Kadın Erkek İlişkileri

A intera¸c˜ao da radia¸c˜ao estelar com o planeta est´a fortemente correlacionada com a composi¸c˜ao de sua atmosfera, cujo perfil vertical desempenha um papel importante em sua sintonia com a superf´ıcie. Na Terra, a radia¸c˜ao solar ´e absorvida em diferentes altitudes, dependendo do comprimento de onda da luz e dos constituintes atmosf´ericos. A absor¸c˜ao dessa radia¸c˜ao e o consequente aquecimento cria um perfil vertical de temperatura a latitudes m´edias, que pode ser dividido em quatro camadas: troposfera, estratosfera, mesosfera e termosfera. A parte superior de cada uma dessas camadas s˜ao denominadas tropopausa, estratopausa, mesopausa e termopausa respectivamente.

As condi¸c˜oes f´ısicas s˜ao bem diversificadas em cada por¸c˜ao que comp˜oe a atmosfera planet´aria e se ela for aproximada por um envolt´orio gasoso em equil´ıbrio hidrost´atico existe a possibilidade de se derivar uma rela¸c˜ao entre a press˜ao dos gases que a comp˜oe e a altitude, atrav´es das leis da hidrost´atica e dos gases ideais:

dP

dZ = −ρg (5.1)

P = nkT, (5.2)

Se¸c˜ao 5.2. A Estrutura Vertical da Atmosfera 121

da gravidade, n a densidade num´erica, k a constante de Boltzmann e T a temperatura. As densidades de massa e num´erica s˜ao relacionadas pela express˜ao ρ = m × n, com a vari´avel m representando a massa molecular m´edia. A combina¸c˜ao dessas equa¸c˜oes leva a uma rela¸c˜ao que fornece uma explica¸c˜ao plaus´ıvel para a queda da press˜ao atmosf´erica com o aumento da altitude:

dP P = −

dZ

H , (5.3)

onde a vari´avel H = _mgkT representa a “escala de altura”atmosf´erica. Em uma atmosfera isot´ermica em que H quase n˜ao sofre altera¸c˜oes, pois a gravidade e massa s˜ao praticamente invari´aveis, a equa¸c˜ao 5.3 quando integrada pode ser escrita como:

P (Z) = P (Z0) exp ✓ −Z − Z0 H ◆ (5.4) A troposfera, localizada na baixa atmosfera, ´e caracterizada por um decr´escimo da temperatura em fun¸c˜ao da altitude, com uma lapse rate t´ıpica de 6, 5 K.km−1_{. Pr´oximo}

a superf´ıcie do planeta o valor m´edio dessa temperatura ´e 288 K, mas nas proximidades da tropopausa atinge valores pr´oximos a 220 K. O comportamento da temperatura nessa camada ´e consequˆencia do balan¸co radioativo e do transporte convectivo de energia da superf´ıcie em dire¸c˜ao `a atmosfera. A troposfera terrestre, por constituir um envelope que agrega a maior quantidade de massa atmosf´erica e ser a regi˜ao onde os processos clim´aticos acontecem, ´e considerada a camada mais importante e sua intera¸c˜ao com a biosfera torna-se essencial para garantir as condi¸c˜oes m´ınimas de habitabilidade.

A estratosfera ´e caracterizada por uma camada isot´ermica que se estende desde a tropopausa at´e aproximadamente uma altitude de 20 km, acima da qual h´a um aumento de temperatura que persiste at´e a base da estratopausa, onde a temperatura atinge o valor aproximado de 270 K; nessa camada ocorre uma inje¸c˜ao de energia devido a intera¸c˜ao entre a radia¸c˜ao solar e as mol´eculas de ozˆonio, sendo essa intera¸c˜ao a respons´avel pela prote¸c˜ao dos organismos vivos sens´ıveis `a radia¸c˜ao na faixa do UV.

De forma similar `a troposfera, a mesosfera tem como caracter´ıstica o decr´escimo da temperatura com a altitude, processo que tem in´ıcio em altitudes pr´oximas a 50 km e termina em 85 km, na mesopausa. A altitudes superiores 85 km, encontra-se a termosfera, que exibe temperaturas variando entre 500 e 2000 K, dependendo da atividade solar. A

122 Cap´ıtulo 5. Atmosferas Planet´arias

regi˜ao acima da termosfera, compreendida entre 500 e 1000 km, ´e conhecida como exosfera e tem como caracter´ıstica uma densidade baixa o suficiente para permitir o escape de gases em dire¸c˜ao ao espa¸co. Em geral, a temperatura decresce com a altura (Γ > 0) na troposfera e aumenta (Γ < 0) na estratosfera. A camada onde ocorre a transi¸c˜ao entre a menor e a maior temperatura ´e chamada de camada de invers˜ao.

A figura 5.2 mostra o perfil de temperatura da atmosfera terrestre.

Figura 5.2: Perfil de temperatura da atmosfera terrestre. Fonte: Liou (2002), p. 66.

A press˜ao atmosf´erica terrestre ao n´ıvel do mar decresce aproximadamente de um fator e (e = 2, 7), quando a altitude aumenta por uma escala de altura, isto ´e, aproximadamente 8 km. Essa escala ´e uma caracter´ıstica intr´ınseca do planeta e atinge valores distintos para outros, com propriedades distintas da Terra. Como a escala de altura ´e inversamente proporcional `a gravidade e `a massa molecular m´edia, um planeta massivo concentra seu conte´udo atmosf´erico nas proximidades de sua superf´ıcie. Uma an´alise do exposto acima revela que a escala de altura dos planetas gigantes ´e compar´avel a de planetas rochosos, mas deve ser afetada fortemente pela varia¸c˜ao da massa molecular m´edia e pelo processo

Se¸c˜ao 5.3. Escape Atmosf´erico 123

de transferˆencia radiativa, que ´e uma fun¸c˜ao da opacidade atmosf´erica.

O conhecimento do modo como os gases se distribuem com a altitude pode ajudar na estimativa da massa total gasosa que constitui a atmosfera planet´aria. O valor da press˜ao na base da atmosfera ´e igual ao peso do material sobrejacente por unidade de ´area; assim, a quantidade de atmosfera existente acima de uma unidade de ´area de superf´ıcie de 1 m2

´e obtida dividindo a press˜ao pela acelera¸c˜ao da gravidade:

mcol =

P (Z0)

g , (5.5)

em que mcol ´e a massa da coluna sobrejacente. A massa total atmosf´erica de um planeta

pode ser medida pelo produto da massa dessa coluna pela ´area total da superf´ıcie do planeta:

Matm=

4πR2 pP (Z0)

g , (5.6)

onde Rp´e o raio do planeta. A massa atmosf´erica terrestre ´e estimada em aproximadamente

5, 2.1018_{kg. A partir do conhecimento da massa atmosf´erica e da taxa de escape (φ} esc) de

um objeto, ´e poss´ıvel deduzir de forma aproximada o tempo no qual sua envoltura gasosa est´a apta a garantir as condi¸c˜oes de habitabilidade:

τ = Matm m φesc4πR2p = P (Z0) φescgm (5.7) William et al. (1997) argumentam que a perda do O2 n˜ao ´e necessariamente deter-

minante para a habitabilidade planet´aria, pois esse g´as ´e constantemente reposto pelo processo de fotoss´ıntese e pelos reservat´orios aqu´aticos, mas a diminui¸c˜ao do conte´udo de N2 pode ser fatal ao desenvolvimento da vida, j´a que o nitrogˆenio ´e necess´ario, por

exemplo, para metabolismo dos organismos.