terra. A relação entre o total de energia de natureza luminosa refletida e o total da energia que incide sobre a superfície chama-se albedo. O albedo médio da Terra é 0,35 (35%).
Insolação
Radiação solar total que atinge a superfície da Terra. A sua intensidade e tempo de duração são medidos por instrumentos chamados heliógrafos. A quantidade de energia solar que alcança o limite superior da atmosfera terrestre é chamada de constante solar e é igual a 1,94 cal/cm²/mim.
A radiação solar, energia que se propaga por ondas eletromagnéticas, transferindo-se de um corpo a outro, através de um meio quase desprovido de matéria, alcança, durante o dia, em ondas curtas, o topo da atmosfera. Deste total (100%) acontece o ilustrado na imagem.
Durante a noite, ocorre a radiação terrestre, em ondas longas, responsável pelo resfriamento terrestre noturno. Dos 42% armazenados durante o dia acontece o seguinte.
O aquecimento durante o dia e o resfriamento durante a noite são responsáveis por manter a temperatura da Terra dentro de limites suportáveis, constituindo assim um Equilíbrio Térmico da Atmosfera.
A figura abaixo resume tudo o que acabamos de estudar até agora.
