Visita Encydia-Wikilingue.com

Atmosfera

atmosfera - Wikilingue - Encydia

Para outros usos deste termo, veja-se Atmosfera (desambiguación).
Vista da activa atmosfera de Júpiter , com a Grande Mancha Vermelha para o centro da imagem.

A atmosfera (do grego ἀτμός, vapor, ar, e σφαῖρα, esfera) é a capa de gás que rodeia um corpo celeste com a suficiente massa como para o atrair. Alguns planetas estão formados principalmente por gases, com o que têm atmosferas muito profundas.

Conteúdo

As atmosferas dos planetas do sistema solar

Vénus

A forma particular das nuvens em Vénus deve-se à maior velocidade do vento a baixa latitud.
Artigo principal: Atmosfera de Vénus

Vénus possui uma densa atmosfera. Sua pressão atmosférica equivale a 90 atmosferas terrestres (uma pressão equivalente a uma profundidade de um quilómetro baixo o nível do mar na Terra). Está composta principalmente por dióxido de carbono e uma pequena quantidade de monóxido de carbono, nitrógeno, ácido sulfúrico, argón e partículas de azufre . A enorme quantidade de CO2 da atmosfera provoca um forte efeito invernadero que eleva a temperatura da superfície do planeta até cerca de 460 °C. Isto faz que Vénus seja mais quente que Mercurio.

A temperatura não varia de forma significativa entre o dia e a noite. Apesar da lenta rotação de Vénus, os ventos da atmosfera superior circunvalan o planeta em tão só quatro dias, atingindo velocidades de 360 km/h e distribuindo eficazmente o calor. Além do movimento zonal da atmosfera de oeste a este, há um movimento vertical em forma de célula de Hadley que transporta o calor do ecuador até as zonas polares e inclusive a latitudes médias do lado não alumiado do planeta.

A radiación solar quase não atinge a superfície do planeta. A densa capa de nuvens reflete ao espaço a maior parte da luz do Sol e grande parte da luz que atravessa as nuvens é absorvida pela atmosfera.

Terra

Artigo principal: Atmosfera terrestre

A altura da atmosfera da Terra é a mais de 100 km, ainda que mais da metade de sua massa concentra-se nos seis primeiros km e o 75% nos primeiros 11 km de altura desde a superfície planetaria. A massa da atmosfera é de 5,1 x 1018 kg.

Está composta por nitrógeno (78,1%) e oxigénio (20,94%), com pequenas quantidades de argón (0,93%), dióxido de carbono (variável, mas ao redor de 0,035%), vapor de água, neón (0,00182%), helio (0,000524%), kriptón (0,000114%), hidrógeno (0,00005%), ozónio (0,00116%), metano e CFC, entre outros.

A atmosfera terrestre protege a vida da Terra, absorvendo na capa de ozónio parte da radiación solar ultravioleta, e reduzindo as diferenças de temperatura entre o dia e a noite, e actuando como escudo protector contra os meteoritos.

Marte

A ténue atmosfera de Marte.
Artigo principal: Atmosfera de Marte

A atmosfera de Marte é muito ténue, com uma pressão superficial de só 7 a 9 hPa em frente aos 1013 hPa da atmosfera terrestre, isto é, uma centésima parte da terrestre. A pressão atmosférica varia consideravelmente com a altitude, desde quase 9 hPa nas depressões mais profundas, até 1 hPa na cume do Monte Olimpo. Está composta fundamentalmente de dióxido de carbono (95,3%) com um 2,7% de nitrógeno, um 1,6% de argón e traças de oxigénio molecular (0,15%), monóxido de carbono (0,07%) e vapor de água (0,03%).

A atmosfera é o bastante densa como para albergar ventos e tormentas de pó que, em ocasiões, podem abarcar o planeta inteiro durante meses. Este vento é o responsável pela existência de dunas de areia nos desertos marcianos. A abóbada celeste marciana é de uma suave cor rosa salmón devido à dispersión da luz pelos grãos de pó muito finos procedentes do solo ferruginoso. A diferença da Terra, nenhuma capa de ozónio bloqueia a radiación ultravioleta. Há nuvens em muita menor quantidade que na Terra e são de vapor de água ou de dióxido de carbono em latitudes polares.

A débil atmosfera marciana produz um efeito invernadero que aumenta a temperatura superficial uns 5 graus, muito menos que o observado em Vénus e na Terra.

Nas latitudes extremas, a condensación do dióxido de carbono forma nuvens de cristais de neve carbónica.

Júpiter

Artigo principal: Atmosfera de Júpiter
Atmosfera de Júpiter vista pela Voyager I ao acercar ao planeta.

A atmosfera de Júpiter estende-se até grandes profundidades, onde a enorme pressão comprime o hidrógeno molecular até que se transforma em um líquido de carácter metálico a profundidades de uns 10.000 km. Mais abaixo suspeita-se a existência de um núcleo rocoso formado principalmente por materiais mais densos.

Na parte alta da atmosfera observa-se uma circulação atmosférica formada por bandas paralelas ao ecuador, na que pode se encontrar a Grande Mancha Vermelha, que é uma tormenta com mais de 300 anos de antigüedad.

Observam-se nuvens de diferentes cores que reflete que se formam a diferentes alturas e com diferentes composições. Júpiter tem um potente campo magnético que provoca auroras polares.

Saturno

A atmosfera de Saturno possui bandas escuras e zonas claras similares às de Júpiter, ainda que a distinção entre ambas é muito menos clara. Há fortes ventos na direcção dos paralelos. Nas capas altas formam-se auroras pela interacção do campo magnético planetario com o vento solar.

Urano

O planeta Urano conta com uma grossa atmosfera formada por uma mistura de hidrógeno, helio e metano, que pode representar até um 15% da massa planetaria e que lhe dá sua cor característico.

Neptuno

A atmosfera de Neptuno esta formada por hidrógeno, helio e uma pequena percentagem de gás metano, que lhe proporciona a cor azul verdoso. Suas partículas estão levemente mais separadas do que deveriam estar por causa da temperatura, que é de -200 °C, semelhante à de Urano, que está localizado mais cerca do Sol, pelo que se estima que tem uma fonte interna de calor.

Um caso único: a atmosfera de Titán

Detalhe da brumosa atmosfera de Titán. Ao fundo pode ver-se o limbo de Saturno.

Titán é a única lua conhecida com uma atmosfera densa. A atmosfera de Titán é mais densa que a da Terra, com uma pressão em superfície de uma vez e meia a de nosso planeta e com uma capa nubosa opaca formada por aerosoles de hidrocarburos que oculta os rasgos da superfície de Titán e lhe dão uma cor anaranjado. Ao igual que em Vénus, a atmosfera de Titán gira bem mais rápido que sua superfície.

A atmosfera está composta em um 94% de nitrógeno e é a única atmosfera rica neste elemento no sistema solar aparte de nosso próprio planeta, com traças de vários hidrocarburos que constituem o resto (incluindo metano, etano e outros compostos orgânicos).

A pressão parcial do metano é da ordem de 100 hPa e este gás cumpre o papel da água na Terra, formando nuvens em sua atmosfera. Estas nuvens causam tormentas de metano líquido em Titán que descarregam precipitações importantes de metano que chegam à superfície produzindo, ao todo, uns 50 L/m² de precipitação anual.

Atmosferas muito ténues

A Lua

A Lua tem uma atmosfera insignificante, devido à baixa gravidade, incapaz de reter moléculas de gás em sua superfície. A totalidade de sua composição ainda se desconhece. O programa Apolo identificou átomos de helio e argón, e mais tarde (em 1988) observações desde a Terra acrescentaram iones de sodio e potasio. A maior parte dos gases em sua superfície provem de seu interior.

Mercurio

A sonda Mariner 10 demonstrou que Mercurio, contrariamente ao que se cria, tem uma atmosfera, muito ténue, constituída principalmente por helio, com traças de argón, sodio, potasio, oxigénio e neón. A pressão da atmosfera parece ser só uma cienmilésima parte da pressão atmosférica na superfície da Terra.

Os átomos desta atmosfera são muitas vezes arrancados da superfície do planeta pelo vento solar.

Ío

Ío tem uma fina atmosfera composta de dióxido de azufre e alguns outros gases. O gás procede das erupções vulcânicas, pois a diferença dos vulcões terrestres, os vulcões de Ío expulsam dióxido de azufre. Ío é o corpo do Sistema Solar com maior actividade vulcânica. A energia necessária para manter esta actividade prove da disipación através de efeitos de maré produzidos por Júpiter, Europa e Ganímedes, dado que as três luas encontram-se em ressonância orbital (a ressonância de Laplace ). Algumas das erupções de Ío emitem material a mais de 300 km de altura. A baixa gravidade do satélite permite que parte deste material seja permanentemente expulsado da lua, distribuindo em um anel de material que cobre sua órbita.

Europa

Observações do Telescópio espacial Hubble indicam que Europa tem uma atmosfera muito ténue (10-11 bares de pressão na superfície) composta de oxigénio. A diferença do oxigénio da atmosfera terrestre, o da atmosfera da Europa é quase com toda a segurança de origem não biológico. Mais provavelmente gera-se pela luz do sol e as partículas carregadas que chocam com a superfície gelada da Europa, produzindo vapor de água que é posteriormente dividido em hidrógeno e oxigénio. O hidrógeno consegue escapar da gravidade da Europa, mas não assim o oxigénio.

Encélado

Instrumentos da sonda Cassini têm revelado a existência em Encélado de uma atmosfera de vapor de água (aproximadamente 65%) que se concentra sobre a região do pólo sul, uma área com muito poucos cráteres. Dado que as moléculas da atmosfera de Encélado possuem uma velocidade mais alta que a de escape, se pensa que se escapa permanentemente ao espaço e ao mesmo tempo se restaura através da actividade geológica. As partículas que escapam da atmosfera de Encélado são a principal fonte do Anel E que está na órbita do satélite e tem uma largura de 180.000 km.

Ariel

É um dos 27 satélites naturais de Urano. Sua atmosfera está composta por amoníaco gasoso e líquido em sua superfície e água.

Tritón

Composição em cor de Tritón com imagens tomadas pela Voyager 2.

Tritón tem um diâmetro algo inferior que o da Lua terrestre e possui uma ténue atmosfera de nitrógeno (99,9%) com pequenas quantidades de metano (0,01%). A pressão atmosférica tritoniana é de só 14 microbares.

A sonda Voyager 2 conseguiu observar uma fina capa de nuvens em uma imagem que fez do contorno desta lua. Estas nuvens formam-se nos pólos e estão compostas por gelo de nitrógeno; existe também nevoeiro fotoquímica até uma altura de 30 km que está composta por vários hidrocarburos semelhantes aos encontrados em Titán, e que chega à atmosfera expulsada pelos géiseres. Acha-se que os hidrocarburos contribuem ao aspecto rosado da superfície.

Plutão

Plutão possui uma atmosfera extremamente ténue, formada por nitrógeno, metano e monóxido de carbono, que se congela e colapsa sobre sua superfície à medida que o planeta se afasta do Sol. É esta evaporación e posterior congelamiento o que causa as variações no albedo do planeta, detectadas por médio de fotómetros fotoeléctricos na década de 1950 (por Gerard Kuiper e outros). À medida que o planeta aproxima-se ao Sol, as mudanças fazem-se menores. As mudanças de albedo repetem-se mas ao inverso à medida que o planeta afasta-se do Sol rumo a seu afelio.

Sedna, Quaoar e 2004 DW

Não se sabe com certeza a composição de sua atmosfera ainda que se acha que está composta por hidrógeno, metano e helio.

Capas da atmosfera terrestre

Capas da atmosfera.
Imagem da estratosfera.

Troposfera

Artigo principal: Troposfera

É a capa mais próxima à superfície terrestre, onde se desenvolve a vida e ocorrem a maioria dos fenómenos meteorológicos. Tem uns 8 km de espessura nos pólos e ao redor de 16 km no ecuador. Nesta capa a temperatura diminui com a altura ao redor de 6,5 °C por quilómetro. A troposfera contém ao redor de 75% da massa gasosa da atmosfera, bem como quase todo o vapor de água.

Estratosfera

Artigo principal: Estratosfera

É a capa que se encontra entre os 12 km e os 50 km de altura. Os gases encontram-se separados formando capas ou estratos de acordo a seu peso. Uma delas é a capa de ozónio que protege à Terra do excesso de raios ultravioleta provenientes do Sol. As quantidades de oxigénio e anidrido carbónico são quase nulas e aumenta a proporção de hidrógeno. Actua como regulador da temperatura, sendo em sua parte inferior próxima aos -60 °C e aumentando com a altura até os 10 ou 17 °C na estratopausa.

Mesosfera

Artigo principal: Mesosfera

É a capa onde a temperatura volta a diminuir e desce até os -90 °C conforme aumenta sua altitude. Estende-se desde a estratopausa (zona de contacto entre a estratosfera e a mesosfera) até uma altura de uns 80 km, onde a temperatura volta a descer até uns -70 °C ou -80 °C.

Termosfera ou Ionosfera

Artigo principal: Ionosfera

É a capa que se encontra entre os 90 e os 800 quilómetros de altura. Seu limite superior é a termopausa. Nela existem capas formadas por átomos carregados electricamente, chamados iones. Ao ser uma capa condutora de electricidade é a que possibilita as transmissões de rádio e televisão por sua propriedade de refletir as ondas electromagnéticas. O gás predominante é o hidrógeno. Ali produz-se a destruição dos meteoritos que chegam à Terra. Sua temperatura aumenta desde os -73 °C até chegar a 1.500 °C.

Exosfera

Artigo principal: Exosfera

É a capa externa da Terra que se encontra acima dos 800 quilómetros de altura. Está composta principalmente por hidrógeno e helio e as partículas vão diminuindo até desaparecer. Devido à baixa atração gravitatoria algumas podem chegar a escapar ao espaço interplanetario.

Variação da pressão com a altura

A variação com a altura da pressão atmosférica ou da densidade atmosférica é o que se conhece como Lei barométrica.

Não é o mesmo a variação da pressão com a altura em um líquido como o oceano que em um gás como a atmosfera e a razão estriba em que um líquido não é compresible e por tanto sua densidade permanece constante. De modo que no oceano rege a fórmula:

P=\rho \cdot g \cdot h

pelo que se a profundidade h se faz duplo a pressão também.

Para os gases ideais cumpre-se a lei dos gases perfeitos:

Isto é:

P=\frac{P_0}{\rho_0} \cdot \rho

já que

P \cdot V=P_0 \cdot V_0= P \cdot \frac{m}{\rho}= P_0 \cdot \frac{m}{\rho_0}
\rho_0=\frac{M}{22,4} \frac {g}{litro}

onde M é a massa molecular. Para a atmosfera da Terra, 20% de Ou2 e 80% de N 2, o peso molecular é:

0,2 \cdot 32+ 0,8 \cdot 28=28,96

pelo que

\rho_0 = \frac {28,96}{22,4} \cdot \frac {g}{litro}= 1,293 \frac {g}{litro}=1,293 \cdot \frac {kg}{m^3}

Para uma pressão de 0 °C e P atmosferas:

\rho=1,293 \cdot P \frac {g}{litro}


Isto é:

\rho=\rho_0 \cdot T_0 \frac {1}{T}

já que:

\frac {V}{T}=\frac {V_0}{T_0}=\frac {m}{\rho \cdot T}=\frac {m}{\rho_0 \cdot T_0}

Lei da densidade

Combinando ambas chegamos à lei dos gases perfeitos:

P \cdot V=n \cdot R \cdot T=\frac{m}{M}\cdot R \cdot T

de modo que:

\rho=\frac{P \cdot M}{R \cdot T}

Cálculo da densidade atmosférica na superfície dos planetas

Sabendo que o constante R dos gases perfeitos vale:

R=8,313 \cdot \frac {julios}{K \cdot kmol}

e que 1 atmosfera vale:

1 atm\acute{o}sfera=1,013 \cdot 10^5 \cdot \frac {N}{m^2}

resulta:

Planeta Temp. (K) Pressão (atmf.) Massa molecular M Densidade (kg/m3)
Terra 288 1 28,96 1,225
Vénus 738 92,8 44 67,42
Titán 95 1,48 28,6 5,43
Marte 215 0,0079 43,64 0,0195

Lei barométrica

Em uma atmosfera isoterma a pressão varia com a altura seguindo a lei:

P=P_0 \cdot e^{\frac{-M \cdot g \cdot (h-h_0)}{R \cdot T}}

onde M é a massa molecular, g a aceleração da gravidade, h-h0 é a diferença de alturas entre os níveis com pressões P e P0 e T é a temperatura absoluta média entre os dois níveis, e R a constante dos gases perfeitos. O facto de que a temperatura varie sim limita validade da fórmula. Pelo contrário a variação da aceleração da gravidade é tão suave que não afecta.

A demonstração da fórmula é singela:

A diferença de pressão entre duas capas separadas por um \Delta h é:

\Delta P=- \rho \cdot g \cdot \Delta h

Mas pela lei da densidade

\rho=\frac{P \cdot M}{R \cdot T}

De modo que:

\Delta P=- \frac{P \cdot M}{R \cdot T} \cdot g \cdot \Delta h

que por integração se converte em:

\int_{P_0}^{P} \frac {dP}{P}=\frac {-M \cdot g}{R \cdot T} \int_{h_0}^{h} dh \,

isto é:

ln (P)-ln (P_0)=\frac {-M \cdot g \cdot (h-h_0)}{R \cdot T} \,

pelo que:

P=P_0 \cdot e^{\frac{-M \cdot g \cdot (h-h_0)}{R \cdot T}}

Incremento de altura

O Incremento de altura é a altura à que há que elevar em uma atmosfera para que a pressão atmosférica diminua à metade.

Para calculá-la basta com pôr na lei barométrica P=P_0/2 \, resulta:

\Delta h=\frac{R \cdot T}{M \cdot g} \cdot ln 2 \,

Escala de altura

A Escala de altura é a altura à que há que elevar em uma atmosfera para que a pressão atmosférica diminua em um factor e=2,718182. Isto é a diminuição de pressão é 1-\frac {1}{e}=0,632= 63,2%

Para calculá-la basta com pôr na lei barométrica P=P_0/e \, resulta:

H=\frac{R \cdot T}{M \cdot g} \,

Em função da escala de alturas H a pressão pode expressar-se:

P=P_0 \cdot e^{-\frac {(h-h_0)}{H}} \,

e analogamente para a densidade:

\rho=\rho_0 \cdot e^{-\frac {(h-h_0)}{H}} \,

Cálculo da Escala de altura em diferentes atmosferas

Basta com aplicar a fórmula anterior para obter H em metros.

Planeta Temp. (K) Ac. gravidade g (m/s²) Massa molecular M Escala altura H (km) Incremento altura (km)
Terra 288 9,81 28,96 8,42 5,8
Vénus 738 8,63 44 16,15 11,2
Titán 95 1,37 28,6 20,15 13,9
Marte 215 3,73 43,64 10,98 7,6
Júpiter (*)160 26,20 (**)2 25,37 17,6

(*)Temperatura K cerca do limite das nuvens.

(**) Pode ter suficiente Helio para aumentar a massa molecular diminuindo a escala de alturas.

Representação da variação da pressão com a altura

Variação da temperatura e do logaritmo da pressão com a altura para a atmosfera da Terra.

Se representamos o logaritmo da pressão ou da densidade em função da altura obteríamos uma linha recta se a atmosfera fosse isoterma, isto é, se a escala de altura não variasse com a altura. A escala de altura é pequena se a temperatura é baixa e isso significa que a pressão e a densidade decrecen rapidamente. Se a tempreratura é alta a escala é grande e variam suavemente. Mas a escala de altura também depende da massa molecular, e massas moleculares altas fazem diminuir a escala de alturas ao igual que planetas grandes com elevadas acelerações da gravidade, que também fazem diminuir a escala de alturas e a pressão e a densidade decrecen rapidamente.

Assim, em um planeta maior que a Terra, com idêntica composição atmosférica e temperatura, a densidade e pressão mudam mais rapidamente com a altura e se pode falar de uma atmosfera dura em frente a um planeta menor no que H seria maior e a atmosfera seria macia.

A composição da atmosfera

O ar que forma a atmosfera é uma mistura de gases que ademais contém partículas sólidas e líquidas em suspensão. Estes são alguns de seus componentes mais destacados.

As diferentes cores deve-se à dispersión da luz produzida pela atmosfera.

Veja-se também

Referências

Enlaces externos

Obtido de http://ks312095.kimsufi.com../../../../articles/a/t/e/Ate%C3%ADsmo.html"
Your Ad Here