Terra: fatos sobre o nosso planeta

Por Adam Mann - Colaborador da Live Science November 01, 2019 Referência

Artigo de referência: Fatos básicos sobre o planeta Terra.

 

Terra do espaço.

(Imagem: © NASA / JPL)

 

A Terra é nosso lar, o único lugar no universo onde sabemos com certeza que a vida existe. A Terra se formou há pouco mais de 4,5 bilhões de anos, a partir de uma nuvem rodopiante de gás e poeira que deu origem a todo o nosso sistema solar, incluindo a nossa estrela, o sol. De acordo com as melhores teorias dos cientistas, esse gás e poeira entraram em colapso em um disco , com diferentes partes do disco coalescendo em cada um dos planetas do nosso sistema solar.

Onde fica a Terra?

Nosso planeta fica em um pequeno canto da Via Láctea, a 25.000 anos-luz do centro galáctico e a 25.000 anos-luz da borda, de acordo com o Universe Today .  

Nosso sistema solar está situado em um braço menor chamado de Orion-Cygnus, que se ramifica do braço de Sagitário, um dos dois principais braços espirais da galáxia.
 

A circunferência da Terra é de 40.905 quilômetros, o que o torna o maior planeta rochoso do sistema solar. Nosso planeta orbita a 93 milhões de milhas (150.000 km) de distância do sol, proporcionando a temperatura certa para água líquida persistente na superfície, o único corpo conhecido a fazê-lo.

De que é feita a Terra?

Várias formas de relevo enormes conhecidas como continentes existem em vários lugares na superfície da Terra.  

O maior continente, às vezes conhecido como Afro-Eurásia (embora mais comumente dividido na África, Europa e Ásia), tem uma área total de 84.950.000 km2 (32.800.000 milhas quadradas), de acordo com a Enciclopédia da Geografia Mundial .  

As Américas do Norte e do Sul juntas compreendem 16.428.000 milhas quadrados (42 milhões de quilômetros quadrados), enquanto o continente congelado da Antártica tem 1440 milhões de quilômetros quadrados (14 milhões de quilômetros quadrados) e a área da Austrália é de 7.670.000 milhas quadradas (7.656.127 quilômetros quadrados).

 

Os processos abaixo da crosta terrestre fazem com que esses continentes se movam ao longo de períodos geológicos. Os geólogos descobriram continentes subterrâneos enterrados nas profundezas da superfície e, embora ninguém saiba exatamente como ou quando se formaram, eles podem ser tão antigos quanto a própria Terra.

 

A crosta terrestre é uma fina camada que se estende, em média, cerca de 30 km abaixo de nossos pés, contendo principalmente rochas silicáticas e basálticas, de acordo com o US Geological Survey .  

O manto é a próxima camada abaixo, estendendo-se a cerca de 2.900 km abaixo da superfície da Terra. Um equívoco comum é que toda a rocha do manto é derretida em magma ; de fato, a maioria está em uma forma altamente viscosa que é tão espessa que leva milhões de anos para que seu movimento se torne aparente.  

No centro da Terra, encontra-se um núcleo de níquel-ferro líquido no exterior, até 2.260 km, mas esmagado por pressões incríveis em uma forma sólida nas profundidades mais baixas.

Atmosfera da Terra

A atmosfera do nosso planeta é 78% de nitrogênio, com 20% de oxigênio adicional, 0,9% de argônio e 0,04% de dióxido de carbono, além de vestígios de outros gases, de acordo com a NASA .  

A maioria das atividades humanas ocorre na camada atmosférica mais baixa , a troposfera, que se estende de 8 a 14,5 km acima de nossas cabeças. Acima disso, está a estratosfera, onde nuvens e balões meteorológicos voam, chegando a 50 km de altura. Isso é seguido pela mesosfera, que se estende até 85 quilômetros de altura (é onde os meteoros queimam) e a termosfera, que se estende até o espaço, com pelo menos 600 km de altura.

 

A atividade humana está afetando muito o clima e o clima na atmosfera da Terra. Ao adicionar excesso de dióxido de carbono, que retém a radiação infravermelha do sol, a indústria humana está aquecendo nosso planeta através do aquecimento global , levando a alterações em larga escala. Isso inclui um aumento nas temperaturas médias em torno de 1,3 graus Celsius. Setembro de 2019 teve algumas das temperaturas mais quentes registradas em todo o mundo.

A superfície da Terra

A Terra é inclinada em seu eixo em 23,4 graus, o que significa que a luz solar cai desigualmente na superfície do planeta ao longo do ano, criando variações sazonais na maior parte do planeta. Porém, regiões diferentes experimentam variações diferentes da luz solar e, portanto, a superfície da Terra é frequentemente dividida em três grandes zonas climáticas: as regiões polares no Ártico e Antártico, que começam acima ou abaixo de 66 graus de latitude norte ou sul; as zonas temperadas médias, entre 23 e 66 graus de latitude norte ou sul; e as regiões tropicais, entre o Trópico de Câncer, a 23 graus de latitude norte, e o Trópico de Capricórnio, a 23 graus de latitude sul, de acordo com a Administração Nacional Oceânica e Atmosférica .

 

O ponto mais alto acima do nível do mar é o pico do Monte Everest . a 29.029 pés (8.848 metros).  

Uma fenda em forma de crescente no fundo do Oceano Pacífico ocidental, conhecida como Fossa das Marianas, é o ponto mais profundo do nosso planeta, estendendo-se a 10.984 m (36.037 pés).

 

O Nilo é o rio mais longo do mundo, serpenteando por 4.258 milhas (6.853 km) pelo nordeste da África. O Lago Baikal, na Rússia, é o maior e mais profundo lago de água doce, contendo 5.521 milhas cúbicas de água (23.013 km cúbicos) - um volume aproximadamente equivalente ao de todos os cinco Grandes Lagos da América do Norte juntos.

Vida na Terra

Talvez a coisa mais impressionante sobre a Terra, e a característica que até agora a torna única em todo o cosmos conhecido, seja a presença de organismos vivos.  

Algumas das evidências mais antigas da vida microbiana sugerem que ela já estava disseminada em nosso planeta há 3,95 bilhões de anos . Exatamente como essas criaturas microscópicas surgiram permanece um mistério, embora os especialistas tenham proposto muitas teorias .

 

Os cientistas estimam que existam até 1 trilhão de espécies em nosso planeta, ocupando nichos que se estendem da atmosfera superior até profundamente abaixo da superfície rochosa . Biosferas bizarras e complexas existem ao redor de fontes hidrotermais no fundo do oceano e em quase todas as rochas e fendas já exploradas. Se isso significa que os organismos existem na abundância de mundos em nosso sistema solar ou além disso permanece uma questão em aberto, embora a diversidade de vida na Terra tenha dado aos cientistas esperanças de que a vida possa existir em ambientes extremos em todo o universo.

Recursos adicionais:

• 7 maneiras de provar que a Terra é redonda (sem lançar um satélite)
• 50 fatos interessantes sobre a Terra
• Fotos: Vistas artísticas da Terra de cima

As camadas protetoras do céu

22 de fevereiro de 2016

Peter Moon | Agência FAPESP – A camada de ozônio da estratosfera, que se estende de 10 a 50 quilômetros (km) de altitude, bloqueia os raios ultravioleta nocivos à saúde. Mas o que muitos desconhecem é que a camada de ozônio é apenas uma das barreiras que a Terra dispõe contra as diversas radiações solares.

“A camada de ozônio é a última barreira aos raios ultravioleta. E nem é a principal. A maioria dos raios ultravioleta e ultravioleta extremo, além do fluxo de raios X emitido pelo Sol, é absorvida na ionosfera. A ionosfera é o nosso principal escudo às radiações ionizantes provenientes do Sol”, disse o físico Paulo Roberto Fagundes, da Universidade do Vale do Paraíba (Univap), em São José dos Campos. A ionosfera se estende entre 70 e 1.500 km de altitude, já na fronteira com o espaço sideral.
Apesar de a ionosfera ser o principal manto protetor da Terra, suas propriedades e a sua possível relação com o clima e com o meio ambiente só recentemente começaram a ser estudadas e compreendidas.
“No fundo, estamos tentando entender melhor a atmosfera, que é o meio ambiente do planeta”, disse Fagundes, coordenador do Projeto Temático “Estudo da variabilidade dia a dia da mesosfera, termosfera e ionosfera em baixas latitudes e região equatorial, durante o ciclo solar 24”, financiado pela FAPESP.

O objetivo do projeto é estudar a variação diária da dinâmica da alta atmosfera (mesosfera e termosfera) e da eletrodinâmica da ionosfera em baixas latitudes e na região equatorial, utilizando uma rede de observatórios no setor brasileiro, dados complementares de outros setores e dados de satélite.
Um dos resultados do Temático é o artigo Ionospheric response to the 2009 sudden stratospheric warming over the equatorial, low, and middle latitudes in the South American sector, publicado no Journal of Geophysical Research: Space Physics.

De acordo com Fagundes, o artigo deriva de um esforço internacional para entender o acoplamento vertical e longitudinal entre as várias camadas da atmosfera/ionosfera sobre as Américas e é fruto de uma colaboração entre a Univap, o Massachusetts Institute of Technology (MIT, Estados Unidos), o Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (Itália) e a Universidad Nacional de La Plata (Argentina).

Fotoionização

A alta atmosfera é formada por gás muito rarefeito, sendo os principais o oxigênio (O), o oxigênio molecular (O2) e o nitrogênio molecular (N2). As moléculas O, O2 e N2 são banhadas pelo fluxo de radiações solares, composto dos energéticos raios ultravioleta, ultravioleta extremo e raios X.

Ao entrar em contato com essas radiações, as moléculas e átomos absorvem sua energia, em um processo conhecido como fotoionização. Ao fazê-lo, as moléculas ou átomos perdem um ou mais elétrons e são criados íons (de carga positiva) e elétrons (de carga negativa). Daí vem o nome ionosfera: a região da atmosfera onde existem elétrons e íons livres.
É justamente essa capacidade de as moléculas e átomos ionizarem ao absorver as radiações mais energéticas que impede que as radiações atinjam a superfície terrestre.
A totalidade dos raios X é barrada na ionosfera, assim como a maioria dos raios ultravioleta e ultravioleta extremo. Os que conseguem escapar da ionosfera podem ou não ser barrados pela camada de ozônio, dependendo da concentração e espessura da camada de ozônio – daí o risco promovido pelo aumento no buraco da camada de ozônio sobre a Antártica. Onde há o buraco, os raios UV atingem a superfície em quantidades muito perigosas.

O fluxo de radiação solar que atinge a Terra não é constante. Ele altera de intensidade em função do ciclo solar, ou seja, do nível da atividade do Sol, que varia em intervalos de 11 anos. Em períodos de atividade solar mínima, a intensidade das radiações solares (ultravioleta, ultravioleta extremo e raios X) na ionosfera diminui, fazendo com que uma quantidade menor de átomos e moléculas ionizem.
De outra forma, quando a atividade solar está em seu máximo, o fluxo de radiação eleva e aumenta a quantidade de material ionizado. “O último mínimo solar ocorreu entre 2006 e 2012 e teve um comportamento atípico. Foi prolongado e atingiu valores muito pequenos. Agora, estamos no máximo solar”, disse Fagundes.

O fluxo de radiação solar também sofre oscilações bruscas, causadas pela ocorrência de tempestades solares. São erupções repentinas na superfície do Sol, que aumentam dramaticamente o fluxo de radiação emitida e, consequentemente, de material ionizado na ionosfera.
“A maioria dos satélites orbita o planeta entre 100 e 1.000 km de altitude e seu funcionamento é muito sensível em relação à atividade solar”, disse. Fagundes.

Densidade de elétrons

O estudo agora publicado mostra que a densidade de elétrons na ionosfera pode ser perturbada durante dias por fenômenos meteorológicos.
“Os meteorologistas sabem há muitos anos que, no hemisfério Norte e em menor grau no hemisfério Sul, existe um aumento súbito nas temperaturas na estratosfera sobre os polos, durante o inverno”, disse Fagundes.

Esse aquecimento se deve a uma mudança de direção de um vento específico na região do polo Norte. A consequência é o aumento da temperatura na estratosfera, até os 30 km de altitude.
“Começamos a perceber que ocorrem também alterações na densidade de elétrons na ionosfera, em altitudes de até 300 km. Essas alterações se propagam ao longo das latitudes, se deslocando do polo Norte, passando pelas latitudes médias do hemisfério Norte, pela Linha do Equador, pelo Brasil e chegando até o sul da Argentina”, disse Fagundes.

Uma das hipóteses em estudo no momento é que essa propagação não termine na Argentina, mas prossiga até a ionosfera sobre o polo Sul. Isso poderia se tratar de um acoplamento polo a polo.
“Ainda não sabemos se é esse o caso, mas, sob o ponto de vista das mudanças climáticas globais, é importante entender o funcionamento da atmosfera como um todo e da ionosfera em particular”, disse Fagundes.

O artigo Ionospheric response to the 2009 sudden stratospheric warming over the equatorial, low, and middle latitudes in the South American sector (doi: 10.1002/2014JA020649), de Paulo Roberto Fagundes e outros, pode ser lido por assinantes do Journal of Geophysical Research: Space Physics em http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/2014JA020649/full.

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, graças 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.

Observatório Nacional