Balanço de Energia na Terra

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Na natureza, pode-se observar como se manifesta a energia através do movimento do vento, das tormentas elétricas, das ondas do mar e, em geral, em toda a forma de vida. E é o Sol, que impulsiona todos estes fenômenos e processos sobre o planeta.
De fato, a composição da atmosfera do planeta e as características de sua superfície controlam a distribuição da temperatura na superfície terrestre e, desta forma, os movimentos e processos de sua atmosfera. Este processo, conhecido como balanço energético da Terra, controla a temperatura terrestre e é, portanto, o que determina as condições do clima do
planeta.

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Balanço de Energia na Terra

  1. 1. Balanço de Energia da Terra “ Balanço” é a diferença entre a entrada e a saída de elementos de um sistema. Os principais componentes para o balanço de radiação no sistema terrestre são: superfície, atmosfera e nuvens. entrada – saída = balanço
  2. 2. <ul><li>Distribuição da radiação </li></ul><ul><li>Quando a radiação solar entra no sistema climático da Terra, uma parte é absorvida pela superfície do planeta e outra parte é refletida de volta para o espaço. A radiação solar é um dos principais fatores que assegura a vida na Terra. </li></ul><ul><li>O Sol emite a energia/radiação necessária para praticamente toda a vida natural e os movimentos atmosféricos de nosso planeta. Quando a radiação solar atinge a Terra, ela é refletida , espalhada e absorvida . </li></ul>
  3. 3. <ul><li>Espalhamento e reflexão > 30% da radiação perde-se para o planeta por estes processos que constituem o albedo. </li></ul><ul><li>Absorção atmosférica > 19% é absorvida pela atmosfera. </li></ul><ul><li>Absorção da superfície > 51% da radiação solar restante é absorvida pela superfície da Terra. </li></ul>
  4. 4. <ul><li>ESPALHAMENTO E REFLEXÃO </li></ul><ul><li>6% é espalhada para o espaço pela própria atmosfera; </li></ul><ul><li>20% é refletida pelas nuvens; </li></ul><ul><li>4% é refletida pela superfície da Terra. </li></ul><ul><li>ABSORÇÃO ATMOSFÉRICA </li></ul><ul><li>3% da radiação solar restante é absorvida pelas nuvens; </li></ul><ul><li>16% é absorvido pelo vapor de água, as poeiras e outros componentes. </li></ul><ul><li>ABSORÇÃO DA SUPERFÍCIE </li></ul><ul><li>25% penetra diretamente na superfície da Terra sem nenhuma interferência da atmosfera. </li></ul><ul><li>26% da radiação é difundida para a superfície. </li></ul>
  5. 5. <ul><li>A natureza da Radiação </li></ul><ul><li>A verdadeira natureza da radiação ainda é objeto de permanente investigação científica no âmbito da Física moderna.Dependendo da experiência que for conduzida, a radiação ora revela uma natureza corpuscular, ora se comporta como uma onda eletromagnética. </li></ul><ul><li>No caso da meteorologia a natureza ondulatória é a que interessa.O aspecto ondulatório da radiação se caracteriza pelo comprimento de Onda ( λ ) ou pela freqüência de oscilação ( v ). </li></ul>
  6. 6. <ul><li>O comprimento de onda é definido como a distância que separa duas cristas consecutivas. O comprimento de onda é normalmente expresso em centímetros ou em micra (1µ = 10 -4 cm). </li></ul><ul><li>A freqüência é o número de cristas que passa por um ponto de referência, na unidade de tempo. Ela é expressa em ciclos por segundo, ou Hertz (Hz). </li></ul><ul><li>- O produto de comprimento de onda pela freqüência da radiação é igual à velocidade de propagação da luz no vácuo (3x10 8 m/s). </li></ul>Na figura há uma representação simplificada de uma onda sonora. Observe que há regiões com uma maior concentração de linhas que outra. Essa é uma maneira de ilustrar as regiões com maior e menor pressão. Imagine essa seqüência de linhas se propagando para a direita (essa também é uma simplificação visto que o som se propaga em todas as direções).
  7. 7. <ul><li>O espectro eletromagnético </li></ul><ul><li>É o intervalo completo da radiação eletromagnética que vai da região das ondas de rádio até os raios gama. Atualmente são conhecidas radiações com comprimento de onda que variam de 10 -6 µ até 10 11 µ. </li></ul><ul><li>O Espectro eletromagnético é subdividido em três faixas: </li></ul><ul><li>- Ultravioleta(0,36µ), </li></ul><ul><li>- Visível (0,42µ a 0,74µ) e... </li></ul><ul><li>- Infravermelha(0,74µ). </li></ul><ul><li>Quanto mais curto o comprimento de onda, mais alta é a energia do fóton, isso porque as radiações do espectro são portadores de quantidades diferentes de energia. </li></ul>
  8. 8. <ul><li>Ultravioleta </li></ul><ul><li>Os raios ultravioletas são ondas eletromagnéticas de freqüências superiores à da luz violeta, podendo chegar até 10 9 Hz. Grande parte da radiação ultravioleta emitida pelo Sol em direção a Terra é absorvida pela camada de Ozônio, protegendo-nos assim, dessa perigosa radiação eletromagnética.Esse tipo de radiação é emitido por átomos excitados, como nas lâmpadas de vapor de Hg (mercúrio) acompanhando a luz por elas emitidas. Dependendo da quantidade da radiação ultravioleta, podem ocorrer sérios à saúde como o câncer de pele. </li></ul>
  9. 9. <ul><li>Luz visível </li></ul><ul><li>A radiação visível é capaz de excitar as células fotossensíveis da retina do nosso olho, causando-nos a sensação da visão. </li></ul><ul><li>A “luz” constituí uma estreita faixa do espectro eletromagnético dividida em intervalos arbitrários e aproximados, pois não há limites nítidos entre as cores. </li></ul><ul><li>A transição entre cores vizinhas se dá de maneira gradual, como se pode verificar em um arco-íris. </li></ul><ul><li>A freqüência da luz cresce do vermelho para o violeta nos seguintes intervalos de freqüência: </li></ul><ul><li>- violeta (0,36µ a 0,42µ) ; </li></ul><ul><li>- azul (0,42µ a 0,49µ) ; </li></ul><ul><li>- verde (0,49µ a 0,54µ) ; </li></ul><ul><li>- amarelo (0,54µ a 0,59µ) ; </li></ul><ul><li>- laranja (0,59µ a 0,65µ) ; </li></ul><ul><li>- vermelho (0,65µ a 0,74µ). </li></ul>
  10. 10. <ul><li>Infravermelho </li></ul><ul><li>É emitida pelos átomos em vibração de um corpo aquecido. O calor abrasante que sentimos quando tomamos um banho de Sol, ou quando estamos próximos a uma lareira, é, em grande parte, devido à radiação infravermelha. </li></ul>
  11. 11. <ul><li>Diagrama do espectro eletromagnético </li></ul>
  12. 12. <ul><li>Diagramas do espectro eletromagnético </li></ul>
  13. 13. Radiação Solar <ul><li>A luz solar é a fonte de irradiação que nos envolve. Ela é constituída por radiação de comprimentos de ondas diversas, que constituem o chamado eletromagnético, sendo parte da luz visível e luz infravermelha e parte invisível, raios ultravioletas. </li></ul><ul><li>A radiação na faixa ultravioleta se divide em raios do tipo A (UVA) do tipo B (UVB) e do tipo C (UVC). Para que você entenda o mecanismo pelo qual o sol pode ou não agredir a sua pele é preciso que você conheça um pouco mais sobre os raios solares e suas propriedades:    </li></ul><ul><li>    </li></ul><ul><li>- UVA: Maior parte do espectro da radiação ultravioleta. São os mais longos e atingem áreas mais profundas da pele. Produzem alterações que levam a manchas, ao fotoenvelhecimento e ao câncer. Mantêm sua intensidade constante durante todo o ano. </li></ul>
  14. 14. <ul><li>- UVB: Menos longos e, portanto, penetram pouco na pele. Têm incidência maior no verão, em altas altitudes e próximos à linha do Equador. São responsáveis pela vermelhidão e queimaduras após a exposição solar. Também podem causar câncer de pele. </li></ul><ul><li>- UVC: Os mais perigosos. Mas graças à camada de ozônio, essa radiação é absorvida antes de chegar à Terra. </li></ul><ul><li>Cerca de 80% dos raios solares conseguem penetrar na Terra mesmo em dias nublados, o que nos obriga a nos proteger o ano todo. </li></ul>
  15. 15. ATENÇÃO AO FILTRO SOLAR!! Os filtros solares são produtos capazes de proteger nossa pele dos raios ultravioleta evitando assim o foto-envelhecimento e o desenvolvimento de câncer de pele. Mesmo nos dias sem sol é aconselhado a utilização de filtros solares pois cerca de 80% dos raios solares conseguem penetrar na Terra mesmo em dias nublados, o que nos obriga a nos proteger o ano todo.   OS FILTROS SOLARES PODEM SER QUÍMICOS OU FÍSICOS: Químicos: Substâncias transparentes que absorvem a radiação ultravioleta. Os mais eficientes são: UVA- Mexoryl SX, Parsol (1789), Avobenzona, UVB- Octil-metoxinamato (OMC) e Oxibenzona. Físicos: substâncias opacas que atuam como barreira física (devido ao tamanho de suas partículas) refletindo as radiações solares como um espelho, são eles o Dióxido de Titânio e Óxido de Zinco. Para comprar um filtro solar: Prova d'água: proteção de até 40 minutos de imersão contínua.
  16. 16. Resistente a água: Ideal para crianças e para quem pratica esportes, permite a imersão por até seis horas. Não comedogênico: não induzir a formação de cravos e espinhas. Hipoalergênico e ausência de fragrâncias ou corantes, que diminuem o risco de fotoalergias. Na hora de escolher um fator de proteção solar lembrar que: FPS 15 - protege contra 87% da radiação solar FPS 30 - protege contra 96% da radiação solar FPS 45 - protege contra 98% da radiação solar FPS 64 - protege contra aproximadamente 98% da radiação solar
  17. 17. Efeito Estufa <ul><li>O Efeito Estufa é a forma que a Terra tem para manter sua temperatura constante. A atmosfera é altamente transparente à luz solar, porém cerca de 35% da radiação que recebemos vai ser refletida de novo para o espaço, ficando os outros 65% retidos na Terra. Isto deve-se principalmente ao efeito sobre os raios infravermelhos de gases como o Dióxido de Carbono, Metano, Óxidos de Azoto e Ozônio presentes na atmosfera (totalizando menos de 1% desta), que vão reter esta radiação na Terra, permitindo-nos assistir ao efeito calorífico dos mesmos. </li></ul>
  18. 18. <ul><li>Nos últimos anos, a concentração de dióxido de carbono na atmosfera tem aumentado cerca de 0,4% anualmente; este aumento se deve à utilização de petróleo, gás e carvão e à destruição das florestas tropicais. A concentração de outros gases que contribuem para o Efeito de Estufa, tais como o metano e os clorofluorcarbonetos também aumentaram rapidamente. O efeito conjunto de tais substâncias pode vir a causar um aumento da temperatura global (Aquecimento Global) estimado entre 2 e 6 ºC nos próximos 100 anos. Um aquecimento desta ordem de grandeza não só irá alterar os climas em nível mundial como também irá aumentar o nível médio das águas do mar em, pelo menos, 30 cm, o que poderá interferir na vida de milhões de pessoas habitando as áreas costeiras mais baixas. </li></ul>
  19. 19. <ul><li>Se a Terra não fosse coberta por um manto de ar, a atmosfera, seria demasiado fria para a vida. As condições seriam hostis à vida, a qual de tão frágil que é, bastaria uma pequena diferença nas condições iniciais da sua formação, para que nós não pudéssemos estar aqui discutindo-a. </li></ul>
  20. 20. <ul><li>O Efeito Estufa consiste, basicamente, na ação do dióxido de carbono e outros gases sobre os raios infravermelhos refletidos pela superfície da terra, reenviando-os para ela, mantendo assim uma temperatura estável no planeta. Ao irradiarem a Terra, parte dos raios luminosos oriundos do Sol são absorvidos e transformados em calor, outros são refletidos para o espaço, mas só parte destes chega a deixar a Terra, em conseqüência da ação refletora que os chamados &quot;Gases de Efeito Estufa&quot; (dióxido de carbono, metano, clorofluorcarbonetos- CFCs- e óxidos de azoto) têm sobre tal radiação reenviando-a para a superfície terrestre na forma de raios infravermelhos. </li></ul>
  21. 21. <ul><li>Desde a época pré-histórica que o dióxido de carbono tem tido um papel determinante na regulação da temperatura global do planeta. Com o aumento da utilização de combustíveis fósseis (Carvão, Petróleo e Gás Natural) a concentração de dióxido de carbono na atmosfera duplicou nos últimos cem anos. Neste ritmo e com o abatimento massivo de florestas que se tem praticado (é nas plantas que o dióxido de carbono, através da fotossíntese, forma oxigênio e carbono, que é utilizado pela própria planta) o dióxido de carbono começará a proliferar levando, muito certamente, a um aumento da temperatura global, o que, mesmo tratando-se de poucos graus, levaria ao degelo das calotes polares e a grandes alterações a nível topográfico e ecológico do planeta. </li></ul>
  22. 23. <ul><li>PERGUNTAS E RESPOSTAS </li></ul><ul><li>Para se proteger adequadamente deve-se passar uma grande </li></ul><ul><li>quantidade de protetor solar na pele. Essas substâncias podem </li></ul><ul><li>ser absorvidas e causarem algum dano? </li></ul>Não. Estudos cuidadosos sugerem que elas são inofensivas. Entretanto, é aconselhável usá-las moderadamente em recém- nascidos até seis meses, idade em que a pele completa o seu amadurecimento.
  23. 24. 2. A luz do sol pode prejudicar os olhos? 3. Ondas de rádio podem viajar mais depressa que a luz? Tanto a luz visível quanto as ondas de rádio são ondas eletromagnéticas. No vácuo, qualquer onda eletromagnética viaja sempre com a mesma velocidade, 300.000 km/s, aproximadamente. No entanto, a velocidade de uma onda magnética pode ser menor que essa se a onda estiver se propagando em um meio material. Sim, a exposição ao Sol está associada com muitos problemas nos olhos, como, por exemplo, a catarata. As cataratas surgem com exposição continuada ao longo dos anos, mas há danos agudos também, como uma dor nos olhos devido à exposição à luz muito intensa, particularmente na neve, condição que é conhecida como cegueira da neve. Olhar para o sol por mais do que alguns segundos também causa perda permanente da vista; o ideal seria usar óculos de sol no verão; entretanto verifique se eles lhe dão uma proteção real contra as radiações.
  24. 25. 4. Por que a cor do céu é azul? O que acontece é que as moléculas da atmosfera refletem e difundem os raios solares. Existem alguns motivos para que ele seja azul. Primeiro, a luz azul tem um comprimento de onda pequeno e uma freqüência muito próxima da freqüência de ressonância dos átomos que compõem a atmosfera (ele movimenta mais os elétrons nos átomos do que cores com maiores comprimentos de onda). Por causa disso o azul é mais difundido (espalhado) do que as outras cores. 5. Por que o céu não é violeta, então, já que ele tem comprimento de onda menor que o azul? Porque o Sol emite poucas ondas de espectro ultravioleta. As outras freqüências de onda acabam não sendo difundidas. Elas têm que se combinar direitinho com a freqüência dos átomos da atmosfera, e aqui não tem muito pouco par perfeito para eles. No pôr do sol e no amanhecer o céu fica mais avermelhado porque o Sol aparece no horizonte e a camada da atmosfera é mais espessa. Então, o azul é todo espalhado antes de chegar aos nossos olhos, e acabamos vendo os maiores comprimentos de onda como o vermelho (que é contínua e não se dispersa).

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