As bases físicas do efeito estufa.
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As bases físicas do efeito estufa
Para compreender melhor como se processa o efeito estufa, é preciso, antes, entender o que são radiações eletromagnéticas. As ondas eletromagnéticas têm alguns parâmetros que as definem. A distância entre duas ondas define o comprimento de onda. O número de ondas que passa por um dado ponto do espaço num determinado tempo define a freqüência da radiação eletromagnética (figura 3). Sua velocidade de propagação no vácuo é de 3 x 106m/s. Assim, cada radiação do espectro eletromagnético tem seu comprimento de onda e sua freqüência característica. Quanto menor o comprimento de onda, maior a freqüência e maior a energia da radiação (figura 4).
Estudando os processos de radiação, ou seja, o modo como a matéria absorve e emite energia, os físicos descobriram que quanto mais alta a temperatura de um corpo, maior a quantidade de energia emitida e menor o comprimento de onda de máxima emissão. A figura 5 demonstra o espectro de emissão de um corpo à temperatura de 6.0000K (que corresponde aproximadamente ao espectro de emissão da Terra).
Figura 3. A figura representa duas radiações eletromagnéticas com comprimentos de onda diferentes, representados pela letra grega lambda (l ). Observe que o número de ondas que passam por determinado ponto (seta) num determinado tempo é diferente quando se comparam as radiações A e E. Por exemplo, passariam 5 ondas da radiação A pela seta e apenas 2 da radiação E. Em outras palavras, podemos dizer que elas possuem freqüências diferentes. A radiação A tem menor comprimento de onda, maior freqüência e maior energia do que a radiação B.
Figura 4. Espectro de radiações eletromagnéticas
(segundo Hamakawa, 1999).
Figura 5. Espectros de emissão da Terra e do Sol (segundo Slater, 1980. In: Novo, E.M.L.M., 1989).
Assim, grande parte da energia emitida pelo Sol, cuja temperatura é bem superior à da Terra, está entre 0.4-0.7m m (um micrômetro corresponde à milionésima parte do metro), faixa que corresponde à parte visível do espectro (bandas que o olho humano reconhece como cores: violeta, azul, verde, amarelo, vermelho). Para a Terra, a emissão máxima gira em torno de 9m m (banda do infravermelho longo).
Agora podemos entender como se processa o efeito estufa. O Sol é a principal fonte de energia para a superfície da Terra. Essa energia é composta por um conjunto de radiações, denominado espectro solar. Por causa da alta temperatura do Sol, cerca de 99% do espectro solar estão entre 0.10 e 4m m, que correspondem ao ultravioleta, à radiação visível e ao infravermelho curto e médio. As radiações com comprimento de onda abaixo de 0.32m m são totalmente absorvidas pelo ozônio e pelo oxigênio da alta atmosfera (veja o livro O que é a destruição da camada de ozônio: como o Brasil pode ser afetado). A radiação visível (0.4-0.7m m) praticamente não é absorvida pela atmosfera, e as radiações entre 0.7 e 4m m, que constituem a região do infravermelho próximo e médio, sofrem pequena absorção por parte do vapor d'água e do CO2.
Na prática, podemos considerar que a grande porção do espectro solar acima de 0.33m m atinge a superfície da Terra, promovendo seu aquecimento. Como a superfície do planeta apresenta temperatura média de 288ºK, ou seja, 150C, mais de 99% da energia por ela emitida situam-se entre 4 e 100m m. Ao contrário do que faz com a luz do Sol, a atmosfera impede a livre passagem dessa faixa de radiação (figura 6). As radiações entre 4 e 100m m são fortemente absorvidas pelos gases-estufa e reirradiadas em todas as direções, parte delas voltando à superfície e promovendo seu aquecimento. Não fosse a presença dos gases-estufa na atmosfera, a temperatura da superfície da Terra seria de aproximadamente –18ºC.
O efeito estufa sempre existiu e sua presença é de extrema importância para a manutenção da vida no planeta. Mas o que preocupa hoje é o aumento de sua intensidade, em conseqüência da excessiva concentração dos gases-estufa na atmosfera, provocada basicamente pelas atividades humanas.
Figura 6. Espectro de absorção da radiação eletromagnética pela atmosfera.
O aumento da concentração desses gases provocaria o aumento da radiação na faixa de 4 e 100m m presa pela atmosfera e conseqüentemente da temperatura na superfície da Terra. Estima-se que, em virtude da intensificação do efeito estufa, a temperatura média na superfície terrestre deverá elevar-se entre 1.5 e 4.50C (figura 7).
Figura 7 . Temperaturas médias globais nos últimos mil anos e previsões dos cientistas participantes do Painel Intergovernamental das Nações Unidas sobre Mudança Climática (PIMC).