O que é a atmosfera terrestre?
La atmosfera terrestre (adiante, atmosfera) é a camada de gás que envolve a Terra, mantendo-se presa ao planeta por ação da gravidade.
É constituída, na sua grande maioria, por azoto (78%) e oxigénio (21%), incluindo também vapor de água, gases nobres como hélio e árgon, e gases com efeito de estufa (CO2 e ozono, por exemplo). Contém ainda nuvens (de água no estado líquido ou sólido) e aerossóis (partículas líquidas ou sólidas, em suspensão).
Prolonga-se até aos 800 ou 1000 quilómetros de altitude e encontra-se dividida em cinco camadas: a troposfera, a estratosfera, a mesosfera, a termosfera e a exosfera.
É imprescindível para a vida, tal como a conhecemos, e é o lugar onde ocorrem todos os fenómenos meteorológicos.
Camadas da atmosfera
Como já referimos, a atmosfera divide-se em cinco camadas, concêntricas e sucessivas, em função da altitude, cada uma delas com a sua composição, densidade e função. Não existe uma altitude limite estritamente definida para cada uma destas camadas, sendo que a passagem de uma para outra é determinada por alterações na sua composição e condições.
O ar tem peso e, por conseguinte, existe maior quantidade de ar nas camadas inferiores da atmosfera, uma vez que o ar que se situa no topo empurra o que está mais abaixo. O ar é também mais denso à superfície. Ou seja, a densidade do ar vai diminuindo com a altitude. Por este motivo, aproximadamente 75% da massa total da atmosfera encontra-se nos seus primeiros 11 quilómetros a contar da superfície.
Convencionalmente, considera-se que o limite superior da atmosfera, na exosfera, é difuso, mas supera os 1000 km. Não obstante, apenas podemos encontrar 1% da massa total da atmosfera acima dos primeiros 30 km de altitude. A linha que, em aeronáutica, delimita o final da atmosfera terrestre e o início do espaço exterior, situada a uns 100 km de altitude, tem o nome de linha de Karman.
Passamos a debruçar-nos um pouco mais detalhadamente sobre cada uma das 5 camadas constituintes da atmosfera:
Troposfera
É a camada mais superficial, que se prolonga da superfície terrestre até uma altitude que varia entre aproximadamente 8 e 16 km. É nesta camada que se desenvolve a vida no planeta, já que as camadas mais distantes da superfície não possuem condições propícias à sua manutenção.
A troposfera aquece a partir de baixo, por efeito da radiação infravermelha emitida pela superfície. Isto faz com que, na troposfera, a temperatura diminua com a altitude. Não obstante, nos primeiros metros ou até quilómetros, há situações em que a temperatura pode aumentar com a altitude. Este fenómeno tem o nome de inversão térmica e ocorre em condições de grande estabilidade atmosférica. Da mesma forma, a pressão diminui com a altitude.
Nesta camada, têm lugar importantes movimentos horizontais e verticais de massas de ar, que dão origem aos distintos fenómenos meteorológicos.
O limite superior da troposfera é a chamada tropopausa, que separa esta camada da seguinte, a estratosfera. Aqui, a temperatura atinge valores mínimos muito estáveis (en torno dos 57 graus negativos). A tropopausa atua como camada térmica, ao impedir o vapor de água de continuar a subir, o que o deixa retido na troposfera.
A altitude da tropopausa é máxima no equador (cerca de 17 quilómetros) e mínima nos polos (menos de 10 quilómetros).
Estratosfera
Prolonga-se da tropopausa até cerca de 50 quilómetros de altitude. Na estratosfera, o a temperatura comporta-se de forma inversa à da troposfera, ou seja, aumenta com a altitude. Isto acontece porque, nesta camada, predomina o efeito associado à maior absorção de radiação solar que acompanha o aumento de altitude.
Os gases encontram-se separados em camadas ou estratos, definidos em função do seu peso. Destes estratos, o mais importante é a camada de ozono (situada entre os 30 e os 40 quilómetros de altitude), que protege a Terra da radiação ultravioleta procedente do Sol, absorvendo-a.
Na estratosfera, o ar é quase destituído de movimento vertical. Porém, esta é uma zona varrida por fortes correntes horizontais que fazem com que qualquer substância que atinja a estratosfera seja dispersa por todo o planeta. Um exemplo disto é o sucedido com os clorofluorcarbonetos (CFC), que destroem a camada de ozono.
O limite superior da estratosfera é a estratopausa, uma camada de temperatura estável, em torno dos zero graus, onde terminam as elevadas concentrações de ozono.
Mesosfera
Esta camada prolonga-se da estratopausa até aproximadamente 80 quilómetros de altitude. É a camada mais fina da atmosfera, que contém apenas 0,1% da massa total do ar atmosférico.
Em termos de temperatura, comporta-se de forma similar à troposfera, ou seja, a temperatura diminui com a altitude, atingindo os 80 grados abaixo de zero na sua parte mais elevada.
O seu limite superior é a mesopausa, onde se produzem as reações de quimioluminescência e de aeroluminescência. A temperatura é estável e muito baixa (cerca de -80 ºC).
Termosfera
Prolonga-se da mesopausa até cerca de 600 a 800 quilómetros, sendo assim a camada mais vasta da atmosfera terrestre.
A esta altitude, pouco ar existe, predominando átomos carregados eletricamente, ou seja, iões, que colidem entre si. Este é o motivo pelo qual esta camada também é conhecida como ionosfera.
É graças a ela que se dá a propagação das ondas de rádio, dada a sua capacidade de refletir as ondas eletromagnéticas emitidas a partir da superfície. Atinge temperaturas de até 1500 ºC, tendo o seu limite superior na termopausa ou ionopausa.
Exosfera
É a última camada da atmosfera, situada acima da termopausa e que se prolonga até aos 9.000 ou 10.000 quilómetros da superfície (o seu limite não se encontra bem definido). Separa o planeta Terra do espaço exterior.
Aqui, os gases dispersam-se pouco a pouco, até ao ponto em que a composição desta camada se torna similar à do espaço exterior. É a camada menos densa da atmosfera, formada maioritariamente por hidrogénio, com presença de quantidades apreciáveis de poeiras cósmicas que caem sobre a Terra e fazem aumentar o seu peso.
Composição da atmosfera
A atmosfera é constituída essencialmente por azoto (78%) e oxigénio (21%). O primeiro é um gás quimicamente inerte na atmosfera, onde permanece sem reagir com qualquer outro elemento. Em contrapartida, o oxigénio é fortemente reativo, pelo que reage constantemente, mediante processos de oxidação. Também é indispensável para a respiração dos seres vivos.
O restante 1% do ar é constituído por outros gases, dos quais o árgon é o mais abundante, com os demais constituintes a estarem presentes em quantidades muito menores, expressas em partes por milhão (ppm) ou partes por bilião (ppb). Destes componentes, são dignos de destaque, pela sua influência sobre o clima e importância para a vida, o ozono e o dióxido de carbono.
O dióxido de carbono (CO2) é um gás com efeito de estufa que desempenha um papel importante na manutenção da temperatura do planeta, ao impedir que parte da radiação emitida pela superfície terrestre seja devolvida ao espaço exterior. Ao mesmo tempo, contribui também de forma decisiva para a manutenção da vida, dada a sua importância para o processo de fotossíntese. Chega à atmosfera por ação dos organismos vivos (respiração) e, em menor medida, pela decomposição de matéria orgânica e pela queima de combustíveis fósseis.
A presença de ozono na estratosfera é vital para nos proteger da radiação ultravioleta que chega ao planeta. No entanto, a sua presença na troposfera é prejudicial, ao contribuir para a formação do chamado smog fotoquímico, um nevoeiro poluente que se acumula sobre as cidades. É formado por ação da radiação ultravioleta sobre o oxigénio.
A troposfera, camada mais baixa da atmosfera, conta ainda com vapor de água em proporções muito variáveis, sendo a sua quantidade máxima (superior a 5%) junto da superfície, no equador, e mínima sobre as regiões muito áridas. A presença de vapor de água, que diminui consideravelmente com a altitude, é fundamental para a formação das nuvens e, por conseguinte, para a precipitação. Também contribui para o efeito de estufa.
Por último, podemos ainda encontrar na atmosfera partículas em suspensão (aerossóis) como é o caso do fumo, de poeiras, cinzas vulcânicas, pólenes e sal marinho.
O papel da atmosfera
A atmosfera é imprescindível para a vida na Terra por vários motivos.
Em primeiro lugar, atua como capa protetora que retém parte da radiação emitida pela superfície terrestre e assim permitindo a manutenção de temperaturas ideais para a vida (se não existisse, a temperatura média do nosso planeta seria de cerca de -30 °C). Por outro lado, protege-nos da radiação ultravioleta do Sol, que absorve graças à camada de ozono.
Atua como escudo protetor contra meteoritos, que se desintegram por efeito da fricção (atrito) que sofrem ao atravessar a atmosfera.
Por último, é fundamental no ciclo hidrológico, dado que o vapor de água que contém permite a formação de nuvens e a ocorrência de precipitação. O vapor de água fica retido na troposfera, impedido de escapar para o exterior.
A poluição atmosférica
Quando a composição da atmosfera sofre alterações relativamente às suas condições normais, falamos de poluição atmosférica. Isto acontece na presença de partículas sólidas ou líquidas em suspensão, ou quando alguns dos gases naturalmente presentes na sua composição ultrapassam determinados valores-limite, a partir dos quais passam a ser considerados poluentes.
Esta poluição pode ser de origem natural (erupções vulcânicas ou poeiras do deserto) ou artificial, quando é causada pela ação humana (transportes, indústria, aquecimento…).
Uma atmosfera poluída pode ser fortemente prejudicial tanto para o meio ambiente como para a saúde humana, motivo pelo qual este é um tema acompanhado de perto pelas autoridades de praticamente todos os países