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Parte 2 Sistema internacional de unidades Sistema solar, Sol e a Terra Radiao solar Radiao terrestre Efeito Estufa Temperatura de equilbrio Parte 21

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Sistema Internacional de Unidades Parte 22 Esse sistema conhecido como SI (iniciais de Sistema Internacional). XI Conferncia Geral de Pesos e Medidas (realizada em Paris, 1960). Baseado no sistema MKS (metro-quilograma-segundo).

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Unidades Fundamentais do SI Parte 23 Distncia: metro (m) Massa: quilograma (kg), Tempo: segundo (s) Temperatura: Kelvin (K) Corrente eltrica: ampre (A) Nmero de partculas: mol (mol) Intensidade de luz: candela (cd) ngulo: radiano (rad) ngulo slido: esferorradiano (sr).

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Padres Internacionais Parte 24 O metro padro foi definido em 1983 como a distncia percorrida pela luz no vcuo em um intervalo de tempo de 1/299 792 458 de segundo. O quilograma a massa de um cilindro padro de platina-irdio guardado e polido mensalmente em Paris, Frana.

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Unidades derivadas Parte 25 Fonte: Meteorology Today Derivadas

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Unidades em Meteorologia Parte 26 Fonte: Meteorology Today

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Unidades em Meteorologia Parte 27 Fonte: Meteorology Today

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Atmosfera Parte 28 Atmosfera a camada de ar que envolve a Terra. Atmosfera vem do Grego atmos( ) = vapor mais dosphaera( ) = invlucro. Atmosfera significa invlucro de vapor. O ar da atmosfera vital para a nossa existncia. Com ausncia de comida e gua podemos sobreviver alguns dias, mas sem oxignio sobreviveramos apenas alguns minutos.

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Importncia da atmosfera Parte 29 Se no houvesse atmosfera na Terra no teramos oceanos, lagos, nuvens ou por do sol avermelhado. No haveria som ou a cor azul do cu. A Terra seria muito fria durante a noite e muito quente durante o dia (como a Lua). Mesmo sendo inodora e inspida e, na maior parte do tempo invisvel, a atmosfera nos protege dos RAIOS ULTRA-VIOLETA (UV) e apresenta uma mistura de gases que permite a existncia da vida no planeta

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Atmosfera muito fina Parte 210 Espessura da atmosfera Fonte: NASA

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Sistema Solar Parte 211 O universo contm bilhes de galxias, que por sua vez, contm bilhes de estrelas. As estrelas so esferas constitudas de gases em temperaturas altssimas, cuja energia provm da fuso nuclear onde hidrognio convertido em hlio e uma grande quantidade de energia produzida.

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O Sol uma estrela de classe G, de grandeza mdia situada em uma das extremidades de Via Lctea.

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Sistema Solar e Terra Parte 213 Orbitando o Sol temos 8 planetas, asteroides e cometas, compondo o sistema solar. Fonte: NASA

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Fonte: Meteorology Today

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Parte 215 Superfcie de Titan, satlite de Saturno: temp: -180 o C Superfcie de Vnus: temp +480 o C

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Parte 216 Superfcie de Marte: temp. -5 o C

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Parte 217 Jpiter: Sua temperatura varia entre 35000 o K no ncleo at -165 o C nas camadas mais externas. Zoom na atmosfera de Jpiter

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Parte 218 Europa, satlite de Jpiter: Zoom de Europa

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Energia e Calor Parte 219 Energia a capacidade de realizar trabalho de um corpo ou sistema. A energia de um sistema medida em joules. 1 joule (J) = 1 Newton metro (N m) Calor energia em movimento em um corpo ou sistema. O calor sempre flui de uma regio de maior temperatura para uma de menor temperatura. E temperatura?

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Caloria Parte 220 Caloria (cal), definida como a quantidade de calor necessria para elevar a temperatura de 1 grama (g) de gua, a 1 atmosfera (atm), de 15 C at 16 C. 1 cal = 4,1855 J. 1 atm = 1013,24 mb = 1013,24 hecto Pascal (hPa) Presso atmosfrica no nvel mdio do mar.

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Notao cientfica Parte 221

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Sol e a Terra Parte 222 A Terra est cerca de 150 milhes de quilmetros (km) do Sol e, por isso, intercepta somente uma pequena frao da sua energia. Notao cientfica ou

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Radiao Parte 223 A energia se propaga atravs do espao na forma de ondas eletromagnticas. Esta forma de propagao de energia chamada de radiao. A radiao proveniente do Sol denominada de radiao solar. A radiao solar a fonte de energia responsvel pelos movimentos atmosfricos, ventos, determinando os padres de tempo meteorolgico e de clima.

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Papel da radiao solar Parte 224 A radiao solar mantm a temperatura mdia da superfcie da Terra em torno de 15 o C (59 o F). A Terra experimenta um intervalo grande de variao de temperaturas Antrtida 89 o C (-124 o F) em Vostok Deserto subtropical de 50 o C (122 F). Recorde foi em Tripoli, Libia: 58 C! Recorde de variao em um mesmo dia: -5 o C para 47 o C

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Graus Celsius e Fahrenheit Parte 225 Celsius em Kelvin Fahrenheit em Celsius Fonte: Meteorology Today

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Temperatura da superfcie Parte 226 Fonte: Abril de 2003NASA

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Temperatura mdia Parte 227 T 1, T 2...T N so os valores de temperatura nas estaes meteorolgicas espalhadas no planeta. N = nmero de estaes meteorolgicas.

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Radiao Solar Parte 228 A radiao solar definida como a quantidade de energia por unidade de rea e unidade de tempo, ou fluxo de energia solar. O fluxo de energia que atinge a Terra quase constante e igual a 1366 W m -2. Energia por unidade de tempo = joules (J) por segundo (s). J s -1 = Watts (W).

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Fluxo de Energia Parte 229 A radiao solar definida como a quantidade de energia por unidade de rea e unidade de tempo, ou fluxo de energia solar. Unidade J.s -1.m -2 ou W.m -2

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Exerccio em classe Qual o montante de energia que atinge a Terra em Watts por segundo, sendo o raio da Terra de ~ 6500 km. Parte 230

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Instante inicial t = t 0 Parte 231 E( t 0 ) = 0 E rea A Energia

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Instante final t = t 0 + t Parte 232 rea A E E( t 0 + t) = E Energia

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Fluxo de energia Parte 233 E = quantidade de energia t = intervalo de tempo S = Fluxo de energia

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Variao Espacial do Fluxo de Energia Emitida pelo Sol Parte 234 Fonte: Meteorology Today Sol

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Fluxo de energia atravs das reas A 1 e A 2 Parte 235 rea A 1 rea A 2

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Quantidade de energia ( E) por intervalo de tempo ( t) Parte 236 Atravessa a rea A 1 Atravessa a rea A 2

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Dado que quantidade de energia ( E) por intervalo de tempo ( t) constante, ento: Parte 237

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Se a quantidade de energia ( E) por intervalo de tempo ( t) no varia, ento o fluxo de energia (S) diminui quando a rea aumenta. Parte 238

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Radiao solar incidente esfera que envolve o Sol Parte 239 r s = raio da esfera que envolve a superfcie do Sol. S 0 = fluxo de radiao solar na superfcie do Sol.

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Princpio de conservao de energia A quantidade de energia, por unidade tempo, emitida pelo Sol e que passa atravs da esfera que envolva o Sol igual a quantidade de energia, por unidade de tempo, que passa atravs de qualquer outra esfera que envolva o Sol. Parte 240

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rea da esfera de raio r Parte 241 r A = 4 r 2

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Aplicao do princpio da conservao de energia Se no existe nenhum sorvedouro de energia no espao entre a Terra e o Sol, ento a quantidade total de energia (por unidade de tempo) que sai do sol atravs da sua superfcie igual a quantidade de energia (por unidade de tempo) que chega superfcie que envolve o sol e intercepta a Terra: Parte 242

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O fluxo de radiao solar diminui com o quadrado da distncia ao Sol Parte 243 S(r) = fluxo de radiao solar a uma distncia r do Sol

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Exerccio 1 1. Calcule o fluxo de radiao na superfcie do Sol considerando o fluxo de radiao solar na Terra igual a 1366 W m -2 e a distncia Sol-Terra igual a 150 milhes de quilmetros. Parte 244

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A intensidade da radiao solar chega na Terra Parte 245 Observaes: S = 1366 W m -2 d = distncia Sol -Terra. r = raio da esfera com o Sol no centro e interceptando a Terra.

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Quantidade de energia solar interceptada pela Terra por unidade de tempo. Parte 246

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Taxa de variao temporal de energia solar na Terra

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Taxa de variao temporal de energia solar em qualquer planeta Parte 248 r s = raio da esfera que envolve a superfcie do Sol. S 0 = fluxo de radiao solar na superfcie do Sol. r = raio da esfera com o Sol no centro e interceptando a planeta. r P = raio do planeta.

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Fonte: Meteorology Today Efeito da distncia ao Sol na temperatura mdia da superfcie do planeta

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Albedo Planetrio Parte 250 Quanto maior o albedo de um planeta maior a quantidade de energia refletida e menor a temperatura mdia do planeta.

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Albedo Parte 251 Fonte: Meteorology Today

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Parte 252 Albedo da Terra 30% da energia solar incidente sobre a Terra refletida de volta para o espao. 70% absorvida.

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Energia solar absorvida pela Terra Parte 253 Energia solar refletida pela Terra

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Temperatura da superfcie da Terra constante? Parte 254 Observaes indicam que a temperatura mdia da superfcie da Terra tem permanecido relativamente constante ns ltimos 1000 anos. Exceo: pequena Idade do Gelo entre os sculos XV e XVIII.

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Desvio de temperatura da superfcie da Terra Parte 255 Mdia anual Mdia 1961 a 1990

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Evoluo da temperatura da superfcie nos ltimos 1000 anos no Hemisfrio Norte Parte 256 Fonte: IPCC

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Terra est em equilbrio Parte 257 A quantidade de energia solar absorvida igual a quantidade de energia emitida na forma de radiao infravermelho. Fonte: Meteorology Today

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Equilbrio Radiativo Parte 258 Absorvido Radiao Solar T~5800K Emitido Infravermelho T~300K

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Radiao Terrestre Parte 259 R IV o fluxo de radiao infravermelha emitida pela Terra.

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Igualando a radiao absorvida e emitida pela Terra Parte 260

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Estimativa da Radiao Terrestre Parte 261

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Emisso de Corpo Negro Parte 262 Considerando Terra emitindo como um corpo negro ento o fluxo de radiao emitido pela Terra est relacionado com a temperatura da Terra atravs da seguinte expresso: E a emisso de corpo negro da Terra (W m -2 ). = 5,67 x 10 -8 W m -2 K -4. T a temperatura da Terra em Kelvin (+273K). Lei de Stefan-Boltzman.

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Lei de Stefan-Boltzman Parte 263 Permite, tambm, estimar a temperatura equivalente de emisso de corpo negro que qualquer objeto, incluindo-se a Terra e o Sol. Permite estimar o fluxo de radiao emitido de corpo negro de qualquer objeto, incluindo-se a Terra e o Sol, a partir apenas da sua temperatura.

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Emisso Solar de Corpo Negro Parte 264 T SOL = 5800 K Exerccio 1

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Temperatura de Equilbrio Parte 265 Observado

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Efeito estufa causado pela atmosfera Parte 266 Fonte: Meteorology Today Sem atmosfera Com atmosfera

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Efeito Estufa Parte 267 Aumento da temperatura da Terra produzido pela reteno de energia no sistema na atmosfera. Reteno devida a presena de gases na atmosfera que permite a passagem da radiao solar e absorvem radiao infravermelho.

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Aquecimento Global Parte 268 Aumento da temperatura da superfcie da Terra observada nos ltimos 80 anos. ~ 0,6 o C Este aumento est relacionado ao aumento na concentrao de gases causadores do efeito estufa.

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Evoluo temporal da temperatura da superfcie nos ltimos 140 anos Parte 269 ~ 0,6 o C ~ 80 anos Fonte: PCC

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Indicadores do efeito Antropognico Parte 270 Revoluo industrial Fonte: IPCC

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Painel Intergovernamental sobre Mudanas Climticas Parte 271 http://www.ipcc.ch/calendar.htm Reconhecendo o problema da potencial mudana climtica global, a Organizao Meteorolgica Mundial (OMM) e o Programa Ambiental das Naes Unidas (UNEP) estabeleteram o Painel Intergovernamental sobre Mudanas Climticas (IPCC) 1988. aberto para todos os membros das ONU e da OMM. Relatrio 2001: Anterior. Relatrio 2007: Atual.

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Indicadores antropognicos Parte 272 Fonte: PCC

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Nivel do mar Parte 273 Fonte: PCC

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Exerccio 2 2 Calcule a temperatura de equilbrio do planeta Marte considerando: a) radiao solar na Terra igual a 1366 W m -2 ; b) distncia Sol-Terra igual a 150 milhes de quilmetros; c) Distncia Sol-Marte igual a 228 milhes de quilmetros; d) Albedo de Marte igual a 0,17. Parte 274