“O AQUECIMENTO DA ATMOSFERA” Duração do Dia e as Estações Geometria Sol-Terra: Duração do Dia e as Estações

INTRODUÇÃO O SOL - principal fonte de energia da Terra - “radiação solar” - Na escala global: os movimentos atmosféricos (“circulação atmosférica”) é uma resposta direta das variações sazonais e latitudinais da radiação solar que atinge a superfície Controles básicos da quantidade de energia que atinge a superfície: - composição da atmosfera (tipo de “filtro”) - geometria orbital da TERRA ao redor do SOL: distância que a rad. solar tem que atravessar ângulo de incidência da rad. solar na superfície

GEOMETRIA ORBITAL “dois movimentos principais” (i) ROTAÇÃO: - a cada dia, a Terra gira ao redor de seu próprio “eixo” “eixo” : linha imaginária que atravessa a Terra entre os Polos Sul (S) e Norte (N) olhando do “lado de fora” da Terra, acima do PN, ela gira no sentido anti-horário (“ciclônico”, no HN) olhando do “lado de fora” da Terra, acima do PS, ela gira no sentido horário (“ciclônico”, no HS) a rotação é responsável pelo DIA-NOITE o “período” de rotação é de 24 horas responsável pelo “ciclo diurno”de aquecimento na maior parte da superfície terrestre

(ii) TRANSLAÇÃO ( ou revolução) ORBITA ELIPTICA (o SOL está em um dos focos da elipse) Período da orbita: 365,25 dias sobre um “plano eclíptico” mais próximo ao Sol em 3 de janeiro (periélio) mais longe em 3 de julho (afélio)

Orbita Elíptica Razão afélio/periélio: ~6% de variação na distância tem um efeito mínimo na variação sazonal das temperaturas importante em escalas de milhões de anos (“ciclos de Milankovich”)

(lei do inverso do quadrado) “CONSTANTE SOLAR” Conforme a distância do Sol aumenta, a intensidade da radiação diminui numa proporção inversa do quadrado da distancia (lei do inverso do quadrado) A CONSTANTE SOLAR é a quantidade de energia recebida por uma superfície perpendicular ao raio solar incidente na distancia media entre a Terra e o Sol, e tem o valor de 1367 W/m2.

As ESTAÇÕES A inclinação do eixo de rotação da Terra em relação ao plano eclíptico (23,5 graus) leva a Variações na posição (“altitude”) solar Variações na duração local do dia Altitude: ângulo do Sol acima do horizonte Zênite : ângulo do Sol a partir da vertical VERÃO : Sol no ângulo máximo do horizonte INVERNO : Sol no ângulo mínimo do horizonte

Quanto maior o espalhamento, menos intensa é a radiação. Variações na Altitude Solar : Influencia a quantidade de energia recebida na superfície da Terra de 2 formas: Intensidade (ou concentração) de energia Espalhamento do feixe é o aumento na área da superfície sobre a qual a radiação é distribuída em resposta ao decréscimo do ângulo solar. Quanto maior o espalhamento, menos intensa é a radiação. Em (a), a luz incidente é recebida em um angulo de 90°. Em (b), os raios atingem a superfície mais obliquamente e a energia é distribuída sobre uma área maior. O feixe de luz é mais efetivo se ele tiver um grande angulo de incidência

reduz a intensidade da radiação na superfície ii) Comprimento da trajetória atmosférica : O angulo do Sol determina a quantidade de atmosfera que os raios solares devem atravessar Trajetórias mais longas : podem ser até 15 vezes maiores que “rota direta” Implicam em : maiores chances de absorção, reflexão e espalhamento da radiação solar pela atmosfera O que : reduz a intensidade da radiação na superfície Durante o verão do Hemisfério Norte, a luz solar que atinge a superfície da Terra em latitudes mais ao norte passa por uma camada mais espessa da atmosfera do que a luz que atinge latitudes mais ao sul. A luz solar sofre atenuação tanto pela atmosfera limpa quanto pelas impurezas contidas nela. Quando os raios do Sol se tornam mais oblíquos esse efeito se torna mais pronunciado.

Variações na duração local do dia: efeito na acumulação local de energia Olhando para a Terra em um certo dia qualquer, somente alguns lugares em latitudes particulares receberão raios na vertical (90°) ao meio dia. Quando se move para o Norte ou para o Sul, os raios solares atingem a superfície em ângulos cada vez menores “que dia é este?”

Dias com Sol “a pino” em diversas latitudes

A posição variável do Sol ao longo do dia, conforme observado em latitudes médias do Hemisfério Norte

Duração do Dia Equinócios Solstícios

Variações na duração local do dia: O comprimento do dia depende da: Latitude Dia do ano

Causa das variações no comprimento do dia e das ESTAÇÕES O eixo de rotação da Terra não é perpendicular ao plano da eclíptica, e sim inclinado em um ângulo de 23.5° E, mais importante, sempre apontado para a mesma direção para a Estrela Polar (a Estrela do Norte) O Hemisfério Sul tem sua máxima inclinação na direção do sol em 21-22 de dezembro (solstício de verão). Seis meses depois, em 21-22 de junho o Hemisfério Sul tem sua mínima disponibilidade de radiação solar (solstício de inverno). Entre esses dois solstícios estão o equinócio do outono (~21 do março) e o equinócio da primavera (~21 de setembro) Nos equinócios, TODOS os lugares da Terra tem dia e noite de 12 horas e ambos hemisférios recebem igual quantidade de energia

Estação astronômica versus Estação Atmosférica ATENÇÃO: O início e término das “estações atmosféricas” não coincidem com o inicio e término das “estações astronômicas”

Terra do Sol da Meia Noite Foto com uma série de exposições do Sol, tiradas antes, durante e depois do meio dia na parte norte do Alasca, durante em um dia de Julho