Geralmente, as pessoas se confundem e crêem que o efeito estufa tem relação com a camada de ozônio. Contudo, embora estejam relacionados à atmosfera, o efeito estufa e a camada de ozônio não são a mesma coisa.
O efeito estufa é um mecanismo atmosférico natural que mantém o planeta aquecido nos limites de temperatura necessários para a vida na Terra. Esse fenômeno atmosférico acompanha a vida do planeta desde o início da sua existência. Já a camada de ozônio é uma parte da atmosfera que protege a Terra dos raios ultravioleta (UV) emitidos pelo Sol, raios estes que podem trazer sérios danos aos seres vivos. Nos humanos, por exemplo, causam o câncer de pele.
Mas voltando ao efeito estufa, alguns gases que compõem a atmosfera funcionam como o vidro de uma estufa, que deixa passar a luz do sol para o seu interior, e aprisionam esse calor gerado dentro da "estufa". Esse calor mantém a Terra aquecida nos níveis que permitem a existência da vida.
Como funciona o efeito estufa
Se não houvesse a proteção do efeito estufa, os raios solares que aquecem a Terra seriam refletidos para o espaço sideral e o planeta perderia calor. A Terra apresentaria temperaturas médias abaixo de 10ºC negativos, pois não teria uma atmosfera espessa o suficiente para refletir o calor de volta para o planeta, gerando um ambiente não apropriado à vida. Planetas como Vênus e Marte, por exemplo, não possuem esse mecanismo e por isso podem atingir temperaturas elevadas durante o dia, acima de 200ºC, e muito reduzidas durante a noite, menos de 100ºC.
O efeito estufa ocorre quando uma parte da radiação solar refletida pela superfície terrestre é absorvida por determinados gases presentes na atmosfera, entre os quais merecem destaque: o gás carbônico ou dióxido de carbono (CO2), o metano ou gás natural (CH4) e o óxido nitroso (N2O). Como resultado desse processo, o efeito estufa impede que o calor emitido pelo Sol retorne ao espaço. Assim, o calor que a Terra recebe durante o dia mantém a temperatura elevada mesmo durante a noite.
Aumento das temperaturas
Ocorre que, a partir do século 19, com a queima de florestas tropicais e a utilização de combustíveis fósseis em indústrias, usinas termelétricas, automóveis, aviões, etc. grandes quantidades de gás carbônico (CO2) têm sido lançadas na atmosfera. A emissão desenfreada desse e de outros gases acentua a ação do efeito estufa, engrossando a camada protetora a ponto de não permitir que a radiação solar, depois de refletida na Terra, volte para o espaço, o que bloqueia o calor.
Como conseqüência direta desse processo, teremos a alteração do clima do planeta, com um aumento médio de, aproximadamente, 1ºC na temperatura da Terra. Em breve, as temperaturas médias poderão estar entre 1,4ºC e 5,8ºC mais altas, quando comparadas ao ano de 1990.
Conseqüências
O aquecimento poderá provocar o derretimento das calotas polares, resultando na elevação do nível dos mares, inundando cidades costeiras e afetando atividades como a agricultura e a pesca. Os países mais atingidos serão os mais pobres - justamente os que menos contribuem para o efeito estufa -, que não terão meios de contornar os prejuízos.
O efeito estufa tem causado preocupações em boa parte da comunidade científica, e representantes dos governos da maioria dos países têm se reunido para discutir o problema, cuja solução exige diminuição no lançamento dos gases na atmosfera.
Algumas conferências internacionais, para definir os meios de se concretizar essa diminuição, passaram a ser realizadas entre o final do século 20 e o início do século 21. Nelas foi discutida a elaboração de um texto definitivo para o Protocolo de Kyoto.
Protocolo de Kyoto
É um acordo internacional que foi estabelecido em 1997, em Kyoto, no Japão, e assinado por 84 países. Pelo documento, os países desenvolvidos se comprometeram a reduzir sua emissão de gases estufa e garantir um modelo de desenvolvimento limpo para os países em desenvolvimento.
O documento prevê que essa redução deve ser cumprida entre 2008 e 2012 - os países desenvolvidos precisam diminuir suas emissões de gases estufa, principalmente o dióxido de carbono, em 5,2% (quando comparadas aos níveis medidos em 1990).
A meta a ser cumprida não é a mesma para todas as nações: 8% para a União Européia (EU), 7% para os Estados Unidos (EUA) e 6% para o Japão. Países em desenvolvimento não têm meta.
Além da redução das emissões de gases, o Protocolo de Kyoto estabelece outras medidas, como o estímulo à substituição do uso dos derivados de petróleo pelos da energia elétrica e do gás natural.
Veja também
- Mudanças climáticas - Impacto do aquecimento global no Brasil
- Protocolo de Kyoto - Tratado tenta barrar aquecimento global
Muito se fala sobre a radiação que vem do Sol e seus perigos, mas exatamente o que é radiação solar? Em poucas palavras, a radiação solar é o fluxo de energia emitida pelo Sol e transmitida pelos fótons, as partículas portadoras da luz.
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O que é radiação solar
Podemos dizer, grosso modo, que a luz é um tipo de radiação solar, mas nem todo o espectro dessa energia é luz — a luz visível é apenas uma pequena parte desse fluxo. Existe também uma parte da radiação solar que não chega até a superfície terrestre, ou chega em quantidades bem pequenas. Por exemplo, a radiação ultravioleta, absorvida pela nossa atmosfera — e ainda bem, pois ela é altamente nociva para nós.
Se quisermos saber a respeito de todo o espectro da radiação solar, teremos que considerar também outros tipos de radiação emitidas em escalas ainda menores, como os raios gama. Em suma, a radiação solar, assim como de qualquer outra estrela, é formada por todos os tipos de energia transmitida pelos fótons.
Esses tipos de energia também são conhecidos como comprimentos de onda, porque os fótons, embora sejam partículas, também se comportam como ondas. Para saber qual é o tipo de radiação com a qual estamos lidando em determinada situação, basta medir o comprimento de sua onda.
Essa onda se forma no campo eletromagnético, por isso também é conhecida como espectro eletromagnético. Assim, sempre que estivermos falando de radiação — não apenas solar, mas qualquer uma — estamos falando de ondas eletromagnéticas e, ao mesmo tempo, de emissão de fótons.
Os tipos de radiação, em ordem de menor comprimento de onda para maior, são:
- Raios cósmicos
- Raios gama
- Raios X
- Ultravioleta
- Espectro visível
- Infravermelho
- Raios T
- Micro-onda
- Rádio
Os fótons são emitidos por outros objetos, além das estrelas. Basta aplicar um pouco de energia em um pedaço de metal, por exemplo, e ele se aquecerá, emitindo assim radiação infravermelha. Mas algumas delas são bem mais difíceis de produzir, como os raios gama, por exemplo.
Mas será que o Sol emite todos esses comprimentos de onda? Bem, depende. Por exemplo, o Sol produz raios gama como resultado do processo de fusão nuclear, mas eles são absorvidos ainda no interior da estrela. No processo, os fótons de alta energia (raios gama) são convertidos para fótons de baixa energia antes de chegar à superfície do Sol.
Por outro lado, o Sol mas emite raios gama durante os eventos de erupções solares, que ocorrem de tempos em tempos, principalmente durante os chamados picos de atividade solar. Outro tipo de radiação que o Sol também emite além das já mencionadas são as ondas de rádio, as maiores de todo o espectro eletromagnético.
Mas a maior parte da luz do Sol está nas faixas do infravermelho, da luz visível e ultravioleta. Os raios X, por sua vez, vêm apenas das partes mais quentes e ativas da nossa estrela, a corona. Portanto, quando se trata de radiação solar que podemos receber e medir aqui na Terra, resume-se às faixas entre o infravermelho e o ultravioleta. Para detectar e medir as demais, é preciso enviar sondas ao espaço.
O que é e como medir a incidência solar
A incidência solar é a radiação do Sol que incide sobre uma determinada área na superfície da Terra (radiação direta) ou a difusa, em toda a superfície terrestre. Há vários fatores que devem ser considerados, como o movimento de rotação e translação do planeta, a inclinação do eixo terrestre, cobertura de nuvens, entre outros.
Medir a radiação nesses dois contextos é importante para o estudo das influências das condições climáticas e atmosféricas, por exemplo. Para medir a incidência solar em um local ou região, usa-se pireliômetros, equipamento utilizado para medir a densidade de fluxo da radiação. Para medir a radiação incidente sobre uma superfície, usa-se piranômetros.
Existem muitos modelos de piranômetros, e eles são divididos em primeira (2% de precisão) e segunda classe (5% de precisão). Um desses modelos utiliza uma célula fotovoltaica de silício monocristalino para coletar medidas solarimétrias. Outro modelo mede a diferença de temperatura entre duas superfícies, uma pintada de preto e outra pintada de branco. A expansão das superfícies mostra o valor da energia incidente.
Já os pireliômetros medem a radiação direta, ou seja, a luz que atinge o instrumento, e não uma superfície. Eles têm uma pequena abertura ajustada para focar apenas o disco solar e a região circunsolar e seguem o movimento do Sol. São constantemente ajustados para focalizar melhor a região do sensor. Há ainda os heliógrafos, que registram a duração do brilho solar, focada por uma esfera de cristal de 10 cm de diâmetro.
Efeitos da radiação solar na atmosfera da Terra
Existe uma troca constante de energia solar entre a superfície, a atmosfera e o espaço, como porcentagens de radiação solar incidente. Na atmosfera, é absorvida em média 23% ou mais da radiação, especialmente pelo vapor de água e nuvens em altitudes mais baixas e pelo ozônio na estratosfera.
Na absorção pelo ozônio, que protege a superfície dos raios ultravioleta, a estratosfera ilumina e aquece, produzindo temperaturas máximas de −15 a 10 °C, a uma altitude de 50 km. Mais de 90% da faixa visível do espectro passa pela atmosfera para dar cores aos objetos que vemos na superfície.
A faixa visível, com comprimentos de onda entre 0,4 e 0,7 μm, pode também ser espalhada em vários graus por gotículas de nuvem, moléculas de ar e partículas de poeira. O resultado disso é a coloração do céu (azul durante o dia e alaranjada durante o pôr-do-sol). As gotículas das nuvens espalham os comprimentos de onda visíveis de maneira imparcial, por isso as nuvens geralmente parecem brancas.
Esses fenômenos que "tingem" o céu às vezes são impactados pelas mudanças climáticas, como aquelas causadas pelos incêndios nos Estados Unidos, em 2020, que resultaram em céus vermelhos em várias regiões do país. As emissões de poluentes na atmosfera também alteram o ciclo natural da troca de radiação entre a atmosfera e a superfície da Terra.
Parte da radiação solar é constantemente absorvida pela superfície terrestre — cerca de 46%. Mas isso depende muito da nebulosidade, tipo de superfície e elevação. Por exemplo, se houver nuvens persistentes, grande parte da radiação é espalhada de volta ao espaço e muito pouco chegará à superfície do planeta.
Por outro lado, a absorção constante de energia solar pela superfície da Terra é devolvida ao espaço na forma de calor, ou seja, radiação infravermelha — este comprimento de onda específico está geralmente associado ao aumento de temperatura de algum objeto — nos comprimentos de onda entre 5 e 100 μm. Essa radiação é absorvida pelas nuvens, dióxido de carbono e vapor de água.
Isso significa que a atmosfera impede que a superfície terrestre perca calor, principalmente quando há nuvens baixas, “obrigando” a superfície a absorver a parcela que ficou “presa” da radiação térmica. Sem isso, a superfície seria cerca de 30 °C mais fria. Mas essa troca de radiação entre Sol-atmosfera-superfície continua ocorrendo, em uma relação de causa e efeito e de compensações que nos proporciona as condições que conhecemos.
Fonte: CRESESB, Britannica, Astronomy