A atmosfera
A Terra é cercada por uma atmosfera relativamente fina (comumente chamada de ar) que consiste em uma mistura de gases, principalmente nitrogênio molecular (78%) e oxigênio molecular (21%). Também estão presentes quantidades muito menores de gases como argônio (quase 1%), vapor de água (em média 1%, mas altamente variável em tempo e local), dióxido de carbono (0,0395% [395 partes por milhão] e atualmente subindo), metano (0,00018% [1,8 partes por milhão] e atualmente subindo) e outros, juntamente com pequenas partículas sólidas e líquidas em suspensão.
geóide: Determinação da figura da Terra
Crédito para a idéia de que a Terra é esférica é geralmente dado a Pitágoras (floresceu no século VI aC) e
Como a Terra possui um campo gravitacional fraco (em virtude de seu tamanho) e temperaturas atmosféricas quentes (devido à sua proximidade com o Sol) em comparação com os planetas gigantes, falta os gases mais comuns no universo que eles possuem: hidrogênio e hélio. Enquanto o Sol e Júpiter são compostos predominantemente por esses dois elementos, eles não puderam ser retidos por muito tempo na Terra primitiva e rapidamente evaporados no espaço interplanetário. O alto teor de oxigênio da atmosfera da Terra é incomum. O oxigênio é um gás altamente reativo que, na maioria das condições planetárias, seria combinado com outros produtos químicos na atmosfera, superfície e crosta. De fato, é fornecido continuamente por processos biológicos; sem vida, praticamente não haveria oxigênio livre. As 1,8 partes por milhão de metano na atmosfera também estão muito desequilibradas com a atmosfera e a crosta: também são de origem biológica, com a contribuição das atividades humanas superando outras.
Os gases da atmosfera se estendem da superfície da Terra a alturas de milhares de quilômetros, eventualmente se fundindo com o vento solar - um fluxo de partículas carregadas que flui para fora das regiões ultraperiféricas do Sol. A composição da atmosfera é mais ou menos constante, com altura a uma altitude de cerca de 100 km (60 milhas), com exceções particulares sendo vapor de água e ozônio.
A atmosfera é comumente descrita em termos de camadas ou regiões distintas. A maior parte da atmosfera está concentrada na troposfera, que se estende da superfície a uma altitude de cerca de 10 a 15 km (6 a 9 milhas), dependendo da latitude e da estação. O comportamento dos gases nesta camada é controlado por convecção. Esse processo envolve movimentos turbulentos e invertidos, resultantes da flutuabilidade do ar próximo à superfície que é aquecido pelo sol. A convecção mantém um gradiente de temperatura vertical decrescente - ou seja, um declínio de temperatura com a altitude - de aproximadamente 6 ° C (10,8 ° F) por km através da troposfera. No topo da troposfera, que é chamada de tropopausa, as temperaturas caíram para cerca de -80 ° C (-112 ° F). A troposfera é a região onde quase todo vapor de água existe e, essencialmente, ocorre todo o clima.
A estratosfera seca e tênue fica acima da troposfera e se estende a uma altitude de cerca de 50 km (30 milhas). Os movimentos convectivos são fracos ou ausentes na estratosfera; os movimentos tendem a ser orientados horizontalmente. A temperatura nesta camada aumenta com a altitude.
Nas regiões estratosféricas superiores, a absorção da luz ultravioleta do Sol decompõe o oxigênio molecular (O 2); a recombinação de átomos únicos de oxigênio com moléculas de O 2 em ozônio (O 3) cria a camada de ozônio de proteção.
Acima da estratopausa relativamente quente está a mesosfera ainda mais tênue, na qual as temperaturas caem novamente com a altitude de 80 a 90 km (50 a 56 milhas) acima da superfície, onde a mesopausa é definida. A temperatura mínima atingida é extremamente variável com a estação. As temperaturas aumentam com o aumento da altura através da camada subjacente conhecida como termosfera. Também acima de 80-90 km, há uma fração crescente de partículas carregadas ou ionizadas, que a partir desta altitude define a ionosfera. Auroras visíveis espetaculares são geradas nessa região, particularmente ao longo de zonas circulares aproximadamente ao redor dos pólos, pela interação de átomos de nitrogênio e oxigênio na atmosfera com explosões episódicas de partículas energéticas originárias do Sol.
A circulação atmosférica geral da Terra é impulsionada pela energia da luz solar, que é mais abundante em latitudes equatoriais. O movimento desse calor em direção aos pólos é fortemente afetado pela rotação rápida da Terra e pela força Coriolis associada a latitudes distantes do Equador (que adiciona um componente leste-oeste à direção dos ventos), resultando em várias células de ar circulante em cada hemisfério. Instabilidades (perturbações no fluxo atmosférico que crescem com o tempo) produzem as áreas características de alta pressão e tempestades de baixa pressão das latitudes médias, bem como as correntes de jato velozes e em direção ao leste da troposfera superior que orientam os caminhos das tempestades. Os oceanos são enormes reservatórios de calor que atuam em grande parte para suavizar as variações nas temperaturas globais da Terra, mas suas correntes e temperaturas que mudam lentamente também influenciam o tempo e o clima, como no fenômeno climático El Niño / Oscilação do Sul (veja clima: Circulação, correntes, e interação oceano-atmosfera, clima: El Niño / Oscilação do Sul e mudanças climáticas).
A atmosfera da Terra não é uma característica estática do meio ambiente. Em vez disso, sua composição evoluiu ao longo do tempo geológico em conjunto com a vida e está mudando mais rapidamente hoje em resposta às atividades humanas. Aproximadamente na metade da história da Terra, a extraordinariamente alta abundância de oxigênio livre da atmosfera começou a se desenvolver, através da fotossíntese por cianobactérias (veja algas verde-azuladas) e saturação de sumidouros naturais de oxigênio na superfície (por exemplo, minerais relativamente pobres em oxigênio e hidrogênio). gases ricos emanados de vulcões). A acumulação de oxigênio tornou possível o desenvolvimento de células complexas, que consomem oxigênio durante o metabolismo e das quais todas as plantas e animais são compostas (veja eucariotos).
O clima da Terra em qualquer local varia de acordo com as estações do ano, mas também existem variações de longo prazo no clima global. Explosões vulcânicas, como a erupção do Monte Pinatubo, nas Filipinas, em 1991, podem injetar grandes quantidades de partículas de poeira na estratosfera, que permanecem suspensas por anos, diminuindo a transparência atmosférica e resultando em um resfriamento mensurável em todo o mundo. Impactos gigantes muito mais raros de asteróides e cometas podem produzir efeitos ainda mais profundos, incluindo reduções severas da luz solar por meses ou anos, como muitos cientistas acreditam ter levado à extinção em massa de espécies vivas no final do período cretáceo, 66 milhões de anos atrás. (Para obter informações adicionais sobre os riscos causados por impactos cósmicos e as chances de sua ocorrência, consulte Risco de impacto na Terra.) As variações climáticas dominantes observadas no recente registro geológico são as eras glaciais, que estão ligadas a variações na inclinação da Terra e em seu orbital. geometria em relação ao sol.
A física da fusão de hidrogênio leva os astrônomos a concluir que o Sol era 30% menos luminoso durante a história mais antiga da Terra do que é hoje. Portanto, sendo tudo o mais igual, os oceanos deveriam ter sido congelados. Observações dos vizinhos planetários da Terra, Marte e Vênus, e estimativas do carbono bloqueado na crosta terrestre no momento sugerem que havia muito mais dióxido de carbono na atmosfera da Terra nos períodos anteriores. Isso aumentaria o aquecimento da superfície por meio do efeito estufa e, assim, permitiria que os oceanos permanecessem líquidos.
Hoje, existem 100.000 vezes mais dióxido de carbono enterrado nas rochas carbonáticas na crosta terrestre do que na atmosfera, em nítido contraste com Vênus, cuja evolução atmosférica seguiu um curso diferente. Na Terra, a formação de conchas de carbonato pela vida marinha é o principal mecanismo para transformar dióxido de carbono em carbonatos; processos abióticos envolvendo água líquida também produzem carbonatos, embora mais lentamente. Em Vênus, no entanto, a vida nunca teve a chance de surgir e gerar carbonatos. Devido à localização do planeta no sistema solar, o início de Vênus recebeu de 10 a 20% mais luz solar do que cai na Terra ainda hoje, apesar do jovem e fraco Sol da época. A maioria dos cientistas planetários acredita que a temperatura elevada da superfície resultante impediu que a água se condensasse em um líquido. Em vez disso, permaneceu na atmosfera como vapor de água, que, como o dióxido de carbono, é um eficiente gás de efeito estufa. Juntos, os dois gases fizeram com que as temperaturas da superfície aumentassem ainda mais, de modo que grandes quantidades de água escaparam para a estratosfera, onde foram dissociadas pela radiação ultravioleta solar. Com as condições agora muito quentes e secas para permitir a formação de carbonato abiótico, a maior parte ou todo o inventário de carbono do planeta permaneceu na atmosfera como dióxido de carbono. Os modelos prevêem que a Terra poderá sofrer o mesmo destino em um bilhão de anos, quando o Sol exceder seu brilho atual em 10 a 20%.
Entre o final da década de 1950 e o final do século 20, a quantidade de dióxido de carbono na atmosfera da Terra aumentou mais de 15% devido à queima de combustíveis fósseis (por exemplo, carvão, petróleo e gás natural) e à destruição de florestas tropicais., como o da bacia do rio Amazonas. Modelos de computador preveem que uma duplicação líquida de dióxido de carbono em meados do século 21 poderia levar a um aquecimento global de 1,5 a 4,5 ° C (2,7 a 8,1 ° F) em média no planeta, o que teria efeitos profundos no nível do mar e agricultura. Embora essa conclusão tenha sido criticada por alguns com base no fato de que o aquecimento observado até agora não acompanhou a projeção, as análises dos dados de temperatura do oceano sugeriram que grande parte do aquecimento durante o século 20 realmente ocorreu nos próprios oceanos - e ocorrerá eventualmente aparecem na atmosfera.
Outra preocupação atual em relação à atmosfera é o impacto das atividades humanas na camada estratosférica de ozônio. Reações químicas complexas envolvendo vestígios de clorofluorocarbonetos sintéticos (CFCs) foram encontradas em meados da década de 1980, criando buracos temporários na camada de ozônio, principalmente na Antártica, durante a primavera polar. Ainda mais perturbadora foi a descoberta de um crescente esgotamento do ozônio nas latitudes temperadas altamente populosas, uma vez que a radiação ultravioleta de comprimento de onda curto que a camada de ozônio absorve efetivamente causa câncer de pele. Acordos internacionais em vigor para interromper a produção dos CFCs mais destrutivos da destruição do ozônio acabarão por reverter e esgotar o esgotamento, mas apenas em meados do século XXI, devido ao longo tempo de permanência desses produtos químicos na estratosfera.
