O que acontece com a temperatura da atmosfera e à medida que a altitude aumenta?

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%.

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Camadas de temperatura na troposfera
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O que acontece com a temperatura da atmosfera a medida em que a altitude aumenta?
Por que algumas regiões da atmosfera a temperatura aumenta e diminui?
Quando aumenta a altitude aumenta a temperatura?
Por que a medida que a altitude aumenta diminui a pressão e a temperatura?

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.

Porque o Sol aquece muito pouco o ar. Um grande percentual do calor emitido por nosso astro é absorvido pela parte sólida da Terra antes de ser repassado para a atmosfera. Como o ar é um mau condutor de calor, a temperatura vai caindo conforme nos afastamos do nível do mar – em média, fica 6,4 ºC mais frio a cada mil metros de subida. Essa regra vale independentemente de os lugares altos estarem mais próximos do Sol. Afinal, mesmo os 8 850 metros do monte Everest, o ponto mais alto do planeta, são insignificantes em relação aos 150 milhões de quilômetros que separam a Terra do Sol. “A única diferença importante é que nas montanhas as variações de temperatura costumam ser menores que nas baixas altitudes.

Isso ocorre porque o ar elevado recebe menos calor durante o dia e, portanto, não se resfria tanto durante a noite”, afirma o meteorologista Marcelo Seluchi, do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe), em São José dos Campos (SP). Outro aspecto interessante é que a regra do “quando mais alto, mais frio” vale apenas para a parte inferior da atmosfera, chamada de troposfera. “Na camada seguinte, a estratosfera, que se estende dos 15 aos 50 quilômetros de altitude, a composição gasosa é diferente. Isso faz com que a temperatura se eleve com a subida”, diz outro meteorologista, Ricardo de Camargo, da USP.

Aquecimento superficial
Como o ar absorve pouco calor, é o solo que esquenta a atmosferaENERGIA DIVIDIDAA temperatura diminui com a altitude porque o aquecimento se dá a partir da superfície terrestre. É que do total de energia que chega do Sol, apenas 19% são retidos pelo ar; 34% acabam refletidos de volta. São os 47% restantes, retidos pela parte sólida do planeta, que passam calor à atmosfera

OSCILAÇÃO BRUSCA

Ao nível do mar, o ar aquece rápido durante o dia e esfria bastante durante a noite. Isso faz com que as diferenças de temperatura sejam maiores em baixas altitudes que em lugares altos. Em desertos, a variação chega aos 40 ºC

REGRA INVERSA

A partir dos 15 quilômetros de distância da superfície, começa uma nova camada da atmosfera, a estratosfera, onde a temperatura segue um padrão diferente. Por lá, quando maior a altura, mais quente fica

FRIO CONSTANTE

Nas partes mais altas da atmosfera, o calor transmitido pela superfície para o ar chega em menor intensidade, e a temperatura não oscila tanto. No topo de montanhas elevadas, a mudança térmica não ultrapassa 1 ºC

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Ambiente
AQUECIMENTO
AR
atmosfera
Clima
Espaço Sideral
Sol

Por que a temperatura diminui com a altitude?

Um grande percentual do calor emitido por nosso astro é absorvido pela parte sólida da Terra antes de ser repassado para a atmosfera.

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O que acontece com a temperatura da atmosfera a medida em que a altitude aumenta?

À medida que a altitude aumenta, a temperatura nessa camada apresenta queda (reduz cerca de 6,5º C) e varia verticalmente. É nessa camada que ocorrem quase todos os fenômenos meteorológicos, porque nela se encontra quase todo o vapor d'água da atmosfera.

Por que algumas regiões da atmosfera a temperatura aumenta e diminui?

A energia solar que reflete na superfície terrestre em direção ao espaço é absorvida pelos gases do efeito estufa e reemitida em todas as direções. Ela passa então a aquecer tanto zonas mais baixas da atmosfera quanto a superfície terrestre.

Quando aumenta a altitude aumenta a temperatura?

De fato a temperatura na camada mais baixa da atmosfera (troposfera), até 11km de altitude, tem a sua temperatura decrescendo em média 6,5°C quando a altitude aumenta em 1km.

Por que a medida que a altitude aumenta diminui a pressão e a temperatura?

Por causa da força da gravidade, a maior parte do ar concentra-se nas áreas mais baixas do relevo e exerce maior pressão nessas áreas, enquanto as zonas de maior altitude possuem um ar mais rarefeito e com menor pressão.