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Qual a Origem das Águas Que Compõem a Atmosfera?

Embora a quantidade de água contida na atmosfera constitua uma parte mínima da existente em nosso planeta, sua importância é vital: ela participa de processos de regulação da temperatura, do ciclo da água, de fenômenos climáticos e até de desastres naturais. A principal forma de água atmosférica é o vapor de água; Quando nos referimos à quantidade desse conteúdo no ar, chamamos de “umidade”. Embora não seja tão visível quanto as formas líquidas ou sólidas (nuvens, névoas, chuva, neve, granizo), o vapor de água está sempre presente na atmosfera, mesmo nos desertos.

Entenda como a água se comporta na atmosfera, de que depende sua quantidade, quando e onde precipita, se será na forma de chuva, neve ou geada, se haverá pouco ou se haverá muito, houve necessidades e perguntas de homem desde os tempos primitivos e eles ainda são. Com o tempo, houve algum progresso em seu estudo, mas também na introdução de mais complicações, como poluição do ar e mudanças no uso de solos e superfícies de captação de água, para citar alguns.

Para analisar o papel desempenhado pela presença de água na atmosfera – e como ela a desempenha – é conveniente considerar brevemente o fluxo de energia no sistema Terra, bem como revisar as características da atmosfera e o ciclo hidrológico global.

E o Sol?

Sol
Sol

O Sol é a principal fonte de energia em nosso planeta. A Terra absorve energia solar e emite sua própria energia; se absorve mais energia do que irradia, aquece e, se é o contrário, esfria.

O Sol emite radiação eletromagnética que varia de comprimentos de onda muito curtos, como raios X, luz ultravioleta e radiação visível, a infravermelho e comprimentos de onda mais longos, como ondas de rádio. A quantidade de radiação solar que atinge a superfície externa do nosso planeta é basicamente determinada pela nossa distância do Sol e é relativamente constante.

Atmosfera

A capacidade de diferentes superfícies refletirem uma certa fração da energia solar que recebem é conhecida como albedo. Do total de radiação solar que atinge a Terra anualmente, um terço é imediatamente refletido no espaço pela superfície do planeta, nuvens, neve e gelo; portanto, pode-se dizer que a Terra tem um albedo médio de 30 por cento (ou 0,3). As regiões polares são as áreas com mais reflexo na superfície da Terra.

Na atmosfera, que é a camada de gases que cobre a superfície do nosso planeta, as moléculas de ozônio (forma de oxigênio formada por três átomos), o vapor de água, uma parte das nuvens e, em menor grau, outros gases e outros gases. as partículas têm a propriedade de absorver uma fração da radiação solar que cai (19%), impedindo que ela atinja a superfície da Terra. Essa absorção ocorre principalmente em comprimentos de onda curtos (ultravioleta) ou muito longos. No entanto, existem outros comprimentos de onda, como os correspondentes à luz visível e parte do infravermelho, aos quais a atmosfera é praticamente transparente; portanto, eles constituem a maioria dos 51% restantes da radiação solar que finalmente atinge continentes e oceanos A energia solar não atinge uniformemente toda a superfície do planeta.

A superfície da Terra, depois de absorver essa entrada de energia, a reemite na forma de radiação de ondas longas ou infravermelha. Graças à capacidade de absorção, principalmente do vapor d’água, mas também de outros gases, existe o chamado efeito estufa, no qual grande parte dessa energia é capturada pela atmosfera e devolvida à superfície da Terra, um processo que modula a perda de calor e resulta em uma temperatura global média no planeta de cerca de 15 graus Celsius.

Essa temperatura possibilita, entre outras coisas, a presença de água em suas três fases, o que permite o armazenamento, o transporte e a redistribuição de energia e dá origem ao sistema climático característico deste planeta. O equilíbrio entre energia de entrada e saída é complementado pela radiação terrestre com comprimentos de onda que não são absorvidos pela atmosfera, para que eles escapem para o espaço; Essa região do espectro eletromagnético é chamada de janela atmosférica.

Nos bilhões de anos que nosso planeta já existiu, houve muitos processos e circunstâncias que determinaram as características e a composição de sua cobertura de gás. Entre eles estão a distância do Sol e a geração de um campo magnético que o protege dos ventos solares; a força da gravidade, que lhe permitiu constituir uma atmosfera retendo a maioria dos elementos e compostos atmosféricos; a geração biológica de oxigênio, que permitiu a existência de uma camada de ozônio que filtra a radiação ultravioleta; uma atmosfera quimicamente oxidante, em vez de reduzir, e finalmente a presença em pequenas concentrações de compostos que permitem a entrada de radiação solar, mas retêm os emitidos pela superfície da Terra (gases de efeito estufa).

Efeito Estufa
Efeito Estufa

A água na atmosfera desempenha um papel duplo em relação à radiação. Como vapor de água, é o gás de efeito estufa natural mais importante, tanto por seu volume quanto por sua ampla capacidade de absorção. Enquanto isso, as nuvens impedem a entrada de uma fração significativa da radiação solar, impedindo o aquecimento adicional, mantendo e retornando à radiação terrestre da superfície. Para esse efeito, em locais onde a umidade e as nuvens são escassas, como nos desertos, os dias são muito quentes e as noites são muito frias.

Água

A atmosfera da Terra é composta de camadas de diferentes características, classificadas de acordo com seu perfil térmico. Somente nos três mais próximos da superfície da Terra é detectada uma presença constante de água. Na mesosfera (aproximadamente 50 a 90 quilômetros), a camada mais fria da atmosfera (em torno de -85 graus Celsius) e considerada praticamente seca, existem nuvens formadas por cristais de gelo. Essas nuvens são chamadas mesosféricas polares ou noctilucentes e são observáveis ​​à noite apenas a partir de posições próximas aos pólos.
A estratosfera (aproximadamente 15 a 50 quilômetros), com uma temperatura que atinge 20 graus Celsius devido ao aquecimento produzido pela absorção da radiação ultravioleta pela camada de ozônio, contém menos de 1% de água. Existe um programa de medição que rastreia sua concentração e detectou variações nos últimos anos.

A troposfera é a parte mais baixa da atmosfera (de 0 a aproximadamente 12 quilômetros), onde o clima e a vida se desenvolvem. Ele contém três quartos da massa da atmosfera e cerca de 99% da água atmosférica; sua profundidade varia de acordo com a latitude e a estação do ano. A energia solar não aquece substancialmente essa camada; portanto, seu aquecimento é devido à radiação vinda da superfície da Terra. Sua temperatura, portanto, diminui com a altura (aproximadamente 6,5 graus Celsius a cada quilômetro), o que dá origem a uma estrutura térmica que causa movimentos verticais (convectivos) das correntes de ar que favorecem a mistura atmosférica, transportam água e podem se estender até o início da estratosfera.

Composição Atmosférica

Composição Atmosférica
Composição Atmosférica

A concentração de vapor de água na atmosfera é muito espacial e temporalmente variável, mas sua proporção média em um volume misto de ar é da ordem de 1%, portanto pode ser considerado o terceiro gás mais abundante na atmosfera. O ar “seco” é composto por ni-troogênio (78,08%), oxigênio (20,88%) e argônio (0,93%). Cerca de 0,1% da proporção do volume total misturado corresponde aos outros gases de efeito estufa (dióxido de carbono, metano, óxido nitroso e ozônio). A atmosfera também contém aerossóis (pequenas partículas sólidas e líquidas no ar) que interagem com a radiação solar e terrestre, de acordo com sua localização espacial, composição química e concentração. Além disso, a água está presente na fase líquida e sólida. Metade da água atmosférica está concentrada nos dois primeiros quilômetros. A seguir, ao analisar a água na atmosfera, o termo se referirá apenas ao que está presente na troposfera.

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