122. Camadas quentes

29Porque é o céu azul, as diferentes camadas da atmosfera e porque quanto mais alto se está mais frio fica até aos 12 quilómetros em que a temperatura sobe!

   Este é o planeta Terra, lar de perto de 7 mil milhões e 620 milhões de seres humanos. A sua aparência azulada apesar da sua essência rochosa distinguem-na dos outros 7 planetas do sistema solar. Um dos contributos para esta coloração é ter 71% da sua  superfície coberta por água (ainda que seja essencialmente seco, com apenas 1% da sua massa total constituído por água. Como referido no artigo Continente de Vénus, é como ter uma gota de água colocada numa garrafa de 1 litro cheia de terra e areia). Outro contributo para essa aparência é a sua atmosfera, que dispersa e torna mais presentes as radiações eletromagéticas com menor comprimento de onda (azul). Falou-se nas radiações eletromagnéticas no artigo Pipocas nucleares e no nome das cores em Português no artigo Palavras coloridas.

   É essa dispersão que leva à cor azul do céu durante o dia, já que luz do sol que atinge a atmosfera é dispersa em todas as direções Quando o ângulo que o Sol faz com o solo é elevado, o azul a que mais se dispersa e chega aos nossos olhos. É também por isso que o Sol e a Lua (de que se falou no artigo Cabeça na Lua) parecem vermelhos quando «nascem» e se «põem», já que o ângulo de incidência é baixo e são as radiações que menos se dispersam que nos chegam aos olhos.

   O volume total de atmosfera no planeta é cerca de 5×1015 toneladas (5,1480×1018 kg), espalhada por várias camadas com diferentes densidades, começando no nível do solo até aos 100 quilómetros de altitude (Linha de Kármán). Quanto mais próximo do solo mais densa é essa camada atmosférica. Há diferentes camadas, desde a Troposfera (até aos 12 km); Estratosfera (até aos 50 km); Mesosfera (até aos 85 km) e a Termosfera (onde se situa o limite da atmosfera na Linha de Kármán a 100 km de altura). O cume do Monte Evereste está a 8,848 km de altura, os aviões de passageiros circulam a entre 10 km e 13 km de altura, os balões atmosféricos  a 30,4 km de altura e as auroras formam-se no limite exterior da atmosfera, na Linha de Kármán. Entre a Troposfera e a Mesosfera situa-se a Estratosfera e as nuvens formam-se na transição da Troposfera e a Estratosfera.

   Essa divisão da atmosfera em diferentes camadas relaciona-se com a densidade do ar e a sua temperatura. A temperatura diminui gradualmente com a altitude até cerca dos 11 km de altura, na Estratosfera onde a temperatura estabiliza por volta dos -60º C. Depois aumenta a partir dos 20 km até aos 0º C devido à camada de ozono que se forma nesta região onde oxigénio molecular (O₂) se torna em ozono (O₃) devido à significativa presença de raios ultra-violetas. A temperatura, de que se falou no artigo Temperatura invertida, é a energia das moléculas que chocam com a pele ou com o líquido do termómetro. Quanto mais energia tiverem as moléculas mais agitadas estão e mais vezes chocam entre si e com a pele ou o termómetro. Então só há temperatura onde há algo que se agita. Quanto menos moléculas existirem menos colisões há e logo menos trocas de energia e menos calor, por muito que essas poucas estejam agitadas.

   Na camada de atmosfera em que vivemos, a Troposfera, quanto mais alto subimos mais baixa é a temperatura, apesar da maior proximidade ao sol. Razões para esse decréscimo da temperatura incluem o ar estar mais rarefeito devido à gravidade. Ao nível do mar a distância média entre duas moléculas é cerca de 8 milionésimos de centímetro, 8 x 10-8 m (80 nanómetros). Assim que uma molécula se agita, essa energia é trocada com todas as moléculas que estão à sua volta. O calor é facilmente transportado. Quando as moléculas de ar são atingidas pela radiação infra-vermelha (calor) oriunda do Sol recebem a sua energia e ficam agitadas. Essa agitação é o calor que sentimos num dia de Sol. Mas a mais de 80 quilómetros de altura as moléculas estão separadas por quilómetros de distância. Por muito que se agitem, não têm vizinhos e por isso o calor não é facilmente transportado. Nessas condições, por cada quilómetro que se sobe, a temperatura desce cerca de 1,6º C.

   A maior proximidade do Sol é demasiado pequena comparado com a distância da Terra ao Sol para ter qualquer efeito. A distância média ao Sol é 150 milhões de quilómetros. Subir 1 quilómetro é irrelevante em comparação com tão grande distância. Em termos comparativos: como Ponta Delgada está a cerca de 1500 quilómetros de Lisboa isto é o mesmo que andarmos 1 centímetro de Lisboa em direcção a uma fogueira acesa em Ponta Delgada e esperamos sentir um aumento de temperatura (no Brasil, é como estar no Rio de Janeiro, andar 1 centímetro em direção a Palmas e esperar um aumento de temperatura).

   No Espaço à volta do Sol, não há moléculas para serem agitadas. Mas a quantidade de partículas presentes é imensa. A gama de radiações que o Sol emite (como infra-vermelhos ou ultra-violeta ou visível) é muito grande. Apesar de não haver moléculas de ar, as radiações atingem o espaço à sua volta. E esse aquece imenso devido às radiações. Há poucas moléculas acima dos 80 quilómetros mas as naves espaciais precisam de um escudo térmico quando entram na atmosfera terrestre vindas do espaço, ficam muito quentes e podem até explodir com o calor. Mas a velocidade a que a nave entra é tão grande que choca com muitas moléculas que, apesar de serem poucas, àquela velocidade choca com muitas. Se o ângulo de entrada na atmosfera for pequeno (desce muito a pique) apanha tantas moléculas de ar rarefeito que aquece e não há escudo que lhe valha. Se o ângulo de entrada na atmosfera for grande (desce mais na horizontal) acaba por fazer ricochete nessas poucas moléculas de ar e ressalta de volta para o espaço.

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