Atmosfera terrestre: composição, camadas, funções - Ciência - 2023

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o atmosfera da Terra É a camada gasosa que envolve o planeta desde a superfície da Terra até um limite difuso a aproximadamente 10.000 km de altitude. Essa camada é mantida ao redor do planeta devido à gravidade da Terra e é composta por uma mistura de gases que chamamos de ar.

O componente mais abundante da atmosfera terrestre é o nitrogênio (78%), seguido pelo oxigênio (21%) e argônio (0,9%), além de outros em quantidades mínimas, como vapor d'água e dióxido de carbono .

Essa massa gasosa está disposta em 5 camadas fundamentais ao redor do planeta e desempenha funções importantes, como proteger o planeta do impacto de pequenos meteoritos, filtrar a radiação ultravioleta, reter calor e permitir a existência de água em estado líquido.

Da mesma forma, a atmosfera forma os climas da Terra e permite o vôo de várias espécies, incluindo o vôo de aviões. Mas a atmosfera nem sempre foi como é hoje, pois se originou com a formação do planeta e evoluiu desde então.

Composição da atmosfera da Terra

A atmosfera da Terra é composta por uma combinação de gases chamados ar. A composição do ar varia no gradiente de concentração que vai da superfície da Terra ao limite com o espaço sideral.

Quando falamos sobre a composição da atmosfera, nos referimos à composição do ar na troposfera, que está em contato com a superfície do planeta. Nesta camada existe a maior concentração de ar, em cuja mistura de gases está nitrogênio dominante (N₂) e oxigênio (O₂).

O nitrogênio responde por 78% do total, enquanto o oxigênio ocupa 21%, subtraindo cerca de 1% de vários outros gases. Entre eles, em primeiro lugar, o argônio, que representa quase o 1% restante, deixando os demais gases em quantidades extremamente reduzidas.

Entre esses outros gases, o dióxido de carbono (CO_₂), que embora atinja apenas 0,041% aproximadamente, está aumentando devido à atividade humana. O vapor d'água tem concentração variável, podendo chegar a 0,25%. Esses gases têm propriedades oxidantes, razão pela qual a atmosfera terrestre tem essa qualidade.

Camadas da atmosfera

A atmosfera da Terra possui 5 camadas:

Troposfera

A troposfera se estende do nível do solo a cerca de 12 a 20 km de altitude e seu nome deriva do prefixo tropos = mudança, devido ao seu caráter mutável. É mais fino nos pólos e mais largo no equador.

Três quartos da massa dos gases da atmosfera estão concentrados na troposfera, devido à atração exercida pela gravidade da Terra. Nesta camada, a vida na Terra é possível e ocorrem fenômenos meteorológicos e voos de aeronaves comerciais.

Os ciclos biogeoquímicos atmosféricos também ocorrem na troposfera, como o ciclo do oxigênio, água, CO_₂ e nitrogênio. Nessa camada, a temperatura diminui com a altitude, e o limite entre ela e a próxima camada é chamado de tropopausa.

Estratosfera

Ele está localizado entre 12 e 20 km acima da superfície da Terra até aproximadamente 50 km e é separado em duas camadas pela densidade do ar. O inferior é onde se acumula o ar frio mais pesado, e o superior onde o ar quente mais leve está. Daí seu nome derivado do prefixo estratos= camadas.

O limite entre esta camada e a próxima é chamado de estratopausa. Nele, por sua vez, existe uma camada fundamental para a vida na Terra, como a camada de ozônio.

À medida que essa camada absorve calor, a temperatura da estratosfera aumenta com a altitude, ao contrário do que acontece na troposfera.

Camada de ozônio (ozonosfera)

É uma camada composta de ozônio (O₃), que é formado devido à dissociação bioquímica do oxigênio (O₂) por radiação solar ultravioleta. Assim, quando essa radiação atinge a molécula de oxigênio, ela se quebra em dois átomos de oxigênio.

Então, levando em consideração que o oxigênio atômico (O) é muito reativo, ele se liga às moléculas de oxigênio (O₂) e formar ozônio (O₃).

Mesosfera

Seu nome vem de meso = médio, pois está localizado entre a estratosfera e a termosfera, aproximadamente entre 50 e 80 km de altitude. É a camada onde os meteoros queimam criando as estrelas cadentes.

Ainda há gás suficiente nesta área para produzir atrito e gerar calor, o que não é mais o caso nas camadas superiores. O limite entre esta camada e a próxima é chamado de mesopausa.

Termosfera

O nome desta camada vem de garrafa térmica = calor, pois a temperatura é de 4.500 graus Fahrenheit (em torno de 2.482 ºC). No entanto, como não há moléculas de gás suficientes, esse calor não é transmitido e nem som.

Essa camada estende-se entre 80 e 700 km de altitude, e ali estão a Estação Espacial Internacional e muitos satélites de baixa órbita. Limite entre a termosfera e a próxima camada da atmosfera da chama da termopausa.

Exosfera

Possui o nome derivado do prefixo exo = externo, pois é a camada mais externa da atmosfera terrestre; atrás dele está o espaço sideral. Situa-se entre 700 e 10.000 km de altitude, sendo a camada mais extensa da atmosfera.

Gases mais leves como hidrogênio e hélio predominam ali, mas em densidade muito baixa. Portanto, suas moléculas estão muito separadas umas das outras, sendo uma área muito fria e sem oxigênio. A exosfera é onde os satélites meteorológicos e de alta órbita são encontrados.

Funções da atmosfera terrestre

A atmosfera possui uma série de funções que possibilitam as condições de existência da vida como a conhecemos.

Gases vitais

A atmosfera contém os gases essenciais para a vida como ela existe hoje, que são principalmente oxigênio e CO_₂.

Ablação atmosférica

Graças à existência de uma camada como a mesosfera, a superfície da Terra está protegida do impacto de um grande número de pequenos meteoros. Nessa camada, o ar, embora escasso, é suficiente para que haja atrito e os meteoros queimem e, em sua maioria, se desintegrem.

Filtro de radiação ultravioleta

A existência da camada de ozônio na estratosfera filtra grande parte da radiação ultravioleta, impedindo-a de atingir a superfície terrestre. Isso é de grande importância para vários processos terrestres, inclusive a vida, uma vez que esse tipo de radiação causa mutações e causa câncer.

Efeito estufa

Vários dos gases atmosféricos permitem a entrada de radiação que aquece a Terra e fornece energia para a fotossíntese e outros processos. Conforme o calor gerado (radiação de onda longa), ele é parcialmente retido e refletido de volta para a Terra.

Isso permite manter uma faixa de temperatura favorável à vida no planeta, com temperatura média de 15 ºC. Na ausência da atmosfera, a temperatura média do planeta seria de -18 ºC.

Variação diurna de temperatura

A variação diurna da temperatura é determinada pelo aquecimento diurno da camada de ar diretamente acima do solo pela radiação solar e seu resfriamento noturno. Embora essa variação também seja influenciada por outros parâmetros como altitude, camada de nuvem presente, umidade e instabilidade atmosférica.

Pressão atmosférica

É a força de atração que a gravidade exerce sobre a massa de ar acima da Terra (peso do ar), que varia com a temperatura, pois quanto mais quente mais leve o ar. A combinação desses fatores contribui para a formação do clima, ao produzir os ventos e estes por sua vez, as correntes marinhas.

Mas, além disso, a pressão atmosférica exercida pelo ar na superfície da Terra é adequada para que haja água líquida na Terra.

Densidade e vôo

A atmosfera concentra a maior parte do ar em sua camada inferior, a troposfera, o que determina uma certa densidade. Essa densidade do ar é o que permite o vôo de pássaros, insetos, mamíferos voadores e o vôo mecanizado de humanos.

Circulação atmosférica

Os ventos são causados por diferenças de temperatura que são geradas na atmosfera ao nível da troposfera, causando diferenças na pressão atmosférica. Isso ocorre graças à absorção de calor por alguns gases que o compõem, como oxigênio, CO_₂ e vapor de água.

Quando aquecidos, esses gases diminuem sua densidade, ou seja, suas moléculas se afastam umas das outras, ficam mais leves e começam a subir. Isso diminui a pressão atmosférica naquela área, criando um vácuo no qual fluem as massas de ar próximas, formando ventos.

Estes, por sua vez, causam correntes oceânicas superficiais que ajudam a distribuir o calor na Terra. Por outro lado, os ventos distribuem o vapor d'água formado quando a água evapora, que esfria e se condensa ao subir, causando chuva.

Formação e evolução

A formação e evolução da atmosfera terrestre faz parte da formação e evolução do sistema solar a partir do grande explosão.

Formação do sistema solar

Argumenta-se que nosso sistema foi formado devido a uma concentração aleatória de matéria se movendo e girando no espaço. Estava se formando no que mais tarde se tornaria o centro do sistema solar pela força da gravidade.

Posteriormente, a matéria mais distante do centro esfriou diferencialmente e, portanto, os planetas mais frios são os mais distantes do sol, que ocupa a posição central. Posteriormente, os planetas foram formados por agregação de partículas a diferentes distâncias do centro e dependendo de sua posição apresentam características diferentes.

A terra

A chamada ProtoTierra foi formada pela agregação de pequenos corpos celestes rochosos (chamados planetesimais), há cerca de 4,5 bilhões de anos. Nesse caso, esses planetesimais eram compostos de óxidos, metais e silicatos.

Mais tarde, devido à menor massa da Terra, nosso planeta falhou em reter a maior parte do hidrogênio e outros gases leves. A perda de gases resfriava o planeta, consolidando um núcleo onde se concentravam os elementos mais pesados, ferro e níquel.

Enquanto os mais leves, como os silicatos, formavam o manto e a crosta, os gases se concentravam como camada final. Nesta área foram localizados aqueles gases que eram tão leves que escapavam à força da gravidade do planeta em formação.

atmosfera da Terra

A atmosfera é considerada como tendo passado por três estágios básicos nesta evolução, que incluem a atmosfera primordial, a atmosfera secundária e a atmosfera biótica.

Atmosfera primitiva

Estima-se que o planeta formou sua primeira atmosfera 4,45 bilhões de anos atrás, após o impacto que a peça que formava a Lua se desprendeu. A partir daí, ocorreu a diferenciação planetária em núcleo, manto, crosta e atmosfera.

A atmosfera ainda estava muito instável devido à perda de gases leves para o espaço durante o processo de resfriamento da Terra. Esses gases leves como néon, argônio e outros foram perdidos em grandes proporções porque eram muito leves.

Nessa fase, os gases dominantes eram os da nebulosa solar, de natureza redutora como o hidrogênio (H₂) Como outros da atividade vulcânica, como dióxido de carbono (CO_₂), nitrogênio (N₂) e vapor d'água (H_₂O), então essa atmosfera estava se reduzindo fortemente.

Atmosfera secundária

Em um período de 100 a 500 milhões de anos, a atmosfera evoluiu para uma condição de redução fraca, cerca de 4 bilhões de anos atrás. Isso se deveu, entre outras coisas, ao chamado grande bombardeio tardio, no qual asteróides ricos em carbono e água atingiram o planeta.

Está comprovado que meteoritos e cometas contêm alto teor de água, CO_₂, metano (CH₄) e amônia (NH3). Por outro lado, a atividade vulcânica expeliu grandes quantidades de CO para a atmosfera._₂ e n₂.

Nesse período, surge a incidência de vida na atmosfera, com atividade de protobactérias metanogênicas há cerca de 4.000 anos. Esses organismos consumiram CO₂ e eles produziram CH4, então o primeiro foi reduzido e o segundo desses gases aumentou.

Atmosfera biótica ou atual

Estima-se que, há não mais de 3,1 bilhões de anos, a atmosfera biótica oxidante começou a se formar. Isso se deve ao surgimento dos primeiros organismos fotossintetizantes, ou seja, capazes de produzir energia química (alimentos) a partir da energia solar.

Originalmente, eram cianobactérias, que ao realizar seu processo de fotossíntese produziam oxigênio como resíduo. Isso estava incorporando grandes quantidades de oxigênio à atmosfera, causando uma mudança qualitativa há cerca de 2,4 bilhões de anos, conhecida como o Grande Evento Oxidativo.

Por sua vez, o aumento do oxigênio causou a diminuição do metano por recombinação fotoquímica. Da mesma forma, a radiação ultravioleta causou a dissociação de O₂, formando oxigênio atômico (O), que se combinou com o oxigênio molecular (O₂) formando ozônio (O3).

Assim, uma camada de ozônio foi gerada na extratosfera, além do N₂ expulsou os vulcões que se tornaram o gás dominante, pois não é muito reativo e não forma minerais com facilidade, pois se acumulou na atmosfera.

Referências

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