Parte 2 Sistema internacional de unidades Sistema solar, Sol e a Terra

Apresentação em tema: "Parte 2 Sistema internacional de unidades Sistema solar, Sol e a Terra"— Transcrição da apresentação:

1 Parte 2 Sistema internacional de unidades Sistema solar, Sol e a Terra
Radiação solar Radiação terrestre Efeito Estufa Temperatura de equilíbrio Parte 2

2 Sistema Internacional de Unidades
Esse sistema é conhecido como SI (iniciais de Sistema Internacional). XI Conferência Geral de Pesos e Medidas (realizada em Paris, 1960). Baseado no sistema MKS (metro-quilograma-segundo). Parte 2

3 Unidades Fundamentais do SI
Distância: metro (m) Massa: quilograma (kg), Tempo: segundo (s) Temperatura: Kelvin (K) Corrente elétrica: ampére (A) Número de partículas: mol (mol) Intensidade de luz: candela (cd) Ângulo: radiano (rad) Ângulo sólido: esferorradiano (sr). Parte 2

4 Padrões Internacionais
O metro padrão foi definido em 1983 como a distância percorrida pela luz no vácuo em um intervalo de tempo de 1/ de segundo. O quilograma é a massa de um cilindro padrão de platina-irídio guardado e polido mensalmente em Paris, França. Parte 2

5 Unidades derivadas Derivadas Fonte: Meteorology Today Parte 2

6 Unidades em Meteorologia
Fonte: Meteorology Today Parte 2

7 Unidades em Meteorologia
Parte 2 Fonte: Meteorology Today

8 Atmosfera Atmosfera é a camada de ar que envolve a Terra. Atmosfera vem do Grego “atmos(ατμός ) = vapor” mais do “sphaera(σφαίρα ) = invólucro”. Atmosfera significa “invólucro de vapor”. O ar da atmosfera é vital para a nossa existência. Com ausência de comida e água podemos sobreviver alguns dias, mas sem oxigênio sobreviveríamos apenas alguns minutos. Parte 2

9 Importância da atmosfera
Se não houvesse atmosfera na Terra não teríamos oceanos, lagos, nuvens ou por do sol avermelhado. Não haveria som ou a cor azul do céu. A Terra seria muito fria durante a noite e muito quente durante o dia (como a Lua). Mesmo sendo inodora e insípida e, na maior parte do tempo invisível, a atmosfera nos protege dos RAIOS ULTRA-VIOLETA (UV) e apresenta uma mistura de gases que permite a existência da vida no planeta Parte 2

10 Atmosfera é muito fina Espessura da atmosfera Fonte: NASA Parte 2

11 Sistema Solar O universo contém bilhões de galáxias, que por sua vez, contêm bilhões de estrelas. As estrelas são esferas constituídas de gases em temperaturas altíssimas, cuja energia provém da fusão nuclear onde hidrogênio é convertido em hélio e uma grande quantidade de energia é produzida. Parte 2

12 Sol O Sol é uma estrela de classe G, de grandeza média situada em uma das extremidades de Via Láctea.

13 Sistema Solar e Terra Orbitando o Sol temos 8 planetas, asteroides e cometas, compondo o sistema solar. Fonte: NASA Parte 2

14 Características do sistema solar
Fonte: Meteorology Today

15 Superfície de Vênus: temp +480oC
← Superfície de Titan, satélite de Saturno: temp: -180oC Superfície de Vênus: temp +480oC Parte 2

16 Superfície de Marte: temp. -5oC
Parte 2

17 Júpiter: Sua temperatura varia entre 35000oK no núcleo até -165oC nas camadas mais externas.
Zoom na atmosfera de Júpiter Parte 2

18 Europa, satélite de Júpiter:
Zoom de Europa Parte 2

19 Energia e Calor Energia é a capacidade de realizar trabalho de um corpo ou sistema. A energia de um sistema é medida em joules. 1 joule (J) = 1 Newton metro (N m) Calor é energia em movimento em um corpo ou sistema. O calor sempre flui de uma região de maior temperatura para uma de menor temperatura. E temperatura? Parte 2

20 Caloria Caloria (cal), definida como a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de 1 grama (g) de água, a 1 atmosfera (atm), de 15 °C até 16 °C. 1 cal = 4,1855 J. 1 atm = 1013,24 mb = 1013,24 hecto Pascal (hPa) Pressão atmosférica no nível médio do mar. Parte 2

21 Notação científica Parte 2

22 Sol e a Terra A Terra está cerca de 150 milhões de quilômetros (km) do Sol e, por isso, intercepta somente uma pequena fração da sua energia. Notação científica ou Parte 2

23 Radiação A energia se propaga através do espaço na forma de ondas eletromagnéticas. Esta forma de propagação de energia é chamada de radiação. A radiação proveniente do Sol é denominada de radiação solar. A radiação solar é a fonte de energia responsável pelos movimentos atmosféricos, ventos, determinando os padrões de tempo meteorológico e de clima. Parte 2

24 Papel da radiação solar
A radiação solar mantém a temperatura média da superfície da Terra em torno de 15oC (59 oF). A Terra experimenta um intervalo grande de variação de temperaturas Antártida –89 oC (-124 oF) em Vostok Deserto subtropical de 50oC (122ºF). Recorde foi em Tripoli, Libia: 58ºC! Recorde de variação em um mesmo dia: -5oC para 47oC Parte 2

25 Graus Celsius e Fahrenheit
Fahrenheit em Celsius Celsius em Kelvin Fonte: Meteorology Today Parte 2

26 Temperatura da superfície
Fonte: NASA Abril de 2003 Parte 2

27 Temperatura média T1, T2 ...TN são os valores de temperatura nas estações meteorológicas espalhadas no planeta. N = número de estações meteorológicas. Parte 2

28 Radiação Solar A radiação solar é definida como a quantidade de energia por unidade de área e unidade de tempo, ou fluxo de energia solar. O fluxo de energia que atinge a Terra é quase constante e igual a 1366 W m-2. Energia por unidade de tempo = joules (J) por segundo (s). J s-1= Watts (W). Parte 2

29 Fluxo de Energia A radiação solar é definida como a quantidade de energia por unidade de área e unidade de tempo, ou fluxo de energia solar. Unidade J.s-1.m-2 ou W.m-2 Parte 2

30 Exercício em classe Qual é o montante de energia que atinge a Terra em Watts por segundo, sendo o raio da Terra de ~ 6500 km. Parte 2

31 Instante inicial t = t 0 Energia  E Área A E( t 0) = 0 Parte 2

32 Instante final t = t 0 + t Energia  E Área A E( t 0 +  t) =  E
Parte 2

33 Fluxo de energia E = quantidade de energia t = intervalo de tempo
S = Fluxo de energia Parte 2

34 Variação Espacial do Fluxo de Energia Emitida pelo Sol
Fonte: Meteorology Today Sol Parte 2

35 Fluxo de energia através das áreas A1 e A2
Área A1 Área A2 Parte 2

36 Quantidade de energia (E) por intervalo de tempo (t)
Atravessa a área A1 Atravessa a área A2 Parte 2

37 Dado que quantidade de energia (E) por intervalo de tempo (t) é constante, então:
Parte 2

38 Se a quantidade de energia (E) por intervalo de tempo (t) não varia, então o fluxo de energia (S) diminui quando a área aumenta. Parte 2

39 Radiação solar incidente esfera que envolve o Sol
rs = raio da esfera que envolve a superfície do Sol. S0 = fluxo de radiação solar na superfície do Sol. Parte 2

40 Princípio de conservação de energia
A quantidade de energia, por unidade tempo, emitida pelo Sol e que passa através da esfera que envolva o Sol é igual a quantidade de energia, por unidade de tempo, que passa através de qualquer outra esfera que envolva o Sol. Parte 2

41 Área da esfera de raio r r A = 4r2 Parte 2

42 Aplicação do princípio da conservação de energia
Se não existe nenhum sorvedouro de energia no espaço entre a Terra e o Sol, então a quantidade total de energia (por unidade de tempo) que sai do sol através da sua superfície é igual a quantidade de energia (por unidade de tempo) que chega superfície que envolve o sol e intercepta a Terra: Parte 2

43 O fluxo de radiação solar diminui com o quadrado da distância ao Sol
S(r) = fluxo de radiação solar a uma distância r do Sol Parte 2

44 Exercício 1 Calcule o fluxo de radiação na superfície do Sol considerando o fluxo de radiação solar na Terra é igual a 1366 W m-2 e a distância Sol-Terra igual a 150 milhões de quilômetros. Parte 2

45 A intensidade da radiação solar chega na Terra
Observações: S = 1366 W m-2 d = distância Sol -Terra. r = raio da esfera com o Sol no centro e interceptando a Terra. Parte 2

46 Quantidade de energia solar interceptada pela Terra por unidade de tempo.
Parte 2

47 Taxa de variação temporal de energia solar na Terra

48 Taxa de variação temporal de energia solar em qualquer planeta
rs = raio da esfera que envolve a superfície do Sol. S0 = fluxo de radiação solar na superfície do Sol. r = raio da esfera com o Sol no centro e interceptando a planeta. rP = raio do planeta. Parte 2

49 Efeito da distância ao Sol na temperatura média da superfície do planeta
Fonte: Meteorology Today

50 Albedo Planetário Quanto maior o albedo de um planeta maior é a quantidade de energia refletida e menor a temperatura média do planeta. Parte 2

51 Albedo Fonte: Meteorology Today Parte 2

52 Albedo da Terra 30% da energia solar incidente sobre a Terra é refletida de volta para o espaço. 70% é absorvida. Parte 2

53 Energia solar absorvida pela Terra
Energia solar refletida pela Terra Parte 2

54 Temperatura da superfície da Terra é constante?
Observações indicam que a temperatura média da superfície da Terra tem permanecido relativamente constante nós últimos 1000 anos. Exceção: pequena Idade do Gelo entre os séculos XV e XVIII. Parte 2

55 Desvio de temperatura da superfície da Terra
Média anual Média 1961 a 1990 Parte 2

56 Evolução da temperatura da superfície nos últimos 1000 anos no Hemisfério Norte
Parte 2 Fonte: IPCC

57 Terra está em equilíbrio
A quantidade de energia solar absorvida é igual a quantidade de energia emitida na forma de radiação infravermelho. Fonte: Meteorology Today Parte 2

58 Equilíbrio Radiativo Absorvido Emitido Radiação Solar Infravermelho
T~5800K Emitido Infravermelho T~300K Parte 2

59 RIV é o fluxo de radiação infravermelha emitida pela Terra.
Radiação Terrestre RIV é o fluxo de radiação infravermelha emitida pela Terra. Parte 2

60 Igualando a radiação absorvida e emitida pela Terra
Parte 2

61 Estimativa da Radiação Terrestre
Parte 2

62 Emissão de Corpo Negro Considerando Terra emitindo como um corpo negro então o fluxo de radiação emitido pela Terra está relacionado com a temperatura da Terra através da seguinte expressão: Lei de Stefan-Boltzman. E é a emissão de corpo negro da Terra (W m-2). σ = 5,67 x 10-8 W m-2 K-4. T é a temperatura da Terra em Kelvin (+273K). Parte 2

63 Lei de Stefan-Boltzman
Permite estimar o fluxo de radiação emitido de corpo negro de qualquer objeto, incluindo-se a Terra e o Sol, a partir apenas da sua temperatura. Permite, também, estimar a temperatura equivalente de emissão de corpo negro que qualquer objeto, incluindo-se a Terra e o Sol. Parte 2

64 Emissão Solar de Corpo Negro
TSOL = 5800 K Exercício 1 Parte 2

65 Temperatura de Equilíbrio
Observado Parte 2

66 Efeito estufa causado pela atmosfera
Fonte: Meteorology Today Com atmosfera Sem atmosfera Parte 2

67 Efeito Estufa Aumento da temperatura da Terra produzido pela retenção de energia no sistema na atmosfera. Retenção é devida a presença de gases na atmosfera que permite a passagem da radiação solar e absorvem radiação infravermelho. Parte 2

68 Aquecimento Global Aumento da temperatura da superfície da Terra observada nos últimos 80 anos. ~ 0,6oC Este aumento está relacionado ao aumento na concentração de gases causadores do efeito estufa. Parte 2

69 Evolução temporal da temperatura da superfície nos últimos 140 anos
~ 0,6oC Fonte: ÌPCC ~ 80 anos Parte 2

70 Indicadores do efeito Antropogênico
Fonte: IPCC Revolução industrial Parte 2

71 Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas
Reconhecendo o problema da potencial mudança climática global, a Organização Meteorológica Mundial (OMM) e o Programa Ambiental das Nações Unidas (UNEP) estabeleteram o Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC) É aberto para todos os membros das ONU e da OMM. Relatório 2001: Anterior. Relatório 2007: Atual. Parte 2

72 Indicadores antropogênicos
Parte 2 Fonte: ÌPCC

73 Nivel do mar Parte 2 Fonte: ÌPCC

74 Exercício 2 Calcule a temperatura de equilíbrio do planeta Marte considerando: radiação solar na Terra é igual a 1366 W m-2 ; distância Sol-Terra igual a 150 milhões de quilômetros; Distância Sol-Marte igual a 228 milhões de quilômetros; Albedo de Marte igual a 0,17. Parte 2