3.1. – Descrição do tempo atmosférico

1. Ciências Físico-químicas - 8º ano de escolaridade Unidade 3 – Mudança Global 3.1. – Descrição do tempo atmosférico • Atmosfera terrestre • Temperatura e humidade • Pressão atmosférica

2. Unidade 3 – Mudança Global 3.1. Descrição do tempo atmosférico Ano letivo 2011/2012 | Prof. Marília Silva Soares 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.

3. Unidade 3 – Mudança Global 3.1. Descrição do tempo atmosférico Ano letivo 2011/2012 | Prof. Marília Silva Soares 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!

4. Unidade 3 – Mudança Global 3.1. Descrição do tempo atmosférico Ano letivo 2011/2012 | Prof. Marília Silva Soares 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.

5. Unidade 3 – Mudança Global 3.1. Descrição do tempo atmosférico Ano letivo 2011/2012 | Prof. Marília Silva Soares 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.

6. Unidade 3 – Mudança Global 3.1. Descrição do tempo atmosférico Ano letivo 2011/2012 | Prof. Marília Silva Soares 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.

7. Unidade 3 – Mudança Global 3.1. Descrição do tempo atmosférico Ano letivo 2011/2012 | Prof. Marília Silva Soares 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 distinguem pela sua composição e temperatura Embora a separação entre elas não seja rígida, atribuem-se, consoante a temperatura, as diferentes designações: troposfera, estratosfera, mesosfera, termosfera e exosfera. Embora todas elas influenciem as condições climatéricas da Terra, a maior parte dos fenómenos meteorológicos que condicionam o estado do tempo passam-se na camada mais próxima da superfície terrestre: troposfera.

8. Unidade 3 – Mudança Global 3.1. Descrição do tempo atmosférico Ano letivo 2011/2012 | Prof. Marília Silva Soares 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.

9. Unidade 3 – Mudança Global 3.1. Descrição do tempo atmosférico Ano letivo 2011/2012 | Prof. Marília Silva Soares 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.

10. Unidade 3 – Mudança Global 3.1. Descrição do tempo atmosférico Ano letivo 2011/2012 | Prof. Marília Silva Soares 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.

11. Unidade 3 – Mudança Global 3.1. Descrição do tempo atmosférico Ano letivo 2011/2012 | Prof. Marília Silva Soares 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.

12. Unidade 3 – Mudança Global 3.1. Descrição do tempo atmosférico Ano letivo 2011/2012 | Prof. Marília Silva Soares 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.

13. Unidade 3 – Mudança Global 3.1. Descrição do tempo atmosférico Ano letivo 2011/2012 | Prof. Marília Silva Soares 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 are 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.

14. Unidade 3 – Mudança Global 3.1. Descrição do tempo atmosférico Ano letivo 2011/2012 | Prof. Marília Silva Soares 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, 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. Termómetros de máxima e mínima Amplitude térmica diurna: Amp. Térmica diurna = Tmáx – T min

15. Unidade 3 – Mudança Global 3.1. Descrição do tempo atmosférico Ano letivo 2011/2012 | Prof. Marília Silva Soares 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. • 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. • 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. Amplitude térmica anual: Amp. Térmica anual = Tmédia(mêsmaisquente) – T média(mês mais frio)

16. Unidade 3 – Mudança Global 3.1. Descrição do tempo atmosférico Ano letivo 2011/2012 | Prof. Marília Silva Soares 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. Calcula, com base nestes valores: A amplitude térmica; A temperatura média diurna. Resolução A temperatura mais elevada registou-se às 14 h e a mais baixa às 6h, logo: Amplitude térmica diurna = 28 – 15 = 13 ºC b)

17. Unidade 3 – Mudança Global 3.1. Descrição do tempo atmosférico Ano letivo 2011/2012 | Prof. Marília Silva Soares 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. • 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. • 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.

18. Unidade 3 – Mudança Global 3.1. Descrição do tempo atmosférico Ano letivo 2011/2012 | Prof. Marília Silva Soares Fatores que influenciam as condições atmosféricas • Humidade do ar • Para se poder avaliar se o ar está ou não próximo do ponto de saturação, é usual exprimir a humidade do ar pela humidade relativa: é a razão 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. • 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. • À medida que a temperatura diminui, a massa de vapor de água que um volume de ar pode conter também diminui. • A quantidade de vapor de água correspondente ao ponto de saturação aumenta com a temperatura.

19. Unidade 3 – Mudança Global 3.1. Descrição do tempo atmosférico Ano letivo 2011/2012 | Prof. Marília Silva Soares 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: 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: Conclui-se que a mesma massa de vapor de água que praticamente satura o ar a 0ºC está muito longe da saturação a 20ºC.,

20. Unidade 3 – Mudança Global 3.1. Descrição do tempo atmosférico Ano letivo 2011/2012 | Prof. Marília Silva Soares Fatores que influenciam as condições atmosféricas Fenómenos atmosféricos relacionados com a humidade e com a temperatura Fenómenos de precipitação Fenómenos de condensação Nuvens Chuva Nevoeiro e neblina Neve Orvalho e geada Granizo e saraiva

21. Unidade 3 – Mudança Global 3.1. Descrição do tempo atmosférico Ano letivo 2011/2012 | Prof. Marília Silva Soares 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 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. Barómetro 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). • 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. • O ar húmido é menos denso que o ar seco, por isso, a uma certa temperatura, quando a humidade aumenta, a pressão atmosférica diminui. 1 atm = 101 300 Pa 1 bar = 100 000 Pa 1 atm = 1,013 bar 1 atm = 1013 mbar 1 atm = 760 mm Hg

22. Unidade 3 – Mudança Global 3.1. Descrição do tempo atmosférico Ano letivo 2011/2012 | Prof. Marília Silva Soares 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.