ATMOSFERA

INTRODUÇÃO.

Uma atmosfera é uma camada de gases que envolve (nem todos os casos) um corpo material com massa suficiente.[1] Os gases são atraídos pela gravidade do corpo e são retidos por um longo período de tempo se a gravidade for alta e a temperatura da atmosfera for baixa. Alguns planetas consistem principalmente de vários gases e portanto têm atmosferas muito profundas (veja planetas gasosos).
O termo atmosfera estelar é usada para designar as regiões externas de uma estrela e normalmente inclui a porção entre a fotosfera opaca e o começo do espaço sideral. Estrelas com temperaturas relativamente baixas podem formar compostos moleculares em suas atmosferas externas. A atmosfera terrestre protege os organismos vivos dos raios ultravioleta.
Pressão atmosférica
A pressão atmosférica é a força por unidade de área que é aplicada perpendicularmente numa superfície pelo gás circundante. É determinada pela força gravitacional planetária em combinação com a massa total de uma coluna de ar acima de um determinado local na superfície. As unidades de pressão atmosférica são baseados pela atmosfera padrão internacionalmente reconhecido (atm), que é definido como 101,325 Pa (ou 1.013.250 dinas por cm²).
Escape atmosférico
A gravidade de superfície, a força que segura uma atmosfera, difere significativamente conforme o planeta. Por exemplo, a imensa força gravitacional de Júpiter é capaz que reter gases leves tais como o hidrogênio e o hélio, que normalmente escapam de objetos com pouco força gravitacional. A distância entre um corpo celestial e sua estrela mais próxima determina a disponibilidade de energia ao gás atmosférico ao ponto onde o movimento térmico excede a velocidade de escape do planeta, a velocidade no qual as moléculas de gás supera a ação da força gravitacional. Assim, o distante e Titã, Tritão e Plutão são capazes de reter suas atmosferas apesar da fraca força gravitacional. Exoplanetas, teoricamente, também podem reter tênuas atmosferas.





Composição


As camadas mais altas da atmosfera terrestre
A composição inicial da atmosfera de um corpo geralmente reflete a composição e a temperatura da nebulosa solar local durante a formação planetária e o subseqüente escape dos gases interiores. Estas atmosferas originais sofrem muita evolução com o decorrer do tempo, sendo que a variedade dos planetas reflete em muitas atmosferas diferentes.
Por exemplo, as atmosferas de Vênus e Marte são compostas primariamente de dióxido de carbono, com pequenas quantidades de nitrogênio, argônio e oxigênio, além de traços de outros gases.
A composição atmosférica terrestre reflete as atividades dos seres vivos. As baixa temperaturas e a alta gravidade dos planetas gasosos permite a eles reter gases com baixas massas moleculares. Portanto, estes contêm hidrogênio e hélio e subseqüentes compostos formados pelos dois. Titã e Tritão, satélites de Saturno e Netuno, respectivamente, apresentam atmosféricas não negligenciáveis, primariamente constituídas de nitrogênio. Plutão também apresenta uma atmosfera semelhante, mas esta se congela quanto o planeta-anão se afasta do Sol.
Estrutura
Terra
A atmosfera terrestre consiste, da superfície até o espaço, da troposfera, da estratosfera, mesosfera, ionosfera e exosfera. Cada uma destas camadas apresentam gradiente adiabático saturado, definido as mudanças de temperatura conforme a altura.
Outros
Atmosfera de Mercúrio
Atmosfera de Vênus
Atmosfera da Lua
Atmosfera de Marte
Atmosfera de Júpiter
Atmosfera de Saturno
Atmosfera de Titã
Atmosfera de Urano
Atmosfera de Netuno
Atmosfera de Tritão
Atmosfera de Plutão
Circulação
A circulação da atmosfera ocorre devido às diferenças térmicas quando a convecção torna-se um transportador de gases mais eficiente do que a radiação termal. Em planetas onde a fonte primária de calor é a radiação solar, o calor excessivo dos trópicos é transportando para latitudes mais altas. Quando um planeta gera quantidades significativas de calor interno, como no caso de Júpiter. Ocorre a convecção vertical, ou seja, o calor interno é levado para altitudes mais altas.
Importância
Do ponto de vista de um neologista planetário, a atmosfera é um agente evolucionário essencial na morfologia de um planeta. O vento transporta poeira e outras partículas que degrada a superfície (erosão eólica). precipitações atmosféricas, tais como a queda de gelo (neve, granizo, etc.) e chuva, que dependem da composição atmosférica, também influenciam o relevo. Mudanças climáticas podem influenciar a história geológica de um planeta. De modo oposto, o estudo da superfície de um planeta, primeiramente a Terra, pode levar a um entendimento sobre a história da atmosfera e do clima no planeta.
Para um meteorologista, a composição da atmosfera determina o clima e suas variações. para um biologista a composição atmosférica mantém uma íntima relação com o aparecimento da vida e de sua evolução.
SISTEMAS DE VENTO.
Principais sistemas de vento
Os factores que mais afectam os componentes do sistema climático são a radiação solar, a distribuição dos continentes e oceanos, o movimento de rotação da Terra e a orografia da Terra. A maior parte da energia solar chega à cintura equatorial. Esta região é caracterizada por ventos muito fracos, as calmarias, que se localizam ligeiramente a norte do Equador, entre as duas cinturas dos ventos alísios (ver mais à frente).
A grande quantidade de radiação solar que chega à superfície da Terra nesta região provoca o aumento da temperatura da água superficial do oceano e do solo continental. Este aquecimento resulta na ascensão do ar quente e húmido, em baixa pressão do ar, nebulosidade, humidade elevada, vento fraco e várias formas de mau tempo como tempestades e rajadas. Os furacões têm origem nesta região. As calmarias são reconhecidas por períodos de ausência de vento que retêm os veleiros durante dias ou semanas.
O ar que ascende na região equatorial descende nas denominadas “latitudes do cavalo”. São duas cinturas latitudinais onde o vento é ligeiro e o tempo é quente e seco. Localizam-se essencialmente sobre os oceanos, a cerca de 30º de latitude em cada Hemisfério e apresentam um deslocamento norte-sul de 5º seguindo a migração sazonal do Sol.
O ar descendente ao atingir a superfície, separa-se num ramo na direcção do Equador como parte dos ventos alísios predominantes e noutro na direcção do Pólo sendo parte dos ventos de oeste. A cintura do Hemisfério Norte é frequentemente denominada de “calmarias de câncer” enquanto que a do Hemisfério Sul se denomina de “calmarias de Capricórnio”.
O aquecimento diferencial do nosso planeta que depende da latitude, da localização das massa de água e de solo constituem os principais motores dos sistemas de vento no nosso planeta. Monções e ventos alíseos e são dois exemplos desses sistemas de vento.
Muitos dos nomes tradicionais dos ventos e das zonas de vento têm as suas raízes na idade média, no tempo em as naus eram utilizadas, e quando calmarias e tempestades poderiam, frequentemente, decidir entre a vida e a morte. O fenómeno do El Niño, que se baseia na variação de pressão no Pacífico Central, tem uma forte influência na temperatura e precipitação em vários outros locais do globo. O tempo na Europa e na região mediterrânea é, porém, mais dependente da Oscilação do Atlântico Norte. Poderá aprender mais sobre estes sistemas nas secções seguintes desta unidade.

HUMIDADE ATMOSFÉRICA.
A soma de todo o vapor d’água, névoa e gelo da atmosfera representa (se condensado) 25 mm de água na superfície terrestre, 10 vezes mais que a água de todos os rios do planeta. A precipitação vem deste suprimento transitório.
A humidade atmosférica absorve ou reflete aproximadamente metade da radiação de ondas curtas durante o dia e ajuda a reter radiação de onda longa dia e noite.
A humidade atmosférica também controla a evaporação permitindo o armazenamento de água no solo.
Na medida que o ar se aquece, sua capacidade de reter umidade aumenta. Por outro lado, na medida que se resfria, partículas de nuvem podem crescer por coalescência provocando chuva e neve.
Conteúdo de saturação de vapor é a quantidade máxima de vapor que pode existir a uma dada temperatura.
Humidade específica é a razão entre a massa de vapor d’água e a massa total de ar que o contém (g/kg) – não muda com a pressão.
Humidade absoluta é a razão entre a massa de vapor d’água e o volume total de ar que o contém (g/m3) – muda com a pressão. A densidade do ar seco, ao nível do mar, é aproximadamente 1,276 g/m3. A humidade absoluta é, em geral, menor que 0,005 g/m3; isto é menos que 0,5 % em vapor.
Pressão de vapor é a pressão parcial exercida pelo vapor d’água (e) em ar húmido. É expressa em bars (b) ou milibars (mb):
1 b = 1000 mb = 0,987 atm (pressão atmosférica ao nível do mar)
1 b = 105 N/m2 = 105 Pa = 0,1 MPa
1 mb = 102 N/m2 = 0,1 KPa
Pressão de saturação de vapor (es) é a pressão parcial de vapor d’água na condição de saturação. É dada por (em função da temperatura):
[4.1]
em que es é em KPa e t é em oC.
Figura 4.1 Pressão de saturação de vapor es em função da temperatura.
Humidade relativa do ar é razão entre a pressão de vapor e a pressão de saturação:
[4.2]
Déficit de pressão de vapor é a diferença (es – e) em mb (ou KPa)
Ponto de orvalho é a temperatura na qual o ar em processo de resfriamento se satura. Resfriamento adicional resulta em condensação provocando orvalho.
Razão adiabática: refere-se a variação da temperatura com a altitude (acima do nível do mar) de aproximadamente 6,5oC para cada 1000 m. Se uma parcela de ar de 1 kg e UR de 30%, contendo 5 g de vapor, sobe na atmosfera a partir do nível do mar, sem ganhar ou perder calor, sua temperatura cai "adiabaticamente". Adiabático significa sem perder ou ganhar energia; a temperatura cai porque a energia da parcela em ascensão vai para a expansão dos gases que a compõe. A UR aumenta com a subida. A parcela atinge o ponto de orvalho e as gotas de nuvem se formam. Quando a umidade relativa do ar atinge 100%, a declividade de queda da temperatura deixa de ser adiabática seca (Figura 4.2), devido ao calor latente de condensação (586 cal/g). Desta forma, o processo de formação de chuva usa sua própria energia de condensação, empurrando a parcela de ar cada vez mais para cima até que parte da água das nuvens é precipitada.
Figura 3.2. Processos adiabáticos de formação de nuvens.
Precipitação.
Precipitação ocorre quando grandes massas de ar úmido atingem altitudes elevadas devido a convecção, a invasão de massas quentes e frias uma sobre a outra ou devido a forçagem orográfica. O resfriamento noturno devido à perda de radiação provoca orvalho e geada, mas não esfria massas de ar o suficiente para provocar chuva ou neve.
Tipos de chuva. Três mecanismos de classificação
Chuva de convecção são causadas por aquecimento solar diferencial do solo e camadas de ar mais baixas (principalmente no fim do verão). Células convectivas vão de 25 a 30 km2, mas a intensidade de chuva pode ser elevada pois as nuvens vão até 15 km ou mais (granizo se forma nestas elevações).
Chuva frontal ou ciclônica são causadas por ar quente invadindo ar frio ou vice-versa. O ar quente é forçado para cima, provocando precipitações de duração longa e sobre áreas extensas.
Chuva orográfica é causada por ar úmido sendo forçado para cima por uma barreira física, como as montanhas de uma linha costeira (serra do mar, p.e.)
Formas de precipitação
Chuva é formada quando as gotas condensadas tornam-se muito grandes para permanecer em suspensão. Gotas em queda crescem por coalescência e condensação até 6 mm e posteriormente são divididas em gotas menores pela própria aceleração gravitacional.
Neve se forma quando o vapor d’água se resfria ligeiramente abaixo do ponto de congelamento, em torno de 0oC (altas latitudes e montanhas elevadas).
Garoa chuva com gotículas menores que 0,5 mm características de tempo frio.

INFLUENCIA DAS ACTIVIDADES NA QUALIDADE DO AR ATMOSFÉRICO.

Considera-se poluente qualquer substância presente no ar que, pela sua concentração, possa torná-lo impróprio, nocivo ou ofensivo à saúde, causando inconveniente ao bem estar público, danos aos materiais, à fauna e à flora ou prejudicial à segurança, ao uso e gozo da propriedade e às atividades normais da comunidade (Conselho Nacional do Meio Ambiente, Resolução n° 03/90).Os poluentes atmosféricos existem sob a forma de gases e de partículas e podem ser naturais e artificiais, provenientes de fontes fixas (indústrias, usinas termoelétricas, incineradores de lixo, vulcões) e móveis (veículos automotores, trem, avião, embarcação marítima).Dentre os poluentes naturais, estão as cinzas e gases de emissões vulcânicas altamente tóxicas compostas principalmente de enxofre, partículas do solo ou gotículas de água salgada do mar, partículas e gases de incêndios florestais e os grãos de pólen.Os poluentes artificiais, produzidos pelas atividades humanas e "jogados na atmosfera", são na sua grande maioria, aqueles produzidos pela queima de combustíveis fósseis (petróleo, gás natural e carvão mineral) ou recicláveis (lenha, álcool, etc.).
Composição do ar limpo
Existem muitas maneiras de se classificar os poluentes. Entretanto, antes de se analisar qualquer delas, é oportuno conhecer a composição do "ar atmosférico limpo".A atmosfera é a camada gasosa da biosfera, indispensável para a vida na Terra. Além de partículas de poeira, grãos de pólen, microorganismos e sais marinhos, entre outros, ela é composta por uma mistura de gases: 79% de nitrogênio, 20% de oxigênio e 1% de outros gases, entre os quais incluem-se dióxido de carbono, vapor d'água e gases raros (argônio, neônio, hélio, criptônio, ozônio, etc.), assim chamados porque existem em quantidades muito pequenas.Devido a sua extensão, cerca de pouco mais de 800 quilômetros de altitude, a atmosfera é dividida em camadas: troposfera, estratosfera, mesosfera, termosfera e exosfera. Mas é na baixa atmosfera ou troposfera, porção onde vivemos, que ocorrem os efeitos nocivos dos produtos das atividades humanas.
Classificação dos poluentes atmosféricos
Os poluentes são divididos em duas categorias: primários e secundários. Os poluentes primários são aqueles liberados diretamente das fontes de emissão, como o dióxido de enxofre (SO2), o sulfeto de hidrogênio (H2S), os óxidos de nitrogênio (NOx), a amônia (NH3), o monóxido de carbono (CO), o dióxido de carbono (CO2) e o metano (CH4). Os poluentes secundários são aqueles formados na atmosfera através de reação química entre poluentes primários e componentes naturais da atmosfera, se destacando o peróxido de hidrogênio (H2O2), o ácido sulfúrico (H2SO4), o ácido nítrico (HNO3), o trióxido de enxofre (SO3), os nitratos (NO3ˉ), os sulfatos (SO42-), o ozônio (O3) e o nitrato de peroxiacetila - PAN - (CH3=OO2NO2).Somam-se ainda a esses poluentes os álcoois, aldeídos, hidrocarbonetos (HC), compostos orgânicos voláteis (COVs), mercúrio (Hg) e material particulado (MP). O termo material particulado abarca um conjunto de poluentes constituídos de poeiras, fumaças e todo tipo de material sólido e líquido que se mantém suspenso na atmosfera por causa do seu pequeno tamanho. Dependendo do tamanho, suas partículas podem ser classificadas como Partículas Totais em Suspensão ou Partículas Inaláveis e Fumaça.
Efeitos da poluição atmosférica
Os efeitos da poluição atmosférica são numerosos e diversos, estendendo-se dos toxicológicos aos econômicos. Materiais, animais, vegetais e pessoas podem ser indiscriminadamente molestados pelos efeitos de poluentes, quer direta, quer indiretamente.Nos humanos, os poluentes atmosféricos gasosos ou particulados, normalmente entram no organismo por via respiratória, afetando os pulmões e o trato respiratório.Nas plantas, os poluentes são absorvidos pelas folhas através dos estômatos que permitem as trocas gasosas entre a planta e o meio ambiente, alterando-se assim a fotossíntese.Nos materiais, os poluentes corroem e escurecem metais, partem borrachas, sujam roupas, danificam mármores, descolorem vários tipos de materiais, enfraquecem algodão, lã e fibra de seda e destroem o nylon.Os poluentes também causam efeitos no tempo atmosférico, como a redução da visibilidade, a descoloração da atmosfera, a dispersão da luz solar quando há grande quantidade de particulados no ar, e o aumento da formação de neblina e precipitação.Também há substâncias que provocam alterações na atmosfera produzindo efeitos nocivos a grandes distâncias ou até sobre o planeta como um todo. Essas substâncias são denominadas de poluentes de efeito global. Esses efeitos são, principalmente, as chuvas ácidas, a destruição da camada de ozônio e o efeito estufa.
Queimadas e indústrias
Também as pessoas que vivem no campo podem colaborar para a redução da poluição, evitando, por exemplo, as queimadas da roça na época de plantio ou do canavial, na época da colheita. Essas queimadas produzem grandes quantidades de gás carbônico, fuligem e cinzas, além de provocarem a perda da fertilidade dos solos, diminuição do teor de matéria orgânica e a falta de nutrientes.Para concluir, não devemos nos esquecer das indústrias que possuem uma parte na responsabilidade com relação à poluição atmosférica. Algumas medidas promovem a redução da poluição, como a implantação e a utilização de tecnologias limpas no sistema produtivo.Também ajuda muito a racionalização do processo industrial, no sentido de obter maior quantidade de produtos utilizando a mesma quantidade de matéria-prima. Vale lembrar que, na maioria das vezes, a poluição é resultado de desperdícios, seja de matéria, seja de energia.


CONCLUSÃO.

A natureza utiliza recursos para proteger-se da poluição atmosférica, mas eles são limitados. Os principais processos que atuam na natureza, provocando a neutralização, a diluição ou a eliminação dos poluentes atmosféricos são: a dispersão, a precipitação, as transformações químicas e a assimilação biológica.Podemos iniciar pela escolha do nosso veículo, privilegiando os que utilizam álcool como combustível, por ser reciclável e gerar menos poluentes. Além disso, é necessária uma manutenção periódica para manter o motor do veículo regulado e, desta forma, emitir menos poluentes.Igualmente, andar um pouco mais a pé, de bicicleta e priorizar o transporte público como o metrô, o trem ou ônibus ao invés de tirar o carro da garagem toda vez que temos de nos locomover a pequenas distâncias, além de gastar menos combustível e poluir menos, estaremos contribuindo para reduzir os congestionamentos tão freqüentes em nossas cidades cooperando também com a nossa própria saúde.