Radiação solar e terrestre

Autor: 
Robert Lamb

O Sol emite vasta quantidade de energia, que viaja pelo espaço na forma de radiação de ondas curtas. Apenas uma pequena proporção dessa energia chega à superfície. Mas a maioria da atmosfera não é aquecida diretamente pela radiação solar, e sim pela radiação terrestre que o planeta mesmo emite. Já viu um vídeo de alguém fritando um ovo na calçada em um dia quente? É o calor emitido pelo pavimento que o frita, e não o calor do sol. A superfície da Terra absorve radiação solar e emite radiação terrestre.

Por que o ar absorve a radiação do planeta no retorno e não como energia solar diretamente? Bem, a Terra carregada pelo Sol emite radiação de ondas longas. Enquanto o vapor de água e o dióxido de carbono permitem a passagem das ondas curtas que escapam ao planeta, eles absorvem as ondas longas da Terra, aquecendo o planeta de baixo para cima. É por isso que um alpinista encontra cada vez mais frio à medida que a escalada progride, ainda que esteja sempre mais próximo do Sol.

Os cientistas dividem a atmosfera em quatro camadas, com base em sua temperatura: 

  1. Troposfera: com a exceção de satélites e alguns poucos aviões, nosso mundo todo reside nessa camada inferior. Mesmo as montanhas mais elevadas não excedem o limite superior, chamado tropopausa, cerca de 11 km acima do nível do mar (a espessura da troposfera varia de acordo com a latitude e estação do ano). Nesse ponto, a queda de temperatura que progride à medida que a altitude aumenta deixa de acontecer. A troposfera responde por todo o nosso clima e por 80% da massa de ar da Terra. Lembrem-se de que quanto menor a altitude, maior a pressão do ar. Mesmo que essa camada seja menor que as superiores, as moléculas estão agrupadas com mais densidade.
  1. Estratosfera: essa camada se estende por mais 37 km céu acima e termina a 48 km de altitude, na estratopausa. Caso você suba pela atmosfera, a queda constante de temperatura que ocorre na troposfera cessaria na tropopausa e a temperatura se manteria constante por mais 20 km de estratosfera. Nesse limite, a temperatura voltaria a subir, graças ao ozônio, que absorve a radiação ultravioleta do Sol. A temperatura continuaria a subir até a estratopausa.

  1. Mesosfera: acima da estratopausa, a terceira camada da atmosfera começa a se resfriar gradualmente à medida que você se aproxima da mesopausa, localizada cerca de 80 km acima da superfície da Terra. As mais frias temperaturas da atmosfera ocorrem lá, caindo a 90 graus centígrados negativos [fonte: Tarbuck and Lutgens].
  1. Termosfera: a camada final da atmosfera terrestre se estende da mesopausa até o limite extremo do espaço. As moléculas de ar nessa camada de baixa densidade são muito escassas. Em função delas possuírem menos massa, absorvem a radiação solar muito mais rápido. A temperatura na termosfera pode atingir os 1.700 graus. Mas a impressão de calor seria menor devido à baixa densidade. Pense em uma molécula em temperatura de 1.700 graus como um cachorro fedido. Caso você estivesse cercado por uma dúzia deles espalhados por um campo de futebol, não perceberia o mau cheiro, mas se estivesse com apenas um trancado em um armário, logo estaria prendendo a respiração.

Agora examinemos as forças por trás da temperatura e da pressão do ar, e seu efeito sobre o clima.