Atmosfera

A palavra Meteorologia vem do grego meteoros, que significa “elevado no ar”, e logia, que significa “estudo”. Assim, Meteorologia é a Ciência que estuda a atmosfera e seus fenômenos. Por sua vez, atmosfera é a camada de gases que envolve um astro, como o planeta Terra. Nosso ar é composto principalmente de gás nitrogênio (78%), gás oxigênio (21%) e outros gases (gás carbônico, vapor d’água, hélio, ozônio e outros, totalizando 1%).

Uma das divisões da atmosfera mas utilizadas é feita com base no perfil vertical de temperatura. Ou seja, imagine-se subindo de balão com um termômetro a bordo. Conforme você sobe na primeira camada de ar (a troposfera), a temperatura fica cada vez menor. Isso acontece porque a energia solar aquece a superfície, que por sua vez aquece porções de ar próximas dela, e assim sucessivamente o calor é transportado para cima. Caso seja a noite, a atmosfera “esfria” de baixo para cima, o que chamamos de inversão térmica.

Divisão da atmosfera em camadas com escala. Ilustração: ViniRoger

Continuando essa subida de balão, em um certo momento a temperatura para de cair e fica constante conforme você sobe, o que é conhecido como isotermia. Essa é uma camada de transição chamada tropopausa. Ela termina quando a temperatura começa a subir novamente, muito por causa da absorção dos raios ultravioletas pelo gás ozônio. Essa nova camada é chamada estratosfera, na qual está contida a camada de ozônio. Apesar de ter 20 km de espessura, é tão rarefeita que, se a comprimíssemos à pressão atmosférica encontrada ao nível do mar, sua espessura não ultrapassaria 3 milímetros.

Esse padrão continua para as camadas seguintes da atmosfera. Como o critério de divisão é o perfil de temperatura, a altitude que isso acontece varia conforme a latitude, hora do dia, época do ano, etc. Não são fronteiras fixas (como entre países), mas é possível estimar altitudes típicas de cada camada:

  • Troposfera – do chão até aproximadamente 10 km de altitude nos pólos e 20 km no equador
  • Estratosfera – de aproximadamente 13 a 50 km
  • Mesosfera – de 50 até 85 km
  • Termosfera – de 85 km a 500 km
  • Exosfera – acima de 500 km

Além da temperatura, outra variável atmosférica importante para se considerar verticalmente é a densidade do ar. Densidade é a concentração de matéria em um determinado espaço/volume. Quanto maior a altitude, menor a densidade do ar, ou seja, o ar fica cada vez mais rarefeito. Por isso que ser humano sente falta de ar em grandes altitude, precisa voar em aviões com cabines pressurizadas e os astronautas precisam de trajes espaciais. Veja mais no post Aviões e pressão do ar.

Ao olharmos para o céu sem nuvens, o vemos de cor azul e amarelo/alaranjado no pôr-do-sol – veja porque o céu pode assumir essas diferentes cores no post Os mais belos fenômenos atmosféricos. Caso esteja fora da troposfera, a quantidade de ar é tão pequena que é possível o céu escuro e as estrelas – para saber como é a vista nessa altura, veja mais no post Um salto da estratosfera.

Pressão atmosférica

Pressão é a força exercida sobre uma área. Quanto mais fundo no mar, maior a quantidade de água sobre esse ponto, por isso uma pressão maior. Pode-se dizer que vivemos em um oceano de ar, que também exerce uma pressão sobre os nossos corpos assim como a água dos mares e da piscina. Sobre cada centímetro quadrado da superfície ao nível do mar, existe uma coluna de ar que tem a altura de toda a atmosfera e que pesa mais de dez toneladas. Nós não somos esmagados porque a pressão do ar dentro de nós é igual a de fora.

Veja essas experiências que você pode fazer em casa para brincar com esse conceito de pressão do ar:

– Provando que o ar tem peso

Ilustração: ViniRoger

Pegue uma vareta de madeira não muito dura e coloque na beira da mesa com metade pra fora. Dê um golpe na régua, e o que acontece? Ela sai voando. Então coloque de novo a régua na mesa desse mesmo jeito e uma folha de jornal aberta em cima da parte da régua que está sobre a mesa. Agora dê um golpe seco e rápido sobre a régua com um objeto. Você vai ver que a régua se quebra e o jornal mal se levanta! Quem segurou o jornal e a vareta? A pressão da atmosfera.

– O ar amassando o metal

Ilustração: ViniRoger

Ponha um pouco de água numa lata de refrigerante e aqueça até ferver a água. Segurando a lata com uma pinça para não se queimar, esvazie e vire a lata com o furo para baixo em uma cuba com água gelada (ou simplesmente coloque o fundo sob uma torneira de água fria). A lata implode! Isso porque o vapor de água dentro da lata esfria ao ficar em contato com a água fria, o que abaixa a pressão lá dentro para um valor menor que a pressão de fora. Então a pressão atmosférica empurra a lata de todos os
lados pra dentro.

– Pressão atmosférica também empurra de baixo pra cima!

Ilustração: ViniRoger

Encha um copo com água e ponha um cartão na boca do copo. Vire devagar o copo de boca para baixo, segurando o cartão. Verifique que não há água escapando pelos lados e solte o cartão. O que aconteceu? Se molhou todo, né? Se fez direito, a pressão atmosférica deverá segurar o cartão que segurará a água e nada irá cair.