Ciência da Terra

papéis mantidos pelo aumento das correntes de ar acima de um radiador demonstram o importante princípio de que o ar quente sobe.por que aumenta o ar quente (figura acima)? As moléculas de gás podem mover-se livremente e, se não forem capturadas, como estão na atmosfera, podem ocupar mais ou menos espaço.

• Quando as moléculas de gás são Frias, elas são lentas e não ocupam tanto espaço., Com o mesmo número de moléculas em menos espaço, a densidade do ar e a pressão do ar são maiores.quando as moléculas de gás estão quentes, movem-se vigorosamente e ocupam mais espaço. A densidade do ar e a pressão do ar são mais baixas.

Mais Quente, O ar mais leve é mais flutuante do que o ar mais frio acima dele, então ele sobe. O ar mais frio afunda-se então, porque é mais denso do que o ar por baixo dele. Isto é convecção, que foi descrita no capítulo de placas tectônicas.

a propriedade que muda mais notavelmente com a altitude é a temperatura do ar., Ao contrário da mudança na pressão e densidade, que diminuem com a altitude, as mudanças na temperatura do ar não são regulares. Uma mudança de temperatura com distância é chamada de gradiente de temperatura.

a atmosfera é dividida em camadas com base em como a temperatura dessa camada muda com a altitude, o gradiente de temperatura da camada (figura abaixo). O gradiente de temperatura de cada camada é diferente. Em algumas camadas, a temperatura aumenta com a altitude e em outras diminui. O gradiente de temperatura em cada camada é determinado pela fonte de calor da camada (figura abaixo).,

a maioria dos processos importantes da atmosfera ocorrem nas duas camadas mais baixas: a troposfera e a estratosfera.,a temperatura da troposfera é mais alta perto da superfície da terra e diminui com a altitude. Em média, o gradiente de temperatura da troposfera é de 6,5 ° C por 1.000 m (3,6°F por 1.000 pés).) of altitude. Qual é a fonte de calor para a troposfera?a superfície da Terra é uma importante fonte de calor para a troposfera, embora quase todo esse calor vem do sol. Rocha, solo e água na Terra absorvem a luz do sol e irradiam-na de volta para a atmosfera como calor., A temperatura também é maior perto da superfície por causa da maior densidade de gases. A maior gravidade faz com que a temperatura aumente.note que na troposfera o ar mais quente está abaixo do ar mais frio. Qual achas que é a consequência disto? Esta condição é instável. O ar quente perto da superfície sobe e o ar frio sobe mais alto na troposfera. Então o ar na troposfera faz muita mistura. Esta mistura faz com que o gradiente de temperatura varie com o tempo e o lugar., O aumento e afundamento do ar na troposfera significa que todo o tempo do planeta ocorre na troposfera.às vezes há uma inversão de temperatura, a temperatura do ar na troposfera aumenta com a altitude e o ar quente fica sobre o ar frio. As inversões são muito estáveis e podem durar vários dias ou mesmo semanas. As inversões formam-se:

• sobre a terra à noite ou no inverno, quando o solo está frio. O solo frio esfria o ar que fica acima dele, tornando esta baixa camada de ar mais densa que o ar acima dele.perto da costa, onde a água fria do mar arrefece o ar por cima., Quando o ar mais denso se move para o interior, desliza por baixo do ar mais quente sobre a terra.uma vez que as inversões de temperatura são estáveis, muitas vezes capturam poluentes e produzem condições de ar pouco saudáveis nas cidades (figura abaixo).

  

  fumo torna visível uma inversão de temperatura. A fumaça está presa em ar frio e denso que se encontra sob um teto de ar mais quente.

  no topo da troposfera é uma camada fina na qual a temperatura não muda com a altura., Isto significa que o ar mais frio e mais denso da troposfera está preso sob o ar mais quente e menos denso da estratosfera. O ar da troposfera e da estratosfera raramente se misturam.cinzas e gases de uma grande erupção vulcânica podem irromper na estratosfera, a camada acima da troposfera. Uma vez na estratosfera, ela permanece suspensa lá por muitos anos porque há tão pouca mistura entre as duas camadas. Os pilotos gostam de voar nas partes inferiores da estratosfera porque há pouca turbulência do ar.,na estratosfera, a temperatura aumenta com a altitude. Qual é a fonte de calor para a estratosfera? A fonte direta de calor para a estratosfera é o sol. O ar na estratosfera é estável porque o ar mais quente e menos denso fica sobre o ar mais frio e mais denso. Como resultado, há pouca mistura de ar dentro da camada.a camada de ozônio é encontrada na estratosfera entre 15 e 30 km de altitude. A espessura da camada de ozono varia em função da estação e também em função da latitude.,a camada de ozônio é extremamente importante porque o gás de ozônio na estratosfera absorve a maior parte da radiação ultravioleta (UV) nociva do sol. Por causa disso, a camada de ozônio protege a vida na Terra. A luz UV de alta energia penetra nas células e danifica o DNA, levando à morte celular (que sabemos como uma queimadura solar ruim). Os organismos na terra não estão adaptados a uma exposição UV intensa, que os mata ou os danifica. Sem a camada de ozônio para refletir a radiação UVC e UVB, a vida mais complexa na terra não sobreviveria por muito tempo (figura abaixo).,

  

  mesmo com a camada de ozônio, a radiação UVB ainda consegue alcançar a superfície da terra, especialmente quando a radiação solar é alta.

  mesosfera

  As temperaturas na mesosfera diminuem com a altitude. Como há poucas moléculas de gás na mesosfera para absorver a radiação do sol, a fonte de calor é a estratosfera abaixo. A mesosfera é extremamente fria, especialmente no seu topo, cerca de -90°C (-130°F).

  O ar na mesosfera tem uma densidade extremamente baixa: 99,9% da massa da atmosfera está abaixo da mesosfera., Como resultado, a pressão do ar é muito baixa (figura abaixo). Uma pessoa que viaja pela mesosfera experimentaria queimaduras graves da luz ultravioleta, uma vez que a camada de ozônio que fornece proteção UV está na estratosfera abaixo. Quase não haveria oxigénio para respirar. Estranho ainda, o sangue de um viajante desprotegido ferveria à temperatura normal do corpo porque a pressão é tão baixa.

  

  meteoros ardem na mesosfera, mesmo que o gás seja muito fino; estes meteoros queimados são estrelas cadentes.,

  Thermosphere e Além

  

  A Estação Espacial Internacional (ISS) órbitas dentro da parte superior do thermosphere, em cerca de 320 a 380 km acima da Terra.

  a densidade das moléculas é tão baixa na termosfera que uma molécula de gás pode ir cerca de 1 km antes de colidir com outra molécula. Uma vez que tão pouca energia é transferida, o ar sente muito frio (figura acima).dentro da termosfera está a ionosfera., A ionosfera recebe seu nome a partir da radiação solar que ioniza moléculas de gás para criar um íon carregado positivamente e um ou mais elétrons carregados negativamente. Os elétrons libertados viajam dentro da ionosfera como correntes elétricas. Por causa dos íons livres, a ionosfera tem muitas características interessantes.à noite, as ondas de rádio saltam da ionosfera e voltam para a Terra. É por isso que muitas vezes você pode pegar uma estação de rádio AM longe de sua fonte à noite.,os cinturões de radiação Van Allen são duas zonas em forma de donut de partículas altamente carregadas que estão localizadas além da atmosfera na magnetosfera. As partículas originam-se em erupções solares e voam para a terra sobre o vento solar. Uma vez presos pelo campo magnético da terra, eles seguem ao longo das linhas magnéticas de força do campo. Estas linhas se estendem de cima do equador até o Polo Norte e também até o Polo Sul, em seguida, retornam ao equador.,quando tempestades solares massivas fazem com que os cinturões de Van Allen fiquem sobrecarregados com partículas, o resultado é a característica mais espetacular da ionosfera — a aurora noturna (figura abaixo). As partículas espiralam ao longo das linhas de campo magnético em direcção aos pólos. As partículas carregadas energizam as moléculas de oxigênio e nitrogênio, fazendo com que elas se iluminem. Cada gás emite uma cor de luz particular.

  

  (a) ecrãs espectaculares de luz são visíveis como a aurora boreal ou as luzes do Norte no Hemisfério Norte., b) as aurora australis ou as luzes do Sul cercam a Antárctida.

  não há limite exterior real para a exosfera, a camada mais externa da atmosfera; as moléculas de gás finalmente tornam-se tão escassas que em algum momento não há mais. Além da atmosfera está o vento solar. O vento solar é feito de partículas de alta velocidade, principalmente prótons e elétrons, viajando rapidamente para fora do sol.

  Este vídeo é muito completo na sua discussão sobre as camadas da atmosfera., Lembre-se que a composição química de cada camada é quase a mesma, exceto para a camada de ozônio que é encontrada na estratosfera (8a): http://www.youtube.com/watch?v=S-YAKZoy1A0 (6:44).

  KQED: Illuminating the Northern Lights

  como seria o campo magnético da terra se fosse pintado em cores? Pareceria a aurora! Este vídeo busca olha para a aurora, que fornece pistas sobre o vento solar, o campo magnético da terra e a atmosfera da Terra. Saiba mais em: http://science.kqed.org/quest/video/illuminating-the-northern-lights/.,

  Resumo da lição

  • Características da mudança da atmosfera com a altitude: a densidade diminui, a pressão do ar diminui, as mudanças de temperatura variam.diferentes gradientes de temperatura criam diferentes camadas dentro da atmosfera.a camada mais baixa é a troposfera, onde a maioria dos gases atmosféricos e todo o clima do planeta estão localizados. A troposfera é aquecida a partir do solo, então a temperatura diminui com a altitude. Porque o ar quente sobe e o ar frio afunda, a troposfera é instável.,na estratosfera, a temperatura aumenta com a altitude. A estratosfera contém a camada de ozônio, que protege o planeta da radiação UV nociva do sol.as perguntas de revisão dão uma explicação detalhada da razão pela qual o ar quente sobe.porque é que a temperatura do ar não muda uniformemente com a altitude? Dê exemplos.
  • descreve como o solo age como a fonte de calor para a troposfera. Qual é a fonte de energia e o que acontece com essa energia?quão estável é uma inversão e porquê? Como se forma uma inversão?,Phoenix é uma localizada no Estado americano do Arizona, no Condado de Phoenix. Os verões são extremamente quentes. Os dias de inverno são frequentemente bastante quentes, mas as noites de inverno podem ser bastante frias. Em dezembro, as inversões são bastante comuns. Como se forma uma inversão nestas Condições e quais são as consequências de uma inversão a esta cidade dispersa e dependente do carro?porque é que o ar da troposfera e da estratosfera não se misturam livremente?qual é a fonte de calor para a estratosfera? Como é que o calor é absorvido?descreve a criação e a perda de ozono na camada de ozono. Um ocorre mais do que o outro?,como e onde são criadas as “estrelas cadentes”?porque é que o sangue de um viajante desprotegido ferveria na mesosfera?

  Further Reading/Supplemental Links

  • NASA, The Mystery of The Aurora:http://www.youtube.com/watch?v=PaSFAbATPvk.como a energia solar cria as camadas da atmosfera?como a energia solar cria o clima?o que aconteceria à vida na terra se houvesse menos ozono na camada de ozono?