Atmosfera

A atmosfera da Terra é uma camada de gases que rodeiam o nosso planeta. Esta camada é retida pela gravidade da Terra. É composta por "ar", que contém 78% de nitrogénio, 21% de oxigénio, 0,93% de argonio, 0,039% de dióxido de carbono, bem como pequenas quantidades de outros gases. O ar também contém uma quantidade variável de vapor de água, em média 1%.

A atmosfera protege a vida na Terra a partir de:

• absorção de radiação solar ultravioleta,
• aquecimento da superfície da Terra por meio de retenção de calor (efeito de estufa), e
• redução das diferenças extremas de temperatura entre o dia e a noite.

A atmosfera é dividida em 5 camadas distintas:

• troposfera, que se estende de 0 a 8 km de altitude nos Polos e de 0 a 18 km nas regiões equatoriais;
• estratosfera que se estende a partir da tropopausa (limite entre a troposfera e estratosfera) para a estratosfera, que se encontra a cerca de 50 km de altitude;
• mesosfera, que se estende do fim da estratosfera até 80 quilómetros acima do nível do mar. A temperatura varia entre -5 °C a -95 °C, sendo considerada a camada mais fria da atmosfera;
• ionosfera (ou termosfera) que se estende a partir da mesosfera atingindo cerca de 500 km de altitude;
• exosfera, a última camada, que se prolonga entre 500 e 1000 km, antes da entrada no vácuo interestelar (espaço).

Um exemplo de estratificação da temperatura da atmosfera é mostrado na imagem à direita. Na atmosfera, observamos os processos que chamamos de "meteorologia" ou "condições climáticas", principalmente na troposfera, descritos a seguir com mais detalhes.

Troposfera

A troposfera é a camada mais baixa da atmosfera da Terra. Contém aproximadamente 90% da massa da atmosfera e 99% do seu vapor de água e aerossóis. Nesta camada ocorre a formação das nuvens e das chuvas. A fronteira entre a troposfera e a próxima camada (estratosfera), chamada tropopausa, corresponde a uma inversão de temperatura (conforme a altitude se eleva, a temperatura diminui).

A média da altitude da troposfera é de aproximadamente 17 km, em latitudes médias. Ela é mais elevada nas regiões tropicais (até 20 km) e mais baixa para os polos (até 8 km no verão, e 6-7 km no inverno). A parte mais baixa da troposfera, onde os atritos com a superfície da Terra influenciam o fluxo de ar, é a camada limite planetária. Esta camada é tipicamente de algumas centenas de metros até 2 km de profundidade, dependendo da forma do continente e hora do dia.

A troposfera é diretamente aquecida pela radiação solar, para uma menor extensão. A maior parte do calor é absorvido a partir do solo, que se aquece ao sol. A temperatura do ar diminui a partir do solo, em média, cerca de 6,5 °C por quilómetro de altitude. Este é o "gradiente de temperatura atmosférica vertical".
Especificamente, a temperatura diminui em média 10 °C por km de altitude sob condições adiabáticas secas (sem nuvens) e cerca de 6 °C por quilómetro de altitude em condições adiabáticas húmidas (nublado ou nevoeiro).
Na tropopausa, a temperatura é de aproximadamente -75 °C no Equador e -45 °C nos Polos. À medida que os gases quentes sobem e ar frio desce, eles são misturados na troposfera e isto cria o "tempo". Ao nível da camada de ozono na estratosfera, a temperatura começa a subir novamente com o aumento da altitude (inversão); que representa o limite de mistura.

Portanto, todos os processos que afetam o tempo ocorrem na troposfera. Aquecimento conduz a diferenças de temperatura e cria fluxos de vento, as nuvens são formadas pelo vapor de água existente, chuva desenvolve e limpa a troposfera a partir de gases e sólidos dissolvidos.

Camadas de temperatura na troposfera

A temperatura na troposfera diminui com a altitude.
Na verdade, o ar quente deveria aumentar. No entanto, isso não acontece - porquê? Uma vez que a densidade do ar diminui com a altitude, o ar nas camadas superiores é mais leve do que o ar mais quente das camadas inferiores, - que são mais densas, porque estão sob maior pressão de ar. Portanto, o ar quente não sobe - ou fá-lo mesmo assim? ;)
Por vezes, o ar quente sobe se é particularmente quente e torna-se mais leve. Em seguida, ele desloca o ar mais frio em cima, e sobe até que se tenha expandido e arrefecido tanto que o seu peso não é mais leve do que o do ar circundante. Este fenómeno ocorre principalmente nos primeiros três quilómetros, devido à influência do solo.