Balanço de Energia Balanço de Energia da Terrada Terra

““Balanço” é a diferença entre a entrada e Balanço” é a diferença entre a entrada e a saída de elementos de um sistema. Os a saída de elementos de um sistema. Os

principais componentes para o balanço de principais componentes para o balanço de radiação no sistema terrestre são: radiação no sistema terrestre são: superfície, atmosfera e nuvens. superfície, atmosfera e nuvens.

entrada – saída = balanço

Distribuição da radiaçãoDistribuição da radiação

Quando a radiação solar entra no sistema climático da Quando a radiação solar entra no sistema climático da Terra, uma parte é absorvida pela superfície do planeta e Terra, uma parte é absorvida pela superfície do planeta e outra parte é refletida de volta para o espaço. A radiação solar outra parte é refletida de volta para o espaço. A radiação solar é um dos principais fatores que assegura a vida na Terra.é um dos principais fatores que assegura a vida na Terra.

O Sol emite a energia/radiação necessária para O Sol emite a energia/radiação necessária para praticamente toda a vida natural e os movimentos praticamente toda a vida natural e os movimentos atmosféricos de nosso planeta. Quando a radiação solar atmosféricos de nosso planeta. Quando a radiação solar atinge a Terra, ela é atinge a Terra, ela é refletidarefletida, , espalhadaespalhada e e absorvidaabsorvida..

Espalhamento e reflexãoEspalhamento e reflexão > 30% da radiação perde-se para o planeta por > 30% da radiação perde-se para o planeta por estes processos que constituem o albedo.estes processos que constituem o albedo.

Absorção atmosférica >Absorção atmosférica > 19% é absorvida pela atmosfera.19% é absorvida pela atmosfera.

Absorção da superfície > 51% da radiação solar restante é absorvida pela Absorção da superfície > 51% da radiação solar restante é absorvida pela superfície da Terra.superfície da Terra.

ESPALHAMENTO E REFLEXÃO

6% é espalhada para o espaço pela própria atmosfera;6% é espalhada para o espaço pela própria atmosfera; 20% é refletida pelas nuvens;20% é refletida pelas nuvens; 4% é refletida pela superfície da Terra.4% é refletida pela superfície da Terra.

ABSORÇÃO ATMOSFÉRICAABSORÇÃO ATMOSFÉRICA 3% da radiação solar restante é absorvida pelas nuvens;3% da radiação solar restante é absorvida pelas nuvens; 16% é absorvido pelo vapor de água, as poeiras e outros componentes.16% é absorvido pelo vapor de água, as poeiras e outros componentes.

ABSORÇÃO DA SUPERFÍCIEABSORÇÃO DA SUPERFÍCIE 25% penetra diretamente na superfície da Terra sem nenhuma interferência 25% penetra diretamente na superfície da Terra sem nenhuma interferência

da atmosfera.da atmosfera. 26% da radiação é difundida para a superfície.26% da radiação é difundida para a superfície.

A natureza da Radiação

A verdadeira natureza da radiação ainda é objeto de A verdadeira natureza da radiação ainda é objeto de permanente investigação científica no âmbito da Física permanente investigação científica no âmbito da Física moderna.Dependendo da experiência que for conduzida, moderna.Dependendo da experiência que for conduzida, a radiação ora revela uma natureza corpuscular, ora se a radiação ora revela uma natureza corpuscular, ora se comporta como uma onda eletromagnética. comporta como uma onda eletromagnética.

No caso da meteorologia a natureza ondulatória é a No caso da meteorologia a natureza ondulatória é a

que interessa.O aspecto ondulatório da radiação se que interessa.O aspecto ondulatório da radiação se caracteriza pelo caracteriza pelo comprimento de Ondacomprimento de Onda ( (λλ) ou pela ou pela freqüênciafreqüência de oscilação ( de oscilação (vv).).

- O comprimento de onda é definido como a distância que separa duas cristas O comprimento de onda é definido como a distância que separa duas cristas consecutivas. O comprimento de onda é normalmente expresso em centímetros consecutivas. O comprimento de onda é normalmente expresso em centímetros ou em micra (1µ = 10ou em micra (1µ = 10-4-4 cm). cm).

- A freqüência é o número de cristas que passa por um ponto de referência, na 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).unidade de tempo. Ela é expressa em ciclos por segundo, ou Hertz (Hz).

- O produto de comprimento de onda pela freqüência da radiação é igual à - O produto de comprimento de onda pela freqüência da radiação é igual à velocidade de propagação da luz no vácuo (3x10velocidade de propagação da luz no vácuo (3x1088 m/s). m/s).

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).

O espectro eletromagnético

É o intervalo completo da radiação eletromagnética que vai da É o intervalo completo da radiação eletromagnética que vai da região das ondas de rádio até os raios gama. Atualmente são região das ondas de rádio até os raios gama. Atualmente são conhecidas radiações com comprimento de onda que variam de 10conhecidas radiações com comprimento de onda que variam de 10-6-6µµaté 10até 101111µ.µ.

O Espectro eletromagnético é subdividido em três faixas:O Espectro eletromagnético é subdividido em três faixas:

- Ultravioleta(0,36µ),- Ultravioleta(0,36µ), - Visível (0,42µ a 0,74µ) e... - Visível (0,42µ a 0,74µ) e... - Infravermelha(0,74µ).- Infravermelha(0,74µ).

Quanto mais curto o comprimento de onda, mais alta é a energia do Quanto mais curto o comprimento de onda, mais alta é a energia do fóton, isso porque as radiações do espectro são portadores de fóton, isso porque as radiações do espectro são portadores de quantidades diferentes de energia.quantidades diferentes de energia.

Ultravioleta

Os raios ultravioletas são ondas eletromagnéticas de freqüências Os raios ultravioletas são ondas eletromagnéticas de freqüências superiores à da luz violeta, podendo chegar até 10superiores à da luz violeta, podendo chegar até 1099 Hz. Grande Hz. Grande parte da radiação ultravioleta emitida pelo Sol em direção a Terra é parte da radiação ultravioleta emitida pelo Sol em direção a Terra é absorvida pela camada de Ozônio, protegendo-nos assim, dessa absorvida pela camada de Ozônio, protegendo-nos assim, dessa perigosa radiação eletromagnética.Esse tipo de radiação é emitido perigosa radiação eletromagnética.Esse tipo de radiação é emitido por átomos excitados, como nas lâmpadas de vapor de Hg por átomos excitados, como nas lâmpadas de vapor de Hg (mercúrio) acompanhando a luz por elas emitidas. Dependendo da (mercúrio) acompanhando a luz por elas emitidas. Dependendo da quantidade da radiação ultravioleta, podem ocorrer sérios à saúde quantidade da radiação ultravioleta, podem ocorrer sérios à saúde como o câncer de pele.como o câncer de pele.

Luz visível A radiação visível é capaz de excitar as células fotossensíveis A radiação visível é capaz de excitar as células fotossensíveis

da retina do nosso olho, causando-nos a sensação da visão. da retina do nosso olho, causando-nos a sensação da visão.

A “luz” constituí uma estreita faixa do espectro eletromagnético A “luz” constituí uma estreita faixa do espectro eletromagnético dividida em intervalos arbitrários e aproximados, pois não há limites dividida em intervalos arbitrários e aproximados, pois não há limites nítidos entre as cores.nítidos entre as cores.

A transição entre cores vizinhas se dá de maneira gradual, A transição entre cores vizinhas se dá de maneira gradual, como se pode verificar em um arco-íris.como se pode verificar em um arco-íris.

A freqüência da luz cresce do vermelho para o violeta nos A freqüência da luz cresce do vermelho para o violeta nos seguintes intervalos de freqüência:seguintes intervalos de freqüência:

- violeta (0,36µ a 0,42µ) ;- violeta (0,36µ a 0,42µ) ; - azul (0,42µ a 0,49µ) ;- azul (0,42µ a 0,49µ) ; - verde (0,49µ a 0,54µ) ;- verde (0,49µ a 0,54µ) ; - amarelo (0,54µ a 0,59µ) ;- amarelo (0,54µ a 0,59µ) ; - laranja (0,59µ a 0,65µ) ; - laranja (0,59µ a 0,65µ) ; - vermelho (0,65µ a 0,74µ).- vermelho (0,65µ a 0,74µ).

Infravermelho

É emitida pelos átomos em vibração de um corpo aquecido. É emitida pelos átomos em vibração de um corpo aquecido. O calor abrasante que sentimos quando tomamos um banho de O calor abrasante que sentimos quando tomamos um banho de Sol, ou quando estamos próximos a uma lareira, é, em grande Sol, ou quando estamos próximos a uma lareira, é, em grande parte, devido à radiação infravermelha.parte, devido à radiação infravermelha.

Diagrama do espectro eletromagnético

Diagramas do espectro eletromagnético

Radiação Solar

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.

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:

- 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.

- 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.

- UVC: Os mais perigosos. Mas graças à camada de ozônio, essa radiação é absorvida antes de chegar à Terra.

Cerca de 80% dos raios solares conseguem penetrar na Terra mesmo em dias nublados, o que nos obriga a nos proteger o ano todo.

ATENÇÃO AO FILTRO SOLAR!!

Os filtros solares são produtos capazes de proteger nossa Os filtros solares são produtos capazes de proteger nossa pele dos raios ultravioleta evitando assim o foto-envelhecimento e pele dos raios ultravioleta evitando assim o foto-envelhecimento e o desenvolvimento de câncer de pele. Mesmo nos dias sem sol é o desenvolvimento de câncer de pele. Mesmo nos dias sem sol é aconselhado a utilização de filtros solares pois cerca de 80% dos aconselhado a utilização de filtros solares pois cerca de 80% dos raios solares conseguem penetrar na Terra mesmo em dias raios solares conseguem penetrar na Terra mesmo em dias nublados, o que nos obriga a nos proteger o ano todo. 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 Substâncias transparentes que absorvem a radiação ultravioleta. Os mais eficientes são: UVA- Mexoryl SX, Parsol (1789), ultravioleta. Os mais eficientes são: UVA- Mexoryl SX, Parsol (1789), Avobenzona, UVB- Octil-metoxinamato (OMC) e Oxibenzona.Avobenzona, UVB- Octil-metoxinamato (OMC) e Oxibenzona.

Físicos:Físicos: substâncias opacas que atuam como barreira física substâncias opacas que atuam como barreira física (devido ao tamanho de suas partículas) refletindo as radiações solares (devido ao tamanho de suas partículas) refletindo as radiações solares como um espelho, são eles o Dióxido de Titânio e Óxido de Zinco.como um espelho, são eles o Dióxido de Titânio e Óxido de Zinco.

Para comprar um filtro solar:Para comprar um filtro solar: Prova d'água: proteção de até 40 minutos de imersão contínua.Prova d'água: proteção de até 40 minutos de imersão contínua.

Resistente a água: Ideal para crianças e para quem Resistente a água: Ideal para crianças e para quem pratica esportes, permite a imersão por até seis horas.pratica esportes, permite a imersão por até seis horas.

Não comedogênico: não induzir a formação de cravos Não comedogênico: não induzir a formação de cravos e espinhas.e espinhas.

Hipoalergênico e ausência de fragrâncias ou corantes, Hipoalergênico e ausência de fragrâncias ou corantes, que diminuem o risco de fotoalergias.que diminuem o risco de fotoalergias.

Na hora de escolher um fator de proteção solar Na hora de escolher um fator de proteção solar lembrar que:lembrar que:

FPS 15FPS 15 - protege contra 87% da radiação solar - protege contra 87% da radiação solarFPS 30FPS 30 - protege contra 96% da radiação solar - protege contra 96% da radiação solarFPS 45FPS 45 - protege contra 98% da radiação solar - protege contra 98% da radiação solarFPS 64FPS 64 - protege contra aproximadamente 98% da - protege contra aproximadamente 98% da radiação solarradiação solar

Efeito Estufa

O Efeito Estufa é a forma que a O Efeito Estufa é a forma que a Terra tem para manter sua Terra tem para manter sua temperatura constante. A atmosfera é temperatura constante. A atmosfera é altamente transparente à luz solar, altamente transparente à luz solar, porém cerca de 35% da radiação que porém cerca de 35% da radiação que recebemos vai ser refletida de novo recebemos vai ser refletida de novo para o espaço, ficando os outros 65% para o espaço, ficando os outros 65% retidos na Terra. Isto deve-se retidos na Terra. Isto deve-se principalmente ao efeito sobre os principalmente ao efeito sobre os raios infravermelhos de gases como o raios infravermelhos de gases como o Dióxido de Carbono, Metano, Óxidos Dióxido de Carbono, Metano, Óxidos de Azoto e Ozônio presentes na de Azoto e Ozônio presentes na atmosfera (totalizando menos de 1% atmosfera (totalizando menos de 1% desta), que vão reter esta radiação na desta), que vão reter esta radiação na Terra, permitindo-nos assistir ao Terra, permitindo-nos assistir ao efeito calorífico dos mesmos.efeito calorífico dos mesmos.

Nos últimos anos, a concentração de dióxido de Nos últimos anos, a concentração de dióxido de

carbono na atmosfera tem aumentado cerca de 0,4% carbono na atmosfera tem aumentado cerca de 0,4% anualmente; este aumento se deve à utilização de anualmente; este aumento se deve à utilização de petróleo, gás e carvão e à destruição das florestas petróleo, gás e carvão e à destruição das florestas tropicais. A concentração de outros gases que tropicais. A concentração de outros gases que contribuem para o Efeito de Estufa, tais como o metano contribuem para o Efeito de Estufa, tais como o metano e os clorofluorcarbonetos também aumentaram e os clorofluorcarbonetos também aumentaram rapidamente. O efeito conjunto de tais substâncias pode rapidamente. O efeito conjunto de tais substâncias pode vir a causar um aumento da temperatura global vir a causar um aumento da temperatura global (Aquecimento Global) estimado entre 2 e 6 ºC nos (Aquecimento Global) estimado entre 2 e 6 ºC nos próximos 100 anos. Um aquecimento desta ordem de próximos 100 anos. Um aquecimento desta ordem de grandeza não só irá alterar os climas em nível mundial grandeza não só irá alterar os climas em nível mundial como também irá aumentar o nível médio das águas do como também irá aumentar o nível médio das águas do mar em, pelo menos, 30 cm, o que poderá interferir na mar em, pelo menos, 30 cm, o que poderá interferir na vida de milhões de pessoas habitando as áreas vida de milhões de pessoas habitando as áreas costeiras mais baixas. costeiras mais baixas.

Se a Terra não fosse coberta por um Se a Terra não fosse coberta por um manto de ar, a atmosfera, seria manto de ar, a atmosfera, seria demasiado fria para a vida. As condições demasiado fria para a vida. As condições seriam hostis à vida, a qual de tão frágil seriam hostis à vida, a qual de tão frágil que é, bastaria uma pequena diferença que é, bastaria uma pequena diferença nas condições iniciais da sua formação, nas condições iniciais da sua formação, para que nós não pudéssemos estar aqui para que nós não pudéssemos estar aqui discutindo-a. discutindo-a.

O Efeito Estufa consiste, basicamente, na ação O Efeito Estufa consiste, basicamente, na ação do dióxido de carbono e outros gases sobre os raios do dióxido de carbono e outros gases sobre os raios infravermelhos refletidos pela superfície da terra, infravermelhos refletidos pela superfície da terra, reenviando-os para ela, mantendo assim uma reenviando-os para ela, mantendo assim uma temperatura estável no planeta. Ao irradiarem a temperatura estável no planeta. Ao irradiarem a Terra, parte dos raios luminosos oriundos do Sol são Terra, parte dos raios luminosos oriundos do Sol são absorvidos e transformados em calor, outros são absorvidos e transformados em calor, outros são refletidos para o espaço, mas só parte destes chega refletidos para o espaço, mas só parte destes chega a deixar a Terra, em conseqüência da ação refletora a deixar a Terra, em conseqüência da ação refletora que os chamados "Gases de Efeito Estufa" (dióxido que os chamados "Gases de Efeito Estufa" (dióxido de carbono, metano, clorofluorcarbonetos- CFCs- e de carbono, metano, clorofluorcarbonetos- CFCs- e óxidos de azoto) têm sobre tal radiação reenviando-a óxidos de azoto) têm sobre tal radiação reenviando-a para a superfície terrestre na forma de raios para a superfície terrestre na forma de raios infravermelhos.infravermelhos.

Desde a época pré-histórica que o dióxido de Desde a época pré-histórica que o dióxido de carbono tem tido um papel determinante na regulação carbono tem tido um papel determinante na regulação da temperatura global do planeta. Com o aumento da da temperatura global do planeta. Com o aumento da utilização de combustíveis fósseis (Carvão, Petróleo e utilização de combustíveis fósseis (Carvão, Petróleo e Gás Natural) a concentração de dióxido de carbono na Gás Natural) a concentração de dióxido de carbono na atmosfera duplicou nos últimos cem anos. Neste ritmo e atmosfera duplicou nos últimos cem anos. Neste ritmo e com o abatimento massivo de florestas que se tem com o abatimento massivo de florestas que se tem praticado (é nas plantas que o dióxido de carbono, praticado (é nas plantas que o dióxido de carbono, através da fotossíntese, forma oxigênio e carbono, que é através da fotossíntese, forma oxigênio e carbono, que é utilizado pela própria planta) o dióxido de carbono utilizado pela própria planta) o dióxido de carbono começará a proliferar levando, muito certamente, a um começará a proliferar levando, muito certamente, a um aumento da temperatura global, o que, mesmo tratando-aumento da temperatura global, o que, mesmo tratando-se de poucos graus, levaria ao degelo das calotes se de poucos graus, levaria ao degelo das calotes polares e a grandes alterações a nível topográfico e polares e a grandes alterações a nível topográfico e ecológico do planeta. ecológico do planeta.

PERGUNTAS E RESPOSTAS

1. Para se proteger adequadamente deve-se passar uma grandequantidade de protetor solar na pele. Essas substâncias podemser absorvidas e causarem algum dano?

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 seuamadurecimento.

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.

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).