Teste 1

Question 1

Porque é que a temperatura da superfície terrestre é maior que a temperatura de emissão terrestre?

Answer 1

Porque temos uma atmosfera que é opaca à radiação infravermelha e quase transparente à radiação solar.

Logo, como a superfície terrestre emite radiação infravermelha, esta não passa pela atmosfera, aumentando assim a temperatura da superfície.

Question 2

Como é que se compara o albedo do oceano com o albedo dos glaciares ou da neve?

Answer 2

Os oceanos têm um albedo bastante reduzido, isto é, absorvem praticamente toda a radiação que recebem.

Ao passo que os glaciares ou a neve, têm um albedo bastante elevado, logo refletem praticamente toda a radiação que recebem.

Question 3

No espetro da radiação solar quais são as percentagens de cada uma das bandas da radiação que chegam à superfície terrestre?

Answer 3

A radiação que chega à superfície terrestre é composta por 9% de Ultravioleta, 49% Visível e 42% de Infravermelho.

Question 4

O que é a constante solar?

Answer 4

Quantifica a energia média recebida no topo da atmosfera, por metro quadrado, numa direção perpendicular aos raios solares, quando a Terra se encontra a uma distância média do Sol.

Question 5

O albedo representa que razão?

Answer 5

A razão entre a radiação refletida e a radiação incidente.

Ou seja, um albedo alto significa que para a mesma radiação incidente, há mais reflexão desta.

Question 6

Qual a expressão que nos dá a quantidade, em Watts, da energia que o Sol emite?

Answer 6

Q = E x Área

onde E = σTs^4

Question 7

Sucintamente o que nos diz a Lei de Stefan-Boltzmann?

Answer 7

Relaciona a energia emitida por metro quadrado com a temperatura da superfície:

E = σTs^4

Question 8

Em equilíbrio como deve ser comparada a energia absorvida com a energia emitida pela Terra?

Answer 8

Devem ser iguais.

Question 9

De onde vem o valor 255K para a temperatura efetiva da Terra?

Answer 9

Vem do equilibrio energético da Terra, isto é, em equilíbrio a Terra deve emitir a mesma quantidade de energia que recebe, logo, por essa lógica, deduzimos a temperatura efetiva da Terra, através das expressões para cada uma das energias.

Question 10

O que nos diz a Lei de Wien?

Answer 10

Relaciona o comprimento de onda de máxima emissão com a temperatura.

Isto é, o comprimento de onda de máxima emissão de energia diminui com a temperatura:

λmT = const.

Question 11

Analisando o espectro solar a que comprimento de onda corresponde à máxima intensidade?

A que cor corresponde?

Answer 11

λm = 0.6 μm

Isto é, localiza-se no visível, no laranja.

Question 12

Analisando o espectro terrestre de emissão, qual o comprimento de onda correspondente à máxima intensidade de emissão?

Answer 12

λm = 14 μm

Ou seja, está no infravermelho.

Question 13

Qual o gás responsável pela opacidade da atmosfera à radiação ultravioleta?

Answer 13

Seria o ozono.

Question 14

Qual será o principal gás responsável pela absorção da radiação infravermelha na atmosfera?

Answer 14

Seria o vapor de água.

Question 15

Por que tipo de moléculas é dominada a absorção de radiação na atmosfera?

Alguns exemplos de estas moléculas?

Answer 15

Por moléculas triatómicas, como o ozono (O3), pelo vapor de água e por dióxido de carbono.

Question 16

Porque é que as moléculas triatómicas são as indicadas para absorver radiação infravermelha na atmosfera?

Answer 16

Porque os seus modos rotacionais e de vibração são facilmente excitados pelos comprimentos de onda presentes no espectro infravermelho.

Question 17

Como se caracterizam as concentrações dos gases que absorvem radiação infravermelha, e que consequências tem isso?

Answer 17

Estes gases, como o dióxido de carbono, o vapor de água e o ozono, encontram-se em concentrações muito pequenas, mas muito importantes do ponto de vista da radiação terrestre.

Estes gases são designados como os gases com efeito de estufa.

Question 18

Porque razão é a atmosfera sensível a alterações feitas à sua composição pelo homem?

Answer 18

Qualquer alteração nas concentrações, já pequenas, dos gases com efeito de estufa, pode alterar o efeito que estes têm na temperatura da superfície terrestre.

Question 19

Que outros agentes absorvem radiação solar?

Answer 19

Os aerossóis e as nuvens.

Question 20

O que é a difusão de radiação?

Answer 20

É a alteração da direção de propagação da radiação, pelas moléculas de ar e aerossóis.

Question 21

Porque é que o céu é azul?

Answer 21

Porque a luz azul é difundida 4 vezes mais que a luz vermelha, assim o céu é azul porque a luz que vem do Sol é amarelada, e o azul foi todo retirado por difusão.

Question 22

Como se deduz a temperatura da superfície terrestre considerando o Modelo Simples do Efeito de Estufa?

Answer 22

1. Sabemos que a atmosfera emite, com temperatura, Ta, para o espaço. Que porventura, em equilibrio, é igual à energia que recebe.
2. A atmosfera emite para baixo da mesma maneira que emite para cima.
3. A superfície emite para cima, que é igual ao que absorve de cima. Por isso será a soma da energia que a atmosfera irradia para baixo com a energia que vem do Sol.
4. Logo Ts = 1.19 Te

Question 23

Fontes de Erro do modelo simples do efeito de estufa?

Answer 23

Aproximações feitas, nem toda a radiação solar incidente no topo da atmosfera chega à superfície, parte dela é absorvida pela atmosfera.

Parte da radiação emitida pela superfície não é captada pela atmosfera.

Question 24

Como se deduz a temperatura da superfície através do Modelo Melhorado do Efeito de Estufa?

Answer 24

1. No topo da atmosfera, a energia que entra é igual à que saiu, isto é, a que saíu, composta pela energia que a atmosfera já por si irradia para o espaço e por aquela energia que não é absorvida pela atmosfera, proveniente da superfície terrestre.
2. O que a atmosfera emite para o espaço é aquilo que já emitia mais aquela pequena percentagem de radiação da superfície que não é absorvida.
3. Como a quantidade de energia emitida para o espaço pela atmosfera é a mesma que esta emite para baixo, podemos igualar aquilo que é emitido pela superfície e absorvido pela atmosfera com aquilo que a atmosfera emite para cima e para baixo.
4. Dessa expressão deduzimos a temperatura da superfície.

Question 25

Quais são os casos particulares do efeito melhorado do efeito de estufa?

Answer 25

Quando o fator ε tende para 0, a temperatura efetiva da Terra é igual à temperatura da superfície, ou seja, não há efeito de estufa.

Quando o fator ε tende para 1, temos um efeito de estufa máximo.

Question 26

Que lei é usada para calculamos a temperatura da atmosfera?

Deduza a expressão para a temperatura da atmosfera.

Answer 26

Usamos a lei de Kirchoff, que nos diz que a energia emitida é igual à energia absorvida.

Como a radiação que a atmosfera absorve da superfície é igual à soma do que a atmosfera emite para cima e para baixo, que é exatamente a mesma energia, facilmente deduzimos a expressão.

Question 27

A atmosfera é sempre mais fria que a superfície?

Answer 27

SIIMM

Question 28

Descreva a estrutura vertical da atmosfera, referindo as mudanças de temperatura.

Answer 28

A primeira camada da atmosfera é a troposfera que está a 20 graus, depois a temperatura desce linearmente até encontrarmos a tropopausa.

Depois vem a estratosfera, onde a temperatura aumenta até aos 0 graus célcius até à estratopausa.

Depois vem a mesosfera, na qual a temperatura desce ainda mais que desceu na estratosfera até aos -80 graus até encontrar a mesopausa.

Depois da mesopausa, vem a termosfera, na qual a temperatura aumenta até sairmos da atmosfera.

Question 29

Como é a temperatura na termosfera?

Answer 29

É muito elevada e bastante variável.

Question 30

Em que espetro se dá a absorção de radiação na termosfera?

Answer 30

Há uma forte absorção da radiação ultravioleta na termosfera.

Question 31

Ao que se deve o aumento da temperatura com a altitude na estratosfera?

Answer 31

Deve-se à forte absorção de radiação solar pelo ozono, responsável pela absorção da radiação ultravioleta.

Question 32

Em que camada se localiza a maior parte do agente responsável pela absorção da radiação infravermelha, isto é, o vapor de água?

Answer 32

Localiza-se na Troposfera.

Question 33

Que implicações tem a equação de Clausius-Clapeyron?

Answer 33

A distribuição de um gás, neste caso, do vapor de água, diminuí exponencialmente com a diminuíção de temperatura, em altitude e latitude.

Question 34

O que aquece a troposfera?

Answer 34

Esta é aquecida, em parte, epla superfície, devido à absorção de radiação infravermelha pelo vapor de àgua e pelo dióxido de carbono, emitida pela superfície.

Question 35

O que aquece a estratosfera?

Answer 35

É a absorção de radiação solar pelo ozono.

Esta radiação solar é ultravioleta, maioritariamente absorvida pelo ozono.

Question 36

Porque é que o perfil da temperatura radiativa é diferente do realmente observado na atmosfera?

Answer 36

Porque há trocas de energia, na vertical, devido à convecção que não foram consideradas no perfil de equilíbrio radiativo.

Question 37

O que faz com que a troposfera esteja em equilíbrio radiativo, ao contrário da estratosfera?

Answer 37

Deve-se ao facto de que a troposfera é misturada pela convecção dos gases.

Question 38

Descreva o perfil vertical da atmosfera, baseado na sua composição…

Answer 38

A primeira camada é a homosfera, tem uma composição relativamente constante, formada por nitrogénio, oxigénio e argon. Esta tem um regime de escoamento turbulento.

Depois temos a turbopausa.

De seguida vem a heterosfera, onde se dá uma estratificação das moléculas de acordo com o seu peso. Ou seja, as mais densas ficam em baixo. Aqui o regime de escoamento é laminar.

Teoricamente a Ionosfera faz parte da heterosfera, esta é composta por iões de oxigénio, nitrogénio e até eletrões.

Question 39

Que influência tem a presença de electrões e iões na ionosfera, ou seja, na camada alta da atmosfera?

Answer 39

Afetam a propagação de ondas de rádio.

Question 40

Quais são as 3 camadas da Ionosfera e quais as suas propriedades?

Answer 40

A camada D, absorve as ondas rádio AM e desaparece à noite.

As camadas E e F refletem as ondas de rádio de volta à superfície da Terra.

Question 41

O que é o equilíbrio hidrostático?

Answer 41

É a relação entre a pressão e a densidade.

Question 42

De que variáveis depende a eq. de Clausius-Clapeyron?

Answer 42

De um A, de um Beta e da temperatura.

Question 43

Deduza a expressão para o equilíbrio hidrostático.

Answer 43

1. Massa de uma coluna de ar.
2. Força do gradiente de pressão, na vertical (pdA)
3. 2ª Lei de Newton, menos fg mais força do gradiente
4. Desenvolver e simplificar.

Question 44

Integrando a equação do equilíbrio hidrostático o que se obtém?

Answer 44

De um lado da equação, obtemos a massa por unidade de superfície acima do nível Z.

Isto é, a massa da atmosfera.

Question 45

Em equilíbrio hidrostático a pressão da atmosfera a uma altitude z é igual ao quê?

Answer 45

Ao peso da coluna de ar acima dessa altitude.

Question 46

Em que situações é que o equilíbrio hidrostático não é válida?

Answer 46

Quando temos outras forças a atuar verticalmente.

Tais como tornados ou convecções de ar.

Question 47

Dedução do factor de escala numa atmosfera isotérmica?

Answer 47

1. Partimos da equação do equilíbrio hidroestático e da equação de estado.
2. Eliminamos o ⍴.
3. Como H = RTo/g, simplificamos a expressão.

Question 48

O que acontece ao factor de escala H, numa atmosfera isotérmica, isto é uma atmosfera que tem sempre a mesma temperatura.

E o que representa esse fator?

Answer 48

Numa atmosfera isotérmica este factor é constante e representa a espessura que a atmosfera teria se a sua densidade fosse constante e se a pressão à superfície fosse igual à pressão real à superfície.

H = 7.31 km

Question 49

Dedução da equação hipsométrica?

Answer 49

1. Integramos o segundo passo da dedução do fator de escala a partir da equação do equilíbrio hidrostático.

Question 50

O que concluímos ao analisar a equação hipsométrica de uma atmosfera isotérmica?

Answer 50

Que a pressão diminui exponencialmente com a altitude.

Question 51

Se a partir da expressão hipsométrica substituirmos em p a equação de estado, o que podemos concluir?

Answer 51

Que a densidade também diminui exponencialmente com a altitude.

Question 52

Dada a expressão para o factor de escala H, o que acontece se o To aumentar?

Answer 52

O factor de escala aumenta.

Question 53

O que aconteceria ao factor de escala H se a aceleração da gravidade fosse maior?

Answer 53

O factor de escala seria menor, uma vez que a atmosfera seria atraída pelo planeta com maior intensidade.

Question 54

Como é que se define H para um gás que constitua a atmosfera?

Answer 54

Como R = Rg/m, onde m é a massa molecular do gás, basta substituir na equação do factor de escala.

Question 55

Como se compara o factor de escala dos gases mais pesados com os mais leves?

Answer 55

Como os gases pesados têm um factor de escala menor, ficam mais concentrados junto à superfície.

Já os gases mais leves, tem um fator de escala mais alto e não se aglomeram junto á superfície.