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Pré-visualização | Página 7 de 27a mudança da água líquida para vapor exige fornecimento de calor latente, enquanto a transformação de vapor para líquido libera calor latente. Outra parte das 30 unidades é transferida da superfície da Terra para a atmosfera por calor sensível (condução e convecção -7 unidades). Um balanço geral é obtido porque a atmosfera emite 64 unidades de energia para o espaço como radiação de onda longa, fechando o balanço entre radiação incidente e radiação emitida. BALANÇO DE CALOR LATITUDINAL O balanço de calor global, que vale para o sistema Terra-atmosfera, mantendo sua temperatura média aproximadamente constante, não é obedecido para cada latitude. Em latitudes mais altas, a irradiância da radiação solar incidente é menor que em latitudes mais baixas. Por outro lado, a saída de radiação infravermelha varia pouco com a latitude. Conseqüentemente, em altas latitudes (além de ~ 30 ), a taxa de resfriamento por radiação infravermelha excede a taxa de aquecimento por absorção de radiação solar. Em latitudes mais baixas (entre ~ 30 ) a taxa de aquecimento por radiação solar é maior que a taxa de resfriamento por radiação infravermelha. Como os trópicos não estão se tornando mais quentes, nem os pólos mais frios, calor deve estar sendo transportado dos trópicos para as médias e altas latitudes. Este desequilíbrio de calor é que produz os ventos e as correntes oceânicas. O transporte de calor para os pólos é realizado principalmente pela troca de massas de ar. Massas de ar quentes de baixas latitudes deslocam-se para os pólos e são substituídas por massas de ar frio que se deslocam de altas latitudes para os trópicos. Desta forma, calor sensível é transportado para os pólos. Trocas de massas de ar respondem por quase metade do transporte de calor para os pólos. O restante deve-se à liberação de calor latente em tempestades (~ 30%) e às correntes oceânicas (~ 20%). A água evaporada na superfície mais quente dos oceanos nos trópicos é levada pela circulação para os pólos. Parte do vapor d'água se condensa em nuvens, liberando calor latente. Além disso, correntes oceânicas frias se dirigem para os trópicos e as quentes se dirigem para os pólos. QUESTÕES DE REVISÃO 1) As variações na distância entre a Terra e o Sol podem descrever adequadamente as variações sazonais de temperatura? 2) Por que a quantidade de energia solar recebida na superfície da Terra varia quando varia a altura do Sol? 3) Calcule a altura do Sol ao meio-dia em 21 de junho e 21 de dezembro em Curitiba, cuja latitude é aproximadamente 25,5° , considerando que o ângulo entre o eixo de rotação da Terra e uma perpendicular ao plano da eclíptica seja 23,5°. 4) Qual latitude apresenta maior amplitude de variação da altura do Sol ao meio-dia, entre o inverno e o verão : 50° N; 0° ou 20° S? Qual apresenta a menor amplitude de variação? 5) Caracterize o solstício de verão, o solstício de inverno e os equinócios quanto à altura do Sol no meio dia e duração do dia e da noite. 6) Em que faixa de latitudes pode haver incidência perpendicular de raios solares? 7) Como nossas estações seriam afetadas se o eixo da Terra não estivesse inclinado de 23,5° em relação à perpendicular ao plano da eclíptica, mas fosse perpendicular a este plano? 8) Em latitudes médias os dias são mais compridos que as noites entre o equinócio de primavera e o solstício de verão. Por que? 9) Qual é o significado do Trópico de Câncer e do Trópico de Capricórnio? E do Círculo Ártico e do Círculo Antártico? 10) Defina a constante solar. 11) Qual é a relação entre comprimento de onda e freqüência da radiação eletromagnética? 12) Em quais porções do espectro eletromagnético concentra-se a maior parte da radiação solar? 13) A absorção da radiação solar por constituintes da atmosfera é um processo de conversão de energia. Explique isto. 14) Através de quais processos um átomo ou molécula pode absorver ou emitir radiação eletromagnética? Quais os intervalos do espectro mais envolvidos em cada processo? 15) Por que o espectro de absorção e emissão de gases contém linhas? 16) Quais as causas do alargamento dessas linhas? 17) Defina corpo negro. 18) Descreva a relação entre a temperatura de um corpo negro radiante e os comprimentos de onda em que ele emite. 19) O que se pode concluir da lei de Wien sobre os intervalos do espectro em que o Sol e a Terra mais emitem radiação? 20) Qual é a essência da lei de Kirchhoff ? 21) Que tipos de processos pode sofrer a radiação solar incidente? 22) Por que o céu é azul e as nuvens são brancas? 23) Por que o céu aparece alaranjado ou avermelhado no nascer e pôr-do-sol? 24) A atmosfera é relativamente transparente à radiação solar. Discuta esta afirmação. 25) Para o sistema Terra-atmosfera porque a radiação solar incidente é equilibrada pela radiação infravermelha emitida? Quais seriam as implicações se este balanço não fosse satisfeito? 26) Quais são os mecanismos de absorção da radiação solar ultravioleta? Onde atuam? 27) Qual o papel do vapor d'água na absorção da radiação solar incidente? 28) O que significa uma "janela" atmosférica para a radiação infravermelha? 29) Qual é o significado do "efeito estufa" para temperaturas na superfície da Terra? 30) Explique por que a atmosfera é aquecida principalmente por radiação da superfície da Terra. 31) Quais gases são os principais absorvedores de calor na baixa atmosfera? Qual o mais importante? 32) Qual o papel das nuvens em relação à radiação solar e à radiação terrestre? 33) Temperaturas do ar tendem a diminuir numa noite sem nuvens ou numa noite nublada? 34) Explique porque a diferença dia-noite da temperatura é tipicamente maior numa localidade quente e seca que numa localidade quente e úmida. 35) Descreva os três mecanismos básicos de transferência de calor. Que mecanismo é menos importante meteorologicamente? 36) Faça um balanço da radiação solar incidente. 37) Faça um balanço global de calor. 38) O balanço global de calor é obtido apenas com processos radiativos? 39) Por que há desequilíbrio de calor entre a faixa tropical e altas latitudes, considerando-se apenas processos radiativos? Como ele é equilibrado? 3.1 CALOR E TEMPERATURA CALOR é definido como energia cinética total dos átomos e moléculas que compõem uma substância. TEMPERATURA é uma medida da energia cinética média das moléculas ou átomos individuais. A distinção fica mais clara pelo seguinte exemplo. A temperatura de um copo de água fervente é a mesma que a da água fervente de um balde. Contudo, o balde de água fervente tem uma maior quantidade de energia que o copo de água fervente. Portanto, a quantidade de calor depende da massa do material, a temperatura não. Embora os conceitos de calor e temperatura sejam distintos, eles são relacionados. A temperatura de uma parcela de ar pode mudar quando o ar ganha ou perde calor, mas isto não é sempre necessário, pois pode haver também mudança de fase da água contida no ar ou mudança de volume da parcela de ar, associada com o ganho ou perda de calor. Por outro lado, gradientes de temperatura determinam o fluxo de calor de um lugar para outro através de radiação, condução e convecção (processo já abordado no capítulo 2). ESCALAS DE TEMPERATURAS Vamos mencionar três escalas: a Celsius, a Fahrenheit e a Kelvin (ou absoluta). A escala Fahrenheit é muito usada em países de língua inglesa, principalmente Estados Unidos e Inglaterra. A escala Kelvin também é usada para fins científicos. O ponto de fusão do gelo corresponde a 0º C na escala Celsius, 32º F na escala Fahrenheit e 273 K na escala Kelvin. O ponto de ebulição da água corresponde, respectivamente, a 100º C 212º F e 373 K. A relação entre as três escalas está representada na Fig. 3.1. O ponto zero da escala Kelvin (zero absoluto) corresponde, ao menos teoricamente, Página1...34567891011...27 O que é balanço de calor?2.10 BALANÇO GLOBAL DE CALOR
Existe um balanço quase perfeito entre a quantidade de radiação solar incidente e a quantidade de radiação terrestre (sistema Terra-atmosfera) retornada para o espaço; caso contrário, o sistema Terra-atmosfera estaria progressivamente se aquecendo ou resfriando.
O que é o balanço da radiação?O balanço de radiação na superfície da terra é composta de fluxos de radiação solar de ondas curtas (com comprimentos de onda de 0,3 à 3,0μm) e de ondas longas (com comprimento superior à 3,0μm) (TANNER & LEMON, 1962). A reflexão das folhas em maior importância na determinação do balanço de radiação do dossel.
Como fazer balanço de energia?Em biologia, o balanço energético total de um corpo é medido com a seguinte equação: Consumo de energia = calor interno produzido + trabalho externo + armazenamento de energia.
Como ocorre a distribuição do balanço de energia da Terra?A distribuição regional em todo o globo da diferença entre a entrada e a saída de energia radiante impulsiona as circulações atmosférica e oceânica. Nos trópicos, há mais energia absorvida do que emitida, resultando em um excedente de energia radiante. Em altas latitudes, o oposto é verdadeiro.
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O balanço global de calor é obtido apenas com processos radiativos
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