Nosso planeta em movimento: A temperatura na Terra e o "efeito estufa"

A fina camada gasosa que forma a nossa atmosfera isola a Terra de temperaturas extremas. Ela mantém o calor dentro da atmosfera e também bloqueia a passagem da maior parte da radiação ultravioleta proveniente do Sol, impedindo-a de atingir a superfície terrestre.

A temperatura mais fria até hoje registrada na Terra foi obtida pela sonda Vostok em julho de 1983, no continente Antártico, -88o Celsius. Já a mais quente até hoje registrada na Terra foi obtida na Líbia, continente africano, em setembro de 1922, 58o Celsius.

Podemos então dizer que as temperaturas na Terra variam no intervalo entre -88o Celsius e 58o Celsius, o que equivale a um intervalo entre 185 K e 311 K, respectivamente.

A pequena quantidade de dióxido de carbono que existe permanentemente na atmosfera terrestre é extremamente importante para a manutenção da temperatura na superfície do nosso planeta via efeito estufa.

A atmosfera da Terra permite que uma parte da radiação infravermelha incidente sobre a superfície do planeta escape de volta para o espaço. No entanto, parte desta radiação é refletida pelas camadas inferiores da atmosfera de volta para a superfície do planeta. Ocorre então o efeito estufa, que aprisiona calor nessa atmosfera.

O efeito estufa eleva a temperatura da superfície da Terra cerca de 35o C acima do que ela teria se ele não existisse. Assim, graça ao efeito estufa a temperatura da Terra vai de um frígido -21o C para um confortável + 14o C. 

Sabemos que sem o efeito estufa os oceanos congelariam e a vida na Terra, tal como a conhecemos, seria impossível.

A atmosfera do nosso planeta é dividida verticalmente em quatro camadas. Essa divisão

baseia-se na temperatura encontrada nelas. 

Deslocando-nos da superfície da Terra para cima, vemos que as camadas atmosféricas se dividem da seguinte forma: 

• Troposfera (com a sua tropopausa) 
• Estratosfera (com a sua estratopausa) 
• Mesosfera (com a sua mesopausa) 
• Termosfera 

A troposfera e a tropopausa são conhecidas como atmosfera inferior. 

As regiões da estratosfera e mesosfera, juntamente com a estratopausa e a mesopausa, são chamadas de atmosfera média. 

A região da termosfera, ou seja a região da atmosfera que está acima da mesopausa, é chamada de atmosfera superior. 

Vejamos separadamente as propriedades de cada uma das regiões em que dividimos a atmosfera terrestre:

Troposfera 

A troposfera é a região mais baixa da atmosfera da Terra (ou da atmosfera de qualquer planeta). 

O nome troposfera provém da palavra grega tropos que significa "rodar", "misturar". Ela é a parte mais densa da nossa atmosfera e todos os processos físicos que determinam o clima da Terra e a formação de nuvens ocorrem nessa região. 

Algumas das características da troposfera: 

• Ela se estende da superfície da Terra, seja ela sólida ou líquida, até uma altitude média de cerca de 12 quilômetros. No entanto, a troposfera não possui sempre a mesma altura. Próximo aos pólos ela alcança apenas cerca de 7 quilômetros de altura enquanto que no equador ela chega a 17 quilômetros.
• As dimensões da troposfera também variam devido a condições climáticas.
• A pressão varia de 1000 a 200 milibar.

• A temperatura geralmente diminui com o aumento da altitude até alcançarmos a tropopausa que é o topo da troposfera.
• A média da temperatura próxima à superfície é de cerca de 15o C mas chega a valores tão baixos quanto -57o C na tropopausa.
• A troposfera termina no ponto onde a temperatura quase não varia ou não varia mais com o aumento da altitude. Essa área, conhecida como tropopausa marca a transição da troposfera para a estratosfera.
• A concentração de umidade diminui com a altitude até chegar à tropopausa.
• O ar é muito mais seco acima da tropopausa, na estratosfera.
• O calor do Sol que aquece a superfície da Terra é transportado para cima na sua maior parte por convecção e é misturado por correntes ascendentes e descendentes.
• A troposfera é formada por cerca de 70% de N2 e 21% de O2.
• A densidade de moléculas é cada vez mais baixa à medida que vamos para maiores altitudes. Essa é a razão pela qual não conseguimos sobreviver nas regiões mais altas da troposfera pois ali não existe suficiente O2 para o nosso organismo.

Estratosfera 

A estratosfera começa logo acima da troposfera e possui as seguintes características: 

• Ela se estende da parte superior da troposfera, a cerca de 17 quilômetros de altitude, até atingir 50 quilômetros de altitude. 
• Comparada com a troposfera a estratosfera é seca e menos densa. Ela se caracteriza pela quase ausência de nuvens. Somente as nuvens mais altas, os cirrus, cirroestratus e cirrocumulos, estão na estratosfera inferior. 
• A temperatura na estratosfera aumenta gradualmente com a altitude até atingir -3o C. Isso ocorre devido à absorção da radiação ultravioleta proveniente do Sol. 
• A camada de ozônio, que absorve e espalha uma grande quantidade da radiação ultravioleta proveniente do Sol, está localizada na estratosfera. Ela impede que essa radiação atinja a superfície da Terra. Assim, o ozônio, um isótopo do oxigênio, é crucial para a sobrevivência dos seres vivos na Terra. 
• 99% daquilo que chamamos de "ar" está localizado na troposfera e na estratosfera. 
• A estratopausa é a região que separa a estratosfera da camada seguinte, a mesosfera.

Mesosfera 

A mesosfera começa logo acima da estratosfera, a cerca de 17 quilômetros de altitude, e se estende até 85 quilômetros de altitude, início da chamada ionosfera. A mesosfera possui as seguintes características: 

• Na mesofera a temperatura outra vez diminui, rapidamente, à medida que nos deslocamos para altitudes cada vez maiores. Ela chega a atingir valores tão baixos quanto -93o C. 
• Os elementos químicos existentes nessa região estão em estados excitados uma vez que eles absorvem diretamente a energia proveniente do Sol. 
• A mesopausa separa a mesosfera da camada seguinte, a termosfera. 

Termosfera 

A termosfera começa logo acima da mesosfera e se estende até a altitude de 600 quilômetros, que consideramos ser o espaço exterior. Ela possui as seguintes propriedades: 

• Na termosfera a temperatura aumenta novamente à medida que vamos para altitudes cada vez maiores. As temperaturas nessa região podem ser tão altas quanto 1727o C. Isso ocorre devido à energia incidente do Sol. 
• As reações químicas ocorrem muito mais rapidamente do que na superfície da Terra. 
• A termosfera inclui a exosfera e parte da ionosfera. Abaixo mostramos resumidamente as dimensões de cada camada atmosférica e qual o comportamento da temperatura em cada uma delas.