Atmosfera Terrestre
Origem da Atmosfera Terrestre e Suas Características Atuais - A teoria mais aceita para a existência da atmosfera terrestre é a de que ela resulta da combinação de gases expelidos durante o processo de resfriamento e consolidação da litosfera. Sobre a origem desses gases sabe-se que: o oxigênio, o nitrogênio e o dióxido de carbono são controlados pelas erupções vulcânicas e pelas intersecções entre estes gases e a Terra, os oceanos e os organismos vivos. A atual atmosfera terrestre é o resultado de um longo processo de evolução da Terra que iniciou há bilhões de anos. Acredita-se que a atmosfera primitiva era muito mais densa que a atual, havendo maior presença de dióxido de carbono (CO2) e de outros gases. Os organismos vivos (fotossintetizantes) encarregaram-se de reduzir o teor de gás carbônico. As condições atmosféricas atuais são propícias para a manutenção de vida na Terra, e mudanças em suas características podem afetar todos os seres vivos.
Atmosfera da Terra: Composição e Estrutura
Composição da Atmosfera - Entre os gases que entram na composição da fina camada da atmosfera se destacam, respectivamente, o nitrogênio, o oxigênio, o argônio, o dióxido de carbono, o ozônio e o vapor de água. Eles compõem uma mistura mecânica estável. Há ainda a presença de outros gases, mas em proporções muito pequenas (neônio, criptônio, hélio, metano, hidrogênio). O nitrogênio, o oxigênio e o argônio têm seus volumes constantes, espacial e temporalmente, porém o vapor de água, presente na atmosfera, pode variar praticamente de zero, em regiões áridas, até cerca de 3 - 4 % nos trópicos úmidos, onde é gerada a maior parte do vapor d’água no planeta. O ozônio (O3) concentra-se entre as altitudes de 15 e 35 km da atmosfera, tendo baixo conteúdo nas regiões do Equador, porém elevado conteúdo nas proximidades dos polos. Esse gás se forma sob influência da radiação ultravioleta, isso quando as moléculas de oxigênio se rompem, (O2 → O + O) e os átomos separados combinam-se individualmente com outras moléculas de oxigênio (O + O2 → O3). A quebra das moléculas de oxigênio ocorre na camada situada entre 80 e 100 km, porém, nessa camada, a densidade da atmosfera é muito baixa, não estimulando a combinação entre os átomos. A formação de ozônio acontece na camada entre 30 e 60 km, mas como estes são instáveis, podendo ser destruídos pela radiação incidente ou por choques com oxigênio monoatômico (O), possibilitam a recriação do oxigênio (O3 + O → O2 + O2). Assim, devido aos mecanismos de circulação, o ozônio é transportado para níveis mais adequados para sua conservação e concentração, nas altitudes de 15 a 35 km acima da superfície terrestre. O dióxido de carbono (CO2) é inserido na atmosfera principalmente pela ação bioquímica de organismos vivos, que vivem nos oceanos e nos continentes. Ainda de acordo com Ayoade (1991), a fotossíntese ajuda a manter o equilíbrio da quantidade de dióxido de carbono, removendo-o cerca de 3% por ano. Uma grande preocupação em relação à quebra desse equilíbrio tem sido a crescente utilização de combustíveis fósseis pelo homem.
Além dos gases, há quantidades variáveis de aerossóis na atmosfera. Aerossóis são partículas de poeira em suspensão, fumaça, matéria orgânica, sal marinho, entre outros, cuja procedência tanto é natural como decorrente das atividades humanas. O vapor de água, o ozônio, o dióxido de carbono e os aerossóis realizam papéis importantes na distribuição e nas trocas de energia, seja dentro da atmosfera seja entre a superfície terrestre e a atmosfera. Ocorrem variações espaciais e sazonais de conteúdo desses gases, afetando a temperatura da atmosfera, devido à ocorrência da reflectância e a difusão da radiação solar e radiação terrestre.
Estrutura da Atmosfera Terrestre
Existem formas diferentes de se realizar a divisão da atmosfera em camadas, dependendo dos autores a serem seguidos: Segundo Ayoade (1991), por exemplo, a atmosfera está estruturada em três camadas relativamente quentes, intercaladas por duas camadas relativamente frias (figura 7). Para melhor compreensão sobre a nomenclatura das camadas da atmosfera terrestre, saiba que o nome das camadas possui a terminação osfera, e os seus topos têm a terminação pausa.
A camada mais baixa da atmosfera é denominada TROPOSFERA. Contém cerca de 75% da massa de gases de toda a atmosfera e, praticamente, a totalidade do vapor de água e dos aerossóis. É a camada onde ocorrem os fenômenos do tempo atmosférico, ou as turbulências. Ela pode ser descrita como a “camada da atmosfera que estabelece as condições do tempo, sendo de importância direta ao homem e outros seres vivos” (atmosfera geográfica).
A temperatura do ar diminui a uma taxa média de 6,5º C/km em função da diminuição da compressibilidade da atmosfera. A essa taxa chamamos de gradiente ambiental. A sua parte superior é denominada Tropopausa, que se caracteriza pela condição de inversão térmica, o que limita as atividades do tempo atmosférico. A altura da Tropopausa varia de acordo com a temperatura, o lugar e a época, mas observa-se que sua altitude é mais elevada no Equador (aproximadamente 16 km), em decorrência do aquecimento e da turbulência convectiva vertical. Em função das baixas temperaturas, ela se apresenta mais baixa nos polos (em torno de 8 km).
A Estratosfera é a segunda camada da atmosfera que se estende desde a Tropopausa até cerca de 50 km acima da superfície terrestre. Nessa camada a temperatura geralmente aumenta com a altitude. A densidade do ar é muito menor e, especialmente, o ozônio produz um grande aumento de temperatura. O ozônio se mantém concentrado nas altitudes entre 15 e 35 km. É na Estratosfera que está grande parte do ozônio total atmosférico.
A estratosfera contém pouco ou nenhum vapor de água, e há ocorrência marcante de mudanças sazonais, provavelmente ligadas às mudanças de temperatura e à circulação na Troposfera. A camada superior da Estratosfera é constituída por uma zona isotérmica e denomina-se Estratopausa.
A Atmosfera Superior ainda é relativamente inexplorada, se comparada à atmosfera inferior. Localiza-se a partir da Estratopausa até onde a atmosfera terrestre se funde com o espaço exterior. Foram reconhecidas várias camadas dentro da atmosfera superior, porém não há um consenso quanto à terminologia empregada e o número de camadas, geralmente são reconhecidas as camadas denominadas de Mesosfera, Termosfera e Exosfera.
Na Mesosfera a temperatura diminui com a altitude, até alcançar níveis mínimos de toda a atmosfera, cerca de -90º C aos 80 km, situando-se na Mesopausa. A pressão atmosférica é muito baixa, alcançando 0,01 milibares (mb) em uma altitude de 90 km.
Já na Termosfera, a temperatura aumenta com a altitude devido à absorção da radiação ultravioleta pelo oxigênio atômico. A atmosfera é muito rarefeita, já que as densidades são muito baixas. Acima de 100 km, a atmosfera é fortemente afetada pelos raios X além da radiação ultravioleta, provocando a ionização ou carregamento elétrico, sendo uma região de alta densidade de elétrons, também chamada de Ionosfera.
A Exosfera estende-se de uma altitude entre 500 e mais de 750 km. Os átomos de oxigênio, hidrogênio e hélio formam uma atmosfera muito tênue e as leis dos gases deixam de ter validade.
Dentro da abordagem sistêmica, o sistema Terra-Atmosfera não é apenas o espaço entre a Terra e os demais corpos celestes, inclusive o Sol; ela funciona como um “escudo” natural contra o impacto de meteoritos; possibilita a desagregação e decomposição das rochas; o desgaste das superfícies expostas à chuva, e toda a ação biológica. É por meio da atmosfera que ocorre a transmissão da luz/calor que dinamizam os subsistemas terrestres, principalmente a biosfera. A concentração de vapor de água na atmosfera atua como mediador na transmissão de luz/calor, filtrando alguns comprimentos de ondas, provocando variações no aquecimento seja dos continentes seja dos corpos líquidos como no caso dos oceanos, por exemplo. A ação humana se faz presente com a poluição atmosférica, que tem nas emissões de CO2 sua principal fonte. As principais fontes de CO2 estão relacionadas com à circulação de veículos automotores, queimadas e decomposição de matéria orgânica, em geral.
