4/03/2024

ATMOSFERA

ATMOSFERA
AR: PROPRIEDADES E CAMADAS

Do grego antigo: ἀτμός, àtmós, vapor, ar, e σφαῖρα, esphaira, esfera. É a camada de gases que envolve nosso planeta.

Atmosfera. Reserva de oxigênio, compartimento onde acontecem os fenômenos climáticos, proteção contra raios nocivos do Sol...

A atmosfera contém o ar que respiramos (N, O, Ar, CO2)  e é uma camada de gases que envolve a Terra. É mantido perto da superfície do planeta pela atração gravitacional da Terra.

A atmosfera é uma camada protetora de gases que abriga e é essencial para a manutenção de toda a vida na Terra, mantendo as temperaturas dentro de uma faixa relativamente pequena e bloqueando os raios nocivos do Sol.

Os gases são atraídos pela gravidade do planeta, e todo corpo de dimensões planetárias possui uma atmosfera, ou uma esfera de gases, que são retidos por um longo período de tempo se a gravidade for alta e a temperatura da atmosfera for baixa.

Alguns planetas consistem principalmente de vários gases e portanto têm atmosferas muito profundas, um exemplo seria os planetas gasosos. 

Planetas gasosos são os maiores do Sistema Solar e são formados principalmente por gases, como seu nome sugere. Também são conhecidos como planetas gigantes ou jovianos. 

Os quatro planetas gasosos do Sistema Solar são Júpiter, Saturno, Urano e Netuno.

A atmosfera terrestre protege os organismos vivos dos raios ultravioleta e também serve como um estoque do gás oxigênio. Este e os outros gases da nossa atmosfera não escapa do planeta devido a ação da gravidade.

A atmosfera é uma camada relativamente fina de gases e material particulado (aerossóis) que envolve a Terra. 

De fato, 99% da massa da atmosfera está contida numa camada de ~0,25% do diâmetro da Terra (~32 km). 

Esta camada é essencial para a vida e o funcionamento ordenado dos processos físicos e biológicos sobre a Terra. 

A atmosfera protege os organismos da exposição a níveis arriscados de radiação ultravioleta (camada de ozônio), contém os gases necessários para os processos vitais de respiração celular e fotossíntese, permite a passagem dos fótons e fornece a água necessária para a vida.



Equação da fotossíntese. A atmosfera permite a passagem dos fótons do sol que chegam na superfície permitindo uma das reações mais importantes no planeta, a fotossíntese .

Uma das principais funções da atmosfera é a manutenção da vida por meio da conservação de calor. (escolakids).

A atmosfera é muito importante: manutenção da temperatura, o que torna a maioria dos habitats propicio a vida, além disso, fornece oxigênio para nossa respiração e é o compartimento onde acontecem as mudanças climáticas. Ela envolve nosso planeta como um "catáfilo de cebola acima da litosfera e é dividida em cinco camadas. Cada uma delas tem funções específicas. 

É da atmosfera que grande parte dos seres vivos retira o gás oxigênio para a respiração e as plantas retiram o gás carbônico para a fotossíntese. Ela é importante também porque nos protege da radiação ultravioleta e mantém durante a noite parte do calor recebido do Sol.

Camadas da atmosfera

Troposfera: é a mais próxima da superfície terrestre e tem entre 8 e 14 km de espessura. Nos pólos, ela é mais fina. Na troposfera, está o ar que respiramos e as nuvens.

Estratosfera: logo acima, está a camada que tem suas próprias camadas. Aqui, não há tempestades ou turbulências, fazendo com que o ar frio e pesado fique embaixo, e o ar quente e morno, no topo. Ela tem 35 km de espessura e abriga a importante camada de ozônio, que nos protege da radiação ultravioleta do Sol.

Mesosfera: também com 35 km de espessura, é a camada mais alta da atmosfera em que os gases estão todos misturados. Nessa altura, o ar é rarefeito, e não conseguiríamos respirar! É por lá que ocorrem os meteoros.

Termosfera: A temperatura nessa camada pode chegar a 2.500ºC! Mesmo assim, você passaria frio se fosse passear pela termosfera, pois não há moléculas de gás suficientes para transferir o calor para o nosso corpo. Ela tem 513 km de espessura. Aqui, fica a Estação Espacial Internacional!

Exosfera: camada mais externa, é o limite da atmosfera, separando-a do espaço sideral. Com 10.000 km de espessura, é tão larga quanto a própria Terra! A exosfera tem muito espaço vazio entre os gases. Por isso, não tem ar para respirarmos e é muito fria! (UFMG).

COMPOSIÇÃO DA ATMOSFERA TERRESTRE

A composição do ar não é constante nem no tempo, nem no espaço. Contudo se removêssemos as partículas suspensas, vapor d'água e certos gases variáveis, presentes em pequenas quantidades, encontraríamos uma composição muito estável sobre a Terra, até uma altitude de ~80 km.


O que podemos concluir dessa tabela que apresentam dados colhidos de amostras da atmosfera?

O nitrogênio e o oxigênio ocupam até 99% do volume do ar seco e limpo. 

A maior parte do restante 1% é ocupado pelo gás inerte argônio. 

Embora estes elementos sejam abundantes eles tem pouca influência sobre os fenômenos do tempo (estado meteorológico). 

A importância de um gás ou aerossol atmosférico não está relacionado a sua abundância relativa. 
Por exemplo, o dióxido de carbono, o vapor d'água, o ozônio e os aerossóis ocorrem em pequenas concentrações mas são importantes para os fenômenos meteorológicos e para a vida.

Monóxido de carbono devido a queimadas na Floresta Amazônica.
(1)

Embora constitua apenas 0,03% da atmosfera, o dióxido de carbono é essencial para a fotossíntese.

A concentração de dióxido de carbono (CO2) hoje na atmosfera é de 415 miligramas por litro (mg/L) (0,0415%). O número representa a maior concentração do composto químico na Terra desde os primeiros registros de existência humana no planeta. A emissão de CO2 está relacionada à queima de combustíveis fósseis e ao desmatamento.


O nitrogênio e o oxigênio ocupam até 99% do volume do ar seco e limpo. A maior parte do restante 1% é ocupado pelo gás inerte argônio. Embora estes elementos sejam abundantes eles tem pouca influência sobre os fenômenos do tempo. A importância de um gás ou aerossol atmosférico não está relacionado a sua abundância relativa. Por exemplo, o dióxido de carbono, o vapor d'água, o ozônio e os aerossóis ocorrem em pequenas concentrações mas são importantes para os fenômenos meteorológicos ou para a vida (UFPR).

A presença do ozônio é vital devido a sua capacidade de absorver a radiação ultravioleta do sol na reação de fotodissociação . O átomo livre recombina-se novamente para formar outra molécula de ozônio, liberando calor. Na ausência da camada de ozônio a radiação ultravioleta seria letal para a vida. Desde os anos 70 tem havido contínua preocupação de que uma redução na camada de ozônio na atmosfera possa estar ocorrendo por interferência humana. Acredita-se que o maior impacto é causado por um grupo de produtos químicos conhecido por clorofluorcarbonos (CFCs). CFCs são usados como propelentes em 'sprays' aerosol, na produção de certos plásticos e em equipamentos de refrigeração e condicionamento de ar. Como os CFCs são praticamente inertes (não quimicamente ativos) na baixa atmosfera, uma parte deles eventualmente atinge a camada de ozônio, onde a radiação solar os separa em seus átomos constituintes. Os átomos de cloro assim liberados, através de uma série de reações acabam convertendo parte do ozônio em oxigênio. A redução do ozônio aumentaria o número de casos de certos tipos de câncer de pele e afetaria negativamente colheitas e ecossistemas.(UFPR)


ATMOSFERA

Gases 

N2, O2, CO2, Gases nobre e outros gases
Cinzas e poeira
Água na forma de vapor







Concentração de CO2 bate recorde mesmo durante a pandemia (UN). 

Média diária no Observatório Mauna Loa, Hawai/USA


Nossa atmosfera, atmosfera terrestre é composta basicamente de uma mistura de gases, sendo 

78% de Nitrogênio, 
21% de Oxigênio e 
0,09% Argônio
0,0425% Dióxido de carbono

Além disso, são encontrados gás carbônico, vapor d'água. Outros gases, em quantidades bem pequenas.

Gases Permanentes 

Abaixo de cerca de 100 km de altitude, os gases permanentes são encontrados misturados com uma proporção aproximadamente fixas. Isso ocorre por que: 

1) os processos que adicionam ou removem esses gases da atmosfera (fontes e
sumidouros respectivamente) são ambos muito lentos e aproximadamente em
balanço em longos períodos de tempo.

2) a ação da agitação do vento e a turbulência são suficientemente eficientes em manter a baixa atmosfera bem misturada, de forma que não aparece (cria) diferenças significativas na concentração - em diferentes locais ou altitudes.


Acima de 100 km, o ar para de se comportar como um fluido bem misturado, moléculas individuais apresentam longas trajetórias sem colidirem muito frequentemente com as outras moléculas.

A gravidade evita que as moléculas mais pesadas atinjam altitudes mais elevadas, e há uma predominância de moléculas mais leves como o H e o He. 

A intensa radiação solar quebra , as moléculas diatômicas , como o N2 e o O2, (foto dissociação), de forma que as espécies monoatômicas aumentam com a altitude.


ÁGUA NA FORMA DE VAPOR

O vapor d’água é uma substância que está constantemente sendo adicionada e removida da atmosfera. 

A distribuição da água na atmosfera é altamente variável, tanto no espaço como no tempo. 
Pode apresentar uma fração variando de quase zero no ar frio e seco, até cerca de 3% ou 5% por volume, no ar quente e muito úmido respectivamamente. 

O vapor é muito importante sob o ponto de vista da meteorologia devido ao papel central na termodinâmica e no balanço de energia da atmosfera, bem como na formação de nuvens, chuvas, granizo, e neve.


DIÓXIDO DE CARBONO 

O dióxido de carbono contribui com menos de 0,04% , por volume, na constituição da atmosfera  
As plantas sequestram o CO2 do ar, e pela fotossíntetize o CO2 é fixado nos compostos orgânicos como a glicose, nesse  processo o oxigênio é liberado de volta para a atmosfera. 
A oxidação da matéria orgânica, seja pela respiração animal, combustão, ou decaimento, retorna o CO2 para a atmosfera.

Grandes quantidades de dióxido de carbono presente inicialmente na atmosfera da Terra foram extraídas pelos organismos que fabricavam as conchas de carbonato de cálcio. Muitos desses carbonatos estão atualmente mantidos "presos" em depósitos de calcários na crosta terrestre.
 

OZÔNIO 

O ozônio desempenha um papel importante no balanço de energia atmosférica, pela habilidade de absorver e emitir intensamente a radiação infra-vermelha, e ser transparente para a maior parte da radiação solar (de ondas curtas).

É um constituinte traço altamente variável que é tanto prejudicial como benéfico, dependendo onde é encontrado na atmosfera.
 
Próximo da superfície, como um dos muitos componentes da poluição fotoquímica é então considerado um poluente.

Como constituinte natural da atmosfera acima de cerca de 20 km de altitude, na camada de ozônio, onde ele atua como um escudo da superfície da terra contra a prejudicial radiação ultravioleta de ondas curtas, é considerado benéfico é desejável (modif. de 1).


CAMADAS DA ATMOSFERA

A atmosfera terrestre é constituída de camadas com características específicas. Existem algumas categorizações possíveis sobre estas camadas, sendo que os nomes trazem uma variação em conformidade com as concepções dos autores que as desenvolvem. 

(1)

IMPORTÂNCIA DA ATMOSFERA

A atmosfera da Terra é muito importante pois:
 
1) Auxilia na manutenção da temperatura do planeta
2) Fornece oxigênio para nossa respiração (reservatório de O2).
3) Fonte de Nitrogênio para as plantas leguminosas.
4) Proteção contra raios ultravioleta (filtra os raios UV).  
5) Impede que o calor emitido pelo Sol ao longo do dia retorne com rapidez ao espaço, evitando grandes amplitudes térmicas e auxiliando na manutenção da vida.
6) Proteção do planeta contra impacto de meteoros.
7) Local de formação das nuvens e precipitação (da água em forma de chuva).
8) Quando falamos em mudança climática e em aquecimento global, estamos nos referindo ao aumento, além do nível normal, da capacidade da atmosfera em reter calor. Isso vem acontecendo devido a um progressivo aumento na concentração dos gases de efeito estufa (GEE) na atmosfera nos últimos 150 anos.



(WP)

Características da atmosfera 
  • A atmosfera cobre todo o nosso planeta; 
  • Está ligada à Terra pela ação da gravidade; 
  • Altamente compressível (ar): sem um topo (limite superior) definido como o oceano; 
  • Compressibilidade como resposta a uma variação da pressão: também é responsável por uma variedade de fenômenos atmosféricos, tais como nuvens, precipitação, granizo, neve, furacões e tempestades; 

Propriedades óticas da atmosfera

  • Aproximadamente transparente à radiação solar; 
  • Aproximadamente opaca à radiação terrestre; 
  • Absorção e reemissão deve-se às moléculas do ar e as gotículas nas nuvens, base do sensoriamento remoto por satélites 
  • Espalhamento da radiação provoca efeitos óticos: por ex.: o azul do céu. 
  • Presença de nuvens reflete ~ 20% da radiação solar de volta ao espaço.

Radiação absorvida pela superfície do planeta (1)

Gradiente de Pressão atmosférica (1)

Pressão e densidade da atmosfera (1)

Uma das subdivisões mais conhecidas é aquela que categoriza a atmosfera em quatro camadas, sendo elas:

Troposfera: é a camada mais baixa da atmosfera, a qual se estende desde o nível do mar (zero altitude) até cerca de 16 km de altitude (não há consenso). Essa camada da atmosfera é mais estreita na região dos polos e mais larga na região equatorial. Estima-se que nesta camada esteja toda a massa gasosa da atmosfera e praticamente todo vapor de água, bem como os aerossóis. Nesta camada estão também concentradas a nuvens.

Estratosfera: esta camada está localizada entre os 16 e 50 km de altitude (varia de acordo com o autor). Estima-se que esta camada concentre 25% da massa gasosa da atmosfera, sendo que é nesta que está a chamada “camada de ozônio”, sendo ela que absorve a maior parte da radiação ultravioleta do Sol. Essa radiação é bastante nociva à saúde dos seres vivos, podendo causar graves doenças, como o câncer de pele. Portanto, é uma camada muito importante para a vida. A emissão massiva de gases poluentes afeta a camada de ozônio, ocasionando danos nesta e permitindo que maiores quantidades de raios ultravioletas cheguem até a superfície do planeta.

Mesosfera: essa camada estende-se desde os 50 até os 85 km de altitude, e contém apenas uma pequena quantidade de gás oxigênio. Nesta camada, portanto, o ar é bastante rarefeito (escasso), e as temperaturas podem atingir baixíssimas temperaturas, chegando aos 90ºC negativos.

Ionosfera: é a camada mais distante da Terra, ela é uma excelente condutora de íons e elétrons (por isso seu nome), diante disso, é muito útil na emissão de sinais de rádio e televisão na superfície terrestre. Ela está localizada entre os 85 e 800 km de altitude, e por causa dos poucos gases e ventos, as ondas de rádio circulam com maior fluidez.

Essa é uma das formas possíveis de categorizar as camadas da atmosfera terrestre, no entanto, existem outras também relevantes. 

Há uma subdivisão que considera as quatro camadas acima, e inclui ainda a Termosfera, que estaria localizada entre a Mesosfera e a Ionosfera. 

Assim, seriam cinco camadas na atmosfera. Nesta forma de subdivisão, a Termosfera seria a maior camada da atmosfera e abrangeria a Ionosfera e a Exosfera, em uma classificação térmica.


(1)

(1)


(2)
(Inspirem-se nesse link para fazer seu mapa mental)

(1)


OZÔNIO

O ozônio (O3) é um dos gases que compõe a atmosfera e cerca de 90% de suas moléculas se concentram entre 20 e 35 km de altitude, região denominada Camada de Ozônio ou linha do ozônio. Sua importância está no fato de ser o único gás que filtra a radiação ultravioleta do tipo B (UV-B), nociva aos seres vivos.

O ozônio tem funções diferentes na atmosfera, em função da altitude em que se encontra. Na estratosfera, o ozônio é criado quando a radiação ultravioleta, de origem solar, interage com a molécula de oxigênio, quebrando-a em dois átomos de oxigênio (O). O átomo de oxigênio liberado une-se a uma molécula de oxigênio (O2), formando assim o ozônio (O3). Na região estratosférica, 90% da radiação ultravioleta do tipo B é absorvida pelo ozônio. (gov)

Ao nível do solo, na troposfera, o ozônio perde a sua função de protetor e se transforma em um gás poluente, responsável pelo aumento da temperatura da superfície, junto com o monóxido de carbono (CO), o dióxido de carbono (CO2), o metano (CH4) e o óxido nitroso.


UV-B

Nos seres humanos a exposição à radiação UV-B está associada aos riscos de danos à visão, ao envelhecimento precoce, à supressão do sistema imunológico e ao desenvolvimento do câncer de pele

Os animais também sofrem as consequências do aumento da radiação. Os raios ultravioletas prejudicam os estágios iniciais do desenvolvimento de peixes, camarões, caranguejos e outras formas de vida aquáticas e reduz a produtividade do fitoplâncton, base da cadeia alimentar aquática, provocando desequilíbrios ambientais.

Mecanismo de Destruição do Ozônio

O ozônio é naturalmente destruído na estratosfera superior pela radiação ultravioleta do Sol. Para cada molécula de ozônio que é destruída, um átomo de oxigênio e uma molécula de oxigênio são formados, podendo se recombinar para produzir o ozônio novamente. Essas reações naturais de destruição e produção de ozônio ocorrem de forma equilibrada a todo instante. (gov)

Apesar da sua relevância, a camada de ozônio começou a sofrer com os efeitos da poluição crescente provocada pela industrialização mundial. 

Seus principais inimigos são produtos químicos como Halon, Tetracloreto de Carbono (CTC), Hidroclorofluorcabono (HCFC), Clorofluorcarbono (CFC) e Brometo de Metila, substâncias controladas pelo Protocolo de Montreal e que são denominadas Substâncias Destruidoras da Camada de Ozônio - SDOs
Quando essas substâncias são liberadas no meio ambiente, deslocam-se verticalmente na atmosfera, degradando a camada de ozônio.(gov)


Destruição do Ozônio

Em 1928, quando se desenvolveu os CFCs, o pesquisador Thomas Midgley acreditava que tais substâncias seriam inofensivas na atmosfera terrestre por serem quimicamente inertes, além de serem fáceis de estocar, de produção barata, estáveis e bastante versáteis.

Em 1974, Molina e Rowland propuseram que o ozônio estratosférico estava sendo destruído em escala maior do que ocorria naturalmente e que a diminuição da concentração do ozônio era devido à presença de substâncias químicas halogenadas contendo átomos de cloro (Cl), flúor (F) ou bromo (Br), emitidas pela atividade humana.

Os gases contendo esses átomos permanecem na atmosfera por vários anos e, ao subirem até a estratosfera, sofrem a ação da radiação ultravioleta, liberando radicais livres que destroem de forma catalítica as moléculas de ozônio.

A diminuição da concentração de ozônio persiste devido à contínua emissão de substâncias halogenadas e sua longa vida na atmosfera, a exemplo dos clorofluorcarbonos (CFCs), que podem permanecer ativos de 80 a 100 anos. (gov)














PESO DA ATMOSFERA


https://www.youtube.com/watch?v=28BwdEqL038




EXERCÍCIOS

1) Associe os conceitos da primeira coluna com os elementos da culuna 2, Copie e faça a associação correta

a) Vivemos nesta camada e nela ocorrem fenômenos como furacões e ciclones.
b) Camada importante para os meios de comunicação por refletir ondas de rádio.
c) Nesta camada encontramos o ozônio, gás importante, pois filtra a radiação ultravioleta do sol.
d) Camada mais alta da atmosfera. Nela quase não há ar.
e) Nesta camada ocorre o fenômeno da aurora boreal.

( ) Troposfera
( ) Estratosfera
( ) Mesosfera
( ) Termosfera
( ) Exosfera


Resposta de cima para baixo: a, c, e, b, d

2) O gás ozônio faz bem para nós ou é prejudicial à nossa saúde?
Comente sua resposta.
Possível resposta:
O ozônio é prejudicial à nossa saúde podendo causar irritações nos olhos e danos aos pulmões. Por outro lado, o ozônio presente na atmosfera é muito importante pois filtra a radiação ultravioleta do sol que pode causar vários problemas à saúde humana, como câncer de pele.

3) Onde poderíamos respirar com mais facilidade: no topo de uma montanha ou ao nível do mar? Por quê?
Ao nível do mar, pois o ar está mais presente exercendo maior pressão. No alto de uma montanha, o ar está mais rarefeito.

4) Substitua os números pelos componentes da atmosfera. Oxigênio, Gás carbônico, Outros gases, Nitrogênio.


Resposta1 nitrogênio
2) oxigênio
3) gás carbônico
4) outros gases

5) O ar é uma mistura de substâncias importantes que participam de várias reações químicas na natureza e dentro dos organismos. Na ocorrência de queimadas, qual é o gás comburente, presente no ar, responsável por manter a chama?

A) Argônio.
B) Hidrogênio.
C) Nitrogênio.
D) Oxigênio.
Resposta: d

6) O ar é matéria, portanto possui massa, seu peso pressiona tudo que existe no planeta, sua variação pode ser sentida quando descemos uma montanha que, no ouvido humano, provoca uma reação na membrana timpânica reage causando uma sensação de incômodo. Essa reação acontece por que a pressão atmosférica:

A) diminui.
B) aumenta.
C) não se altera.
D) está no nível do mar.
Resposta: b

7) A descoberta e posterior utilização do fogo mudaram a história da humanidade. A partir dessa descoberta, os alimentos passaram a não ser mais consumidos crus e para as noites frias existir uma fonte de aquecimento. Para que o fogo ocorra é necessária à presença de três fatores: calor, combustível e o gás

A) Carbônico.
B) Ozônio.
C) Hidrogênio.
D) Oxigênio.
Resposta: d

8) A vida é um fenômeno muito complexo, pois depende de vários mecanismos fisiológicos. Um deles ocorre nos seres aeróbicos que são os seres que absorvem oxigênio e liberam gás carbônico para o ambiente, no processo chamado:

A) respiração.
B) digestão.
C) fotossíntese.
D) transpiração.
Resposta: a

9) O QUE OS OLHOS NÃO VEEM:
É ponto pacífico que, para frear o aquecimento global, é necessário reduzir os níveis de emissões dos veículos. Com a frota mundial aproximando-se da casa dos bilhões e com perspectivas de dobrar nos próximos 40 anos, qualquer discussão, seja ela científica ou de mesa de bar, que mencione mudança climática passa pelo escapamento dos carros. (...) Jonas Oliveira, Revista 4 Rodas maio/2007
O texto acima nos chama atenção para a poluição:

A) Da água.
B) Sonora.
C) Do ar.
D) Do solo.
Resposta: c

10) Os escapamentos dos carros são nomeados no texto, pois liberam gás sem cor ou cheiro que se associa à hemoglobina, provocando dor de cabeça e redução da capacidade respiratória. Em altas concentrações, provoca asfixia e pode até matar. Esse gás é o:

A) Gás oxigênio
B) Monóxido de carbono
C) Gás neon
D) Gás hélio
Resposta: b


11) (UFRGS) As chuvas ácidas são causadas pelas alterações humanas nos ciclos do:

A) carbono e do fósforo.
B) carbono e do enxofre.
C) carbono e da água.
D) nitrogênio e do enxofre.
Resposta: d

12) (Enem) Os oceanos absorvem aproximadamente um terço das emissões de CO2 procedentes de atividades humanas, como a queima de combustíveis fósseis e as queimadas. O CO2 combinasse com as águas dos oceanos, provocando uma alteração importante em suas propriedades. Pesquisas com vários organismos marinhos revelam que essa alteração nos oceanos afeta uma série de processos biológicos necessários para o desenvolvimento e a sobrevivência de várias espécies da vida marinha. A alteração a que se refere o texto diz respeito ao aumento:

A) da acidez das águas dos oceanos.
B) do estoque de pescado nos oceanos.
C) da temperatura média dos oceanos.
D) do nível das águas dos oceanos.
Resposta: a

13) Que gases são esses representados nos tanques? Escolha um e explique sua atuação no efeito estufa terrestre.

Fonte





































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