Atmosfera - Atmosphere

O planeta Marte possui uma atmosfera composta por finas camadas de gases.
Os gases atmosféricos ao redor da Terra espalham a luz azul (comprimentos de onda mais curtos) mais do que a luz em direção à extremidade vermelha (comprimentos de onda mais longos) do espectro visível ; assim, um brilho azul no horizonte é visto ao observar a Terra do espaço sideral .
Um diagrama das camadas da atmosfera terrestre

Uma atmosfera (do grego antigo ἀτμός (atmós)  'vapor, vapor' e σφαῖρα (sphaîra)  'esfera') é uma camada de gás ou camadas de gases que envolvem um planeta e é mantida no lugar pela gravidade do planeta corpo. Um planeta retém uma atmosfera quando a gravidade é grande e a temperatura da atmosfera é baixa. Uma atmosfera estelar é a região externa de uma estrela, que inclui as camadas acima da fotosfera opaca ; estrelas de baixa temperatura podem ter atmosferas externas contendo moléculas compostas .

A atmosfera da Terra é composta de nitrogênio (78%), oxigênio (21%), argônio (0,9%), dióxido de carbono (0,04%) e gases residuais. A maioria dos organismos usa oxigênio para a respiração ; raios e bactérias realizam a fixação de nitrogênio para produzir amônia que é usada para fazer nucleotídeos e aminoácidos ; plantas , algas e cianobactérias usam dióxido de carbono para a fotossíntese . A composição em camadas da atmosfera minimiza os efeitos prejudiciais da luz solar , da radiação ultravioleta , do vento solar e dos raios cósmicos para proteger os organismos de danos genéticos. A composição atual da atmosfera da Terra é o produto de bilhões de anos de modificações bioquímicas da paleoatmosfera por organismos vivos.

Composição

A composição gasosa inicial de uma atmosfera é determinada pela química e temperatura da nebulosa solar local a partir da qual o planeta é formado e pelo subsequente escape de alguns gases do interior da própria atmosfera. A atmosfera original dos planetas originou-se de um disco giratório de gases, que colapsou sobre si mesmo e se dividiu em uma série de anéis espaçados de gás e matéria que, posteriormente, condensaram-se para formar os planetas do sistema Solar. As atmosferas dos planetas Vênus e Marte são compostas principalmente de dióxido de carbono e nitrogênio , argônio e oxigênio .

A composição da atmosfera da Terra é determinada pelos subprodutos da vida que ela sustenta. O ar seco (mistura de gases) da atmosfera da Terra contém 78,08% de nitrogênio, 20,95% de oxigênio, 0,93% de argônio, 0,04% de dióxido de carbono e vestígios de hidrogênio, hélio e outros gases "nobres" (por volume), mas geralmente uma variável quantidade de vapor de água também está presente, em média cerca de 1% ao nível do mar.

As baixas temperaturas e a alta gravidade dos planetas gigantes do Sistema Solar - Júpiter , Saturno , Urano e Netuno - permitem que eles retenham mais prontamente gases com baixas massas moleculares . Esses planetas têm atmosferas de hidrogênio-hélio, com traços de compostos mais complexos.

Dois satélites dos planetas externos possuem atmosferas significativas. Titã , uma lua de Saturno, e Tritão , uma lua de Netuno, têm atmosferas principalmente de nitrogênio . Quando está na parte de sua órbita mais próxima do Sol, Plutão tem uma atmosfera de nitrogênio e metano semelhante à de Tritão, mas esses gases congelam quando está mais longe do Sol.

Outros corpos dentro do Sistema Solar têm atmosferas extremamente finas fora de equilíbrio. Estes incluem a Lua ( gás de sódio ), Mercúrio (gás de sódio), Europa (oxigênio), Io ( enxofre ) e Enceladus ( vapor de água ).

O primeiro exoplaneta cuja composição atmosférica foi determinada é HD 209458b , um gigante gasoso com uma órbita próxima em torno de uma estrela na constelação de Pégaso . Sua atmosfera é aquecida a temperaturas acima de 1.000 K e está constantemente escapando para o espaço. Hidrogênio, oxigênio, carbono e enxofre foram detectados na atmosfera inflada do planeta.

Estrutura

terra

A atmosfera da Terra é composta por camadas com propriedades diferentes, como composição gasosa específica, temperatura e pressão. A camada mais baixa da atmosfera é a troposfera , que se estende da superfície planetária até a base da estratosfera . A troposfera contém 75 por cento da massa da atmosfera e é a camada atmosférica onde ocorre o clima; a altura da troposfera varia entre 17 km no equador e 7,0 km nos pólos. A estratosfera se estende do topo da troposfera até a base da mesosfera , e contém a camada de ozônio , a uma altitude entre 15 km e 35 km, e é a camada atmosférica que absorve a maior parte da radiação ultravioleta que a Terra recebeu do Sol . O topo da mesosfera, varia de 50 km a 85 km, e é a camada onde a maioria dos meteoros são incinerados antes de atingir a superfície planetária. A termosfera se estende de uma altitude de 85 km até a base da exosfera a 400 km, e contém a ionosfera onde a radiação solar ioniza a atmosfera. A densidade da ionosfera aumenta em distâncias curtas da superfície planetária durante o dia e diminui à medida que a ionosfera sobe durante a noite, permitindo assim que uma gama maior de radiofrequências viaje distâncias maiores. Além disso, localizada na mesosfera, está a linha Kármán a 100 km, que é a fronteira entre o espaço sideral e a atmosfera do planeta Terra. A exosfera começa aproximadamente a 690 a 1.000 km da superfície planetária, onde interage com a magnetosfera da Terra.

Pressão

A pressão atmosférica é a força (por unidade de área) perpendicular a uma unidade de área da superfície planetária, conforme determinado pelo peso da coluna vertical de gases atmosféricos. No referido modelo atmosférico, a pressão atmosférica , o peso da massa do gás, diminui em grandes altitudes devido à diminuição da massa do gás acima do ponto de medição barométrica . As unidades de pressão do ar são baseadas na atmosfera padrão (atm), que é 101,325  kPa (760  Torr , ou 14,696  libras por polegada quadrada (psi). A altura em que a pressão atmosférica diminui por um fator de e (um número irracional igual a 2,71828) é chamada de altura da escala ( H ). Para uma atmosfera de temperatura uniforme, a altura da escala é proporcional à temperatura atmosférica e é inversamente proporcional ao produto da massa molecular média do ar seco e da aceleração local da gravidade no ponto de medição barométrica.

Fuga

A gravidade da superfície difere significativamente entre os planetas. Por exemplo, a grande força gravitacional do gigante planeta Júpiter retém gases leves, como hidrogênio e hélio, que escapam de objetos com menor gravidade. Em segundo lugar, a distância do Sol determina a energia disponível para aquecer o gás atmosférico até o ponto em que alguma fração do movimento térmico de suas moléculas exceda a velocidade de escape do planeta , permitindo que escapem do alcance gravitacional de um planeta. Assim, os distantes e frios Titã , Tritão e Plutão são capazes de reter suas atmosferas, apesar de sua gravidade relativamente baixa.

Uma vez que uma coleção de moléculas de gás pode estar se movendo em uma ampla faixa de velocidades, sempre haverá algumas rápidas o suficiente para produzir um vazamento lento de gás para o espaço. Moléculas mais leves movem-se mais rápido do que as mais pesadas com a mesma energia cinética térmica e, portanto, gases de baixo peso molecular são perdidos mais rapidamente do que aqueles de alto peso molecular. Pensa-se que Vênus e Marte podem ter perdido grande parte de sua água quando, após ser fotodissociado em hidrogênio e oxigênio pela radiação ultravioleta solar , o hidrogênio escapou. O campo magnético da Terra ajuda a prevenir isso, já que, normalmente, o vento solar aumentaria muito a fuga de hidrogênio. No entanto, nos últimos 3 bilhões de anos, a Terra pode ter perdido gases através das regiões polares magnéticas devido à atividade auroral, incluindo 2% de seu oxigênio atmosférico. O efeito líquido, levando em consideração os processos de escape mais importantes, é que um campo magnético intrínseco não protege um planeta do escape atmosférico e que, para algumas magnetizações, a presença de um campo magnético funciona para aumentar a taxa de escape.

Outros mecanismos que podem causar o esgotamento da atmosfera são pulverização catódica induzida pelo vento solar , erosão por impacto , intemperismo e sequestro - às vezes referido como "congelamento" - no regolito e calotas polares .

Terreno

As atmosferas têm efeitos dramáticos nas superfícies dos corpos rochosos. Objetos que não têm atmosfera, ou que têm apenas uma exosfera, têm terreno coberto por crateras . Sem uma atmosfera, o planeta não tem proteção contra meteoróides e todos eles colidem com a superfície como meteoritos e criam crateras.

A maioria dos meteoróides queima como meteoros antes de atingir a superfície de um planeta. Quando os meteoróides impactam, os efeitos são freqüentemente apagados pela ação do vento.

A erosão do vento é um fator significativo na formação do terreno dos planetas rochosos com atmosferas e, com o tempo, pode apagar os efeitos das crateras e dos vulcões . Além disso, como os líquidos não podem existir sem pressão, uma atmosfera permite que o líquido esteja presente na superfície, resultando em lagos , rios e oceanos . Terra e Titã são conhecidos por terem líquidos em sua superfície e o terreno no planeta sugere que Marte tinha líquido em sua superfície no passado.


Atmosferas no Sistema Solar

Gráficos da velocidade de escape em relação à temperatura da superfície de alguns objetos do Sistema Solar, mostrando quais gases são retidos. Os objetos são desenhados em escala e seus pontos de dados estão nos pontos pretos no meio.

Fora do Sistema Solar:

Artigo principal: Atmosfera extraterrestre

Circulação

A circulação da atmosfera ocorre devido a diferenças térmicas quando a convecção se torna um transportador de calor mais eficiente do que a radiação térmica . Em planetas onde a fonte primária de calor é a radiação solar, o excesso de calor nos trópicos é transportado para latitudes mais altas. Quando um planeta gera uma quantidade significativa de calor internamente, como é o caso de Júpiter , a convecção na atmosfera pode transportar energia térmica do interior de temperatura mais alta para a superfície.

Importância

Da perspectiva de um geólogo planetário , a atmosfera atua para moldar uma superfície planetária. O vento pega poeira e outras partículas que, ao colidirem com o terreno, erodem o relevo e deixam depósitos ( processos eólicos ). Geadas e precipitações , que dependem da composição atmosférica, também influenciam o relevo. As mudanças climáticas podem influenciar a história geológica de um planeta. Por outro lado, estudar a superfície da Terra leva a uma compreensão da atmosfera e do clima de outros planetas.

Para um meteorologista , a composição da atmosfera terrestre é um fator que afeta o clima e suas variações.

Para um biólogo ou paleontólogo , a composição atmosférica da Terra depende intimamente do surgimento da vida e de sua evolução .

Veja também

Referências

Leitura adicional

links externos