Unidade 3 – Mudança Global 3.1. Descrição do tempo atmosférico

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Ciências Físico-químicas - 8º ano de escolaridade
Unidade 3 – Mudança Global
- Atmosfera terrestre
-Temperatura e humidade
- Pressão atmosférica
Unidade 3 – Mudança Global
Objetivos
No final desta unidade deverás:
• Reconhecer a importância da atmosfera terrestre;
• Saber que a atmosfera se pode dividir em camadas com diferentes características;
• Relacionar a troposfera com a ocorrência dos principais fenómenos atmosféricos;
•Conhecer algumas características das camadas da atmosfera;
•Identificar os principais processos de aquecimento da atmosfera, com vista à interpretação do papel
protetor da atmosfera e do efeito de estufa;
•Reconhecer os factores que condicionam o estado do tempo;
•Saber calcular a amplitude térmica (diurna e anual) e a temperatura média diurna;
•Distinguir entre precipitação e humidade (absoluta e relativa);
•Relacionar a humidade relativa do ar com a temperatura;
•Conhecer o conceito de pressão atmosférica e respetivas unidades (SI e usuais);
•Relacionar a pressão atmosférica com a temperatura e humidade do ar.
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Unidade 3 – Mudança Global
Descrição do tempo atmosférico
Todos nós estamos diariamente interessados em saber qual o estado do tempo:
- Será que vai chover?
- Irá continuar o calor insuportável?
- Estará hoje mais quente do que ontem?
Muitas atividades são afetadas pelo estado do tempo!
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Unidade 3 – Mudança Global
Descrição do tempo atmosférico
No 7º ano aprendeste sobre o planeta Terra que:
• encontra-se à distância “ideal” do Sol, isto é, nem demasiado
perto, nem demasiado longe;
• possui movimento de rotação sobre o seu eixo, o que impede
que haja zonas da Terra expostas durante muito tempo à
radiação solar;
• possui movimento de translação e que, devido a este
movimento, à superfície esférica da Terra e à inclinação do seu
eixo, a radiação solar seja distribuída de forma desigual sobre os
locais da Terra.
O planeta divide-se em zonas climáticas, que se
distinguem umas das outras quanto às temperaturas
médias do ar, ao tipo
e frequência das chuvas, aos
ventos que predominam, etc.
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Unidade 3 – Mudança Global
Descrição do tempo atmosférico
As estações do ano deve-se ao movimento de translação e à
inclinação do eixo da Terra relativamente à perpendicular ao
plano da órbita.
A radiação solar que atinge a Terra durante o ano varia entre um
máximo no Verão e um mínimo no Inverno
A diferente inclinação dos raios solares provoca
aquecimento diferente na Terra:
- quando os raios solares são muito inclinados, ou seja,
muito oblíquos, a mesma quantidade de calor distribui-se
por uma superfície grande, que, por isso, é pouco
aquecida.
- - quando os raios solares são pouco inclinados, ou
seja, pouco oblíquos, a mesma quantidade de calor
distribui-se por uma superfície menor, que, por isso, é
mais aquecida.
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Unidade 3 – Mudança Global
Descrição do tempo atmosférico
Ao contrário dos restantes planetas do Sistema Solar, a Terra está envolvida por
uma camada gasosa, que:
• A protege um pouco no caso da queda de um meteorito;
•
mantém a temperatura amena, sem que seja gélida durante a noite nem
extremamente quente durante o dia;
•
contém oxigénio essencial à respiração
A atmosfera faz parte da Terra, deslocando-se com ela durante o seu movimento
de rotação.
Mas o estado local do tempo pode sofrer variações, diretamente influenciadas pelos movimentos
das camadas de ar atmosférico.
É na atmosfera que ocorrem os fenómenos que determinam as mudanças repentinas do
estado do tempo.
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Atmosfera terrestre
• A atmosfera é uma fina e complexa camada de gases que envolvem a Terra e que
se encontram “presos” a ela por ação da força da gravidade, considera-se que tem
cerca de 1 000 km de espessura
Sem a atmosfera, a Terra não passaria de um planeta nu e rochosos, pelo que é
um elemento indispensável à vida no planeta.
• A atmosfera terrestre é determinante nas características únicas do nosso planeta,
protegendo-nos das radiações ultravioletas nocivas (devido à camada do ozono),
impede a chegada de meteoritos à superfície e evita a ocorrência de grandes
amplitudes térmicas( efeito estufa)
• É mais densa junto à superfície porque aí a força gravitacional exercida pela Terra
é mais intensa. A usa densidade diminui à medida que a altura aumenta.
A atmosfera é constituída por diferentes camadas que se
Embora todas elas influenciem as condições
distinguem pela sua composição e temperatura
climatéricas
Embora a separação entre elas não seja rígida, atribuem-se,
fenómenos meteorológicos que condicionam o
consoante
estado do tempo passam-se na camada mais
troposfera,
a
temperatura,
estratosfera,
as
diferentes
mesosfera,
designações:
termosfera
e
da
Terra,
a
maior
parte
dos
próxima da superfície terrestre: troposfera.
exosfera.
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Unidade 3 – Mudança Global
Atmosfera terrestre - constituição
Troposfera
• É a camada inferior da atmosfera que se encontra em
contato com a superfície terrestre;
• É a região mais ativa relativamente aos fenómenos
meteorológicos; é nesta camada que se formam as
nuvens, os ventos, a chuva, a neve, etc.
• Estende-se até uma altitude média de 10 km .
• A temperatura varia entre os 17 ºC ao nível do mar e 52ºC nas zonas de maior altitude.
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Unidade 3 – Mudança Global
Atmosfera terrestre - constituição
Estratosfera
• No limite superior desta camada situa-se a camada de
ozono (O3), que filtra as radiações ultravioletas(UV)
nocivas à vida na Terra.
• Esta camada é constituída por azoto, oxigénio e ozono e
estende-se até aos 50 km de altitude.
• A temperatura varia de -52ºC até -3ºC com a altitude. Este
aumento de temperatura deve-se à formação de O3 a
partir de O2 e O, sendo este último resultante da
dissociação de algumas moléculas de O2 por absorção
de radiações UV.
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Unidade 3 – Mudança Global
Atmosfera terrestre - constituição
Mesosfera
• Devido à menor formação de ozono, em comparação com
a estratosfera, a temperatura desce bruscamente de -3ºC
até -93ºC com a altitude.
• O ar é cada vez mais rarefeito.
• Estende-se até cerca de 80 km de altitude.
Termosfera
• Estende-se até aos 500 km de altitude.
• O ar é cada vez mais rarefeito e a temperatura
sucessivamente maior vai passando de – 100ºC até mais
de 500ºC.
• É nesta camada que ocorre o fenómeno das auroras
boreais.
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Unidade 3 – Mudança Global
Atmosfera terrestre - constituição
Exosfera
•
É a última camada mais alta da atmosfera terrestre.
•
É nesta camada que orbitam os satélites artificiais.
•
Estende-se a partir dos 500 km até uma altura não
definida.
•
A rarefação do ar é máxima, pois a força gravitacional
exercida pela Terra é fraca a essa altitude, permitindo
que as moléculas gasosas se escapem facilmente.
•
Nesta camada as temperaturas oscilam entre os 300ºC e
os mais de 1650 ºC.
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Radiação solar e a atmosfera terrestre
O Sol irradia energia em todas as direções do espaço e, durante o dia,
uma pequena parte dessa energia atinge a atmosfera terrestre.
De toda a radiação emitida pelo Sol, apenas uma pequeníssima parte
chega à superfície terrestre.
Desta quantidade apenas cerca de metade consegue atravessá-la e
atingir a superfície da Terra, pois a restante é refletida ou absorvida pela
atmosfera.
O efeito de estufa é causado pela existência, nas camadas inferiores da atmosfera, de gases e vapor de água que impedem
a passagem das radiações infravermelhas emitidas pela superfície terrestre.
É benéfico para a manutenção da vida na Terra, pois permite que a Terra mantenha uma temperatura média de 15ºC.
Este efeito tem vindo a aumentar nos últimos anos, devido à atividade humana, pode-se tornar prejudicial na medida em que
leva ao aumento da temperatura global da Terra.
A atmosfera deixa passar mais facilmente a
radiação que, durante o dia, vem do Sol para
a Terra, e absorve mais facilmente a
radiação que a Terra devolveria ao espaço
durante a noite.
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Unidade 3 – Mudança Global
Fatores que influenciam as condições atmosféricas
Meteorologia e Climatologia
A Meteorologia é a ciência que estuda os fenómenos que ocorrem na atmosfera (principalmente na troposfera), a partir
da sua observação e medição.
A Climatologia é a ciência que estuda, a partir da aplicação da meteorologia, analisa as condições meteorológicas,
descrevendo e caraterizando climas.
Para estudar os fenómenos meteorológicos e a
previsão do estado do tempo atmosférico, num dado
local
e
num
determinado
momento,
os
meteorologistas analisam fenómenos atmosféricos
que contribuem para a caracterização do clima de
uma determinada região.
Os principais fatores fundamentais que condicionam o estado do tempo são a temperatura, a humidade do ar e a
pressão atmosférica.
Estes fatores estão em constante mudança na troposfera, e as suas variações determinam as condições
meteorológicas.
É com base na sua medição e análise que os meteorologistas estudam e preveem os fenómenos meteorológicos.
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Fatores que influenciam as condições atmosféricas
Temperatura
• É medida com termómetros. A unidade SI é o Kelvin(K), mas utilizamos
vulgarmente o grau Celsius (ºC)
• A temperatura varia ao longo do dia:
• Vai aumentando desde o nascer-do-sol até pouco depois do meio-dia
• Vai diminuindo devido ao aumento da inclinação dos raios solares, até
ao nascer do Sol do dia seguinte.
• Durante a noite, à medida que perde o calor recebido ao longo do dia,
Termómetros de máxima e
mínima
o ar vai arrefecendo gradualmente até atingir um valor mínimo de
temperatura.
• Há termómetros que registam a temperatura máxima e a temperatura
mínima que se faz sentir durante o dia, são os termómetros de máxima e
mínima.
• À diferença entre a temperatura máxima e a temperatura mínima registadas
durante um dia chama-se amplitude térmica diurna.
Amplitude térmica diurna:
Amp. Térmica diurna = Tmáx – T min
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Unidade 3 – Mudança Global
Fatores que influenciam as condições atmosféricas
Temperatura
• A partir de um certo número de registos, efetuados durante um dia em
períodos de tempo regulares (por exemplo de duas em duas horas), pode-se
determinar a temperatura média diurna. Calcula-se somando todos os
registos de temperatura efetuados periodicamente num dia e dividindo o
resultado pelo número de registos.
Tmédia diurna 
Soma das temperaturas registadas
númerode registos
• Ao longo do ano as temperaturas também variam.
• A diferença entre a temperatura média do mês mais quente (no Verão) e a
temperatura do mês mais frio (no Inverno) verificadas durante um ano
permite calcular a amplitude térmica anual.
Amplitude térmica anual:
Amp. Térmica anual = Tmédia(mês mais quente) – T média (mês mais frio)
• Para analisar como se distribuem numa dada região, ou num país, as
temperaturas médias, é comum traçar linhas que unem os locais onde se
registam iguais valores de temperatura média – linhas isotérmicas.
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Unidade 3 – Mudança Global
Fatores que influenciam as condições atmosféricas
Exemplo
Considera a tabela que se segue onde estão registadas leituras dos valores da temperatura numa localidade num
determinado dia.
Hora
2h
6h
10h
14h
18h
22h
Calcula, com base nestes valores:
a) A amplitude térmica;
T/ºC
17
15
22
28
25
19
b) A temperatura média diurna.
Resolução
a) A temperatura mais elevada registou-se às 14 h e a mais baixa às 6h, logo:
Amplitude térmica diurna = 28 – 15 = 13 ºC
b)
Tmédia diurna
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Soma das temperaturas registadas
nº de registos
17  15  22  28  25  19

 21º C
6
Tmédia diurna 
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Fatores que influenciam as condições atmosféricas
Higrómetro
Humidade do ar
• A presença de vapor de água na atmosfera é importante para o estado
do tempo, pois é da sua quantidade que depende a formação de nuvens
e a possibilidade de ocorrer precipitação.
• Humidade absoluta é a massa de vapor de água existente num dado
volume de ar atmosférico. Exprime-se em g/m3.
• A quantidade de vapor de água que pode existir num dado volume de ar,
a uma certa temperatura, tem um valor limite que quando atingido diz-se
que o ar está saturado de vapor de água, ou que atingiu o ponto de
saturação.
Humidadeabsoluta
• Diz-se que foi atingido o ponto de saturação quando a quantidade de
vapor de água que pode existir num certo volume de ar, a uma dada
temperatura, é máxima.
volumede ar (m 3 )
Temperatura
(ºC)
Valor máximo da
humidade absoluta (g/m3)
-10
2,3
0
4,9
10
9,4
20
17,3
30
30,4
40
59,3
• A temperatura a que o ar atinge a saturação designa-se por ponto de
orvalho.
• A partir do momento em que é atingido o ponto de saturação, todo o
vapor de água que chega à atmosfera vai condensar, levando à
formação de nuvens.
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massa de vaporde água (g)
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Unidade 3 – Mudança Global
Fatores que influenciam as condições atmosféricas
Humidade do ar
• Para se poder avaliar se o ar está ou não próximo do ponto de saturação,
Humidade relat iva
é usual exprimir a humidade do ar pela humidade relativa: é a razão
humidade absolut a
100
pont ode sat uração
entre a massa de vapor de água existente num dado volume de ar e a
massa de vapor de água correspondente à saturação a essa
temperatura. Exprime-se em percentagem.
• Para uma certa quantidade de vapor de água presente no ar, a humidade
relativa do ar aumenta quando a temperatura diminui.
• Para uma mesma quantidade de vapor de água existente numa dada
massa de ar, a humidade relativa é maior durante a noite do que de dia,
•
devido ao arrefecimento noturno.
de vapor de água que um volume de ar pode
• A humidade relativa também será maior no Inverno do que no Verão,
para a mesma quantidade de vapor de água existente no ar, devido às
menores temperaturas médias que se fazem sentir.
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À medida que a temperatura diminui, a massa
conter também diminui.
•
A quantidade de vapor de água correspondente
ao
ponto
de
saturação
aumenta
com
a
temperatura.
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Fatores que influenciam as condições atmosféricas
Exercício
Calcula a humidade absoluta e a humidade relativa de um volume de ar de 2m3, a 0ºC e a 20ºC, quando nele existem 9,52 g de
vapor de água.
Resolução
Cálculo da humidade absoluta
Para ambas as temperaturas, a humidade absoluta é a mesma, calculando-se pelo quociente entre a massa de vapor de água e
o volume de ar onde está contida:
9,52
H absoluta 
 4,76 g / m 3
2
Cálculo da humidade relativa
A humidade relativa depende da temperatura, pois a saturação a 20ºC é atingida com 17,3 g/m3 e à temperatura de 0ºC, com
4,8 g/m3, logo:
4,76
H relativa (20º C ) 
 100  27,5%
17,3
4,76
H relativa (0º C ) 
 100  99,2%
4,8
Conclui-se que a mesma massa de vapor de água que praticamente satura o ar a 0ºC está muito longe da saturação a 20ºC.,
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Fatores que influenciam as condições atmosféricas
Fenómenos atmosféricos relacionados com a humidade e com a temperatura
Fenómenos de condensação
Fenómenos de precipitação
Nuvens
Chuva
Nevoeiro e
neblina
Neve
Orvalho e
geada
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Granizo e
saraiva
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Fatores que influenciam as condições atmosféricas
Pressão atmosférica
• É a pressão exercida pelo ar atmosférico sobre a superfície terrestre e sobre os objetos
em contato com a atmosfera.
• A pressão atmosférica mede-se com barómetros.
• No Sistema Internacional de unidades, a unidade de pressão é N/m2, que se designa por
Barómetro
pascal (Pa). Mas é frequente usar outras unidades para exprimir a pressão atmosférica,
como atmosfera (atm) (1 atm = 101 300 Pa).
• Também pode ser utilizado o bar e o seu submúltiplo milibar (mbar). A maior parte dos
barómetros encontra-se graduada em milibares.
A pressão atmosférica varia com a temperatura e com a humidade:
•
O aumento da temperatura provoca a expansão dos gases, diminuindo a pressão. Por
isso, quando a temperatura do ar atmosférico aumenta, a pressão atmosférica
diminui.
•
A pressão atmosférica
normal corresponde a 1
atmosfera. É este o
valor que determina as
altas pressões (acima
de 1 atm) e as baixas
pressões (abaixo de 1
atm).
O ar húmido é menos denso que o ar seco, por isso, a uma certa temperatura, quando
a humidade aumenta, a pressão atmosférica diminui.
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1 atm = 101 300 Pa
1 bar = 100 000 Pa
1 atm = 1,013 bar
1 atm = 1013 mbar
1 atm = 760 mm Hg
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Unidade 3 – Mudança Global
Fatores que influenciam as condições atmosféricas
Pressão atmosférica
• A subida
gradual da
pressão
atmosférica
permite prever tempo bom e seco. Pelo contrário,
uma descida dos valores da pressão atmosférica
anuncia tempo húmido e chuva. As variações
bruscas
da
pressão
atmosférica
significam,
normalmente, aproximação de tempestades.
• A pressão atmosférica também depende da
altitude, pois à medida que nos afastamos da
superfície terrestre, já sabemos que o ar se
encontra cada vez mais rarefeito. A maior
pressão atmosférica é obtida ao nível do mar (
altitude nula). Para qualquer outro ponto de
altitude superior, a pressão atmosférica é menor.
Assim, a pressão atmosférica diminui quando a
altitude aumenta.
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