Exercícios: A atmosfera

O ar é constituído aproximadamente por 78 % de nitrogênio, 21 % de oxigênio e 1 % de outros gases (argônio, dióxido de carbono, vapor de água…). Ordene esses componentes do mais para o menos abundante e represente os dados por meio de um gráfico de barras simples.

Você pode fazer isso no papel e enviar uma foto com a sua resposta.

O esquema representa as camadas da atmosfera (não estão desenhadas em escala).

1. a) Qual camada está assinalada com «?»?
2. b) Em qual camada se formam as nuvens e ocorrem as tempestades?
3. c) Qual gás forma, na camada assinalada com «?», uma região que absorve a radiação ultravioleta do Sol?

Cite duas funções da atmosfera que possibilitam a vida na Terra e explique resumidamente uma delas.

Nomeie os dois gases majoritários do ar e indique as respectivas proporções aproximadas.

Indique se as seguintes afirmações sobre a atmosfera são verdadeiras ou falsas e corrija as falsas: o ar é constituído unicamente por oxigênio; a troposfera é a camada onde ocorrem os fenômenos meteorológicos; a exosfera é a camada mais próxima da superfície terrestre.

Explique com suas próprias palavras o que é a pressão atmosférica e justifique por que ela é menor no topo de uma montanha em comparação com o nível médio do mar.

Um avião comercial voa a cerca de 11 km de altitude e a Estação Espacial Internacional orbita a aproximadamente 400 km. Indique em que camada da atmosfera se desloca cada um.

Indique duas diferenças entre a troposfera e as camadas mais externas da atmosfera, no que diz respeito à densidade do ar e aos fenômenos que nelas ocorrem.

Ao subir uma montanha, a temperatura diminui, apesar de nos aproximarmos do Sol. Explique a qual camada da atmosfera corresponde essa queda de temperatura e justifique por que o topo de uma montanha alta é frio.

O que é a camada de ozônio, em que camada da atmosfera ela se localiza e por que motivo a sua degradação é preocupante?

A Lua praticamente não possui atmosfera. Cite duas consequências desse fato relacionadas às funções desempenhadas pela atmosfera na Terra.

Na troposfera a temperatura diminui com a altitude, mas na estratosfera aumenta. Relacione essa inversão de tendência com a absorção da radiação ultravioleta pela camada de ozônio.

Em alta montanha, cada inspiração fornece menos oxigênio do que ao nível do mar. Explique a relação desse fato com a pressão atmosférica e esclareça por que motivo os alpinistas precisam se aclimatar ao longo de dias antes de subir a um pico muito elevado.

Compara-se frequentemente a atmosfera a um cobertor que envolve a Terra. Explique essa semelhança: como ela filtra parte da radiação solar durante o dia e como retém parte do calor durante a noite.

Os gases CFC, usados antigamente em aerossóis e geladeiras, destruíam o ozônio e foram proibidos pelo Protocolo de Montreal. Explique que risco representava a sua utilização e por que razão esse acordo é considerado um sucesso da cooperação internacional.

O vapor de água é um componente variável do ar. Explique o que acontece quando uma massa de ar úmido sobe e esfria, e relacione isso com a formação de nuvens.

Descobriu-se um exoplaneta rochoso semelhante à Terra que recebe uma radiação estelar comparável, mas cuja análise atmosférica indica que não possui camada de ozônio na sua zona média e que não retém vapor de água nas suas camadas baixas. Justifique de forma fundamentada quais funções protetoras e reguladoras desempenhadas pela troposfera e pela estratosfera terrestres estariam ausentes nesse planeta, e preveja duas consequências críticas para a viabilidade da vida na sua superfície.

Um colega afirma que é absurdo atribuir o aquecimento global ao dióxido de carbono ($\text{CO}_2$), já que, sendo apenas 0,04 % do ar, o nitrogênio (78 %) e o oxigênio (21 %) devem ser os verdadeiros responsáveis por reter o calor. Refute a posição dele explicando o comportamento diferencial desses gases diante da radiação solar e da radiação infravermelha terrestre, e preveja o que aconteceria com a temperatura média do planeta se o $\text{CO}_2$ e os demais gases do efeito estufa desaparecessem por completo.

Um balão-sonda registra estas temperaturas ao subir: 15 °C na superfície, −50 °C a 10 km de altitude, 0 °C a 45 km e −80 °C a 70 km. Indique quais camadas da atmosfera ele atravessa em cada trecho e explique a mudança de tendência observada nos dados.

Na troposfera, o ar se mistura com facilidade por meio de correntes de convecção porque esfria com a altitude. Em contrapartida, na estratosfera a temperatura sobe de cerca de −56 °C a 15 km até quase 0 °C a 50 km. Justifique a causa física desse aquecimento com a altitude e preveja quais consequências essa inversão térmica tem sobre a estabilidade do ar e a formação de tempestades, explicando por que os voos comerciais de longa distância preferem se deslocar no limite inferior dessa camada.

Um excursionista fecha hermeticamente uma garrafa de plástico flexível no cume de uma montanha a 3000 m de altitude. Ao descer até a praia, observa que a garrafa se deformou e está completamente esmagada. Justifique este fenômeno refutando a ideia de que «o ar não pesa» a partir do conceito de massa e coluna de ar, e preveja de forma fundamentada o que aconteceria com essa mesma garrafa se fosse fechada na praia e se subisse novamente até o cume.

Marte tem uma atmosfera cerca de cem vezes mais rarefeita do que a terrestre e constituída quase totalmente por $\text{CO}_2$. Justifique por que razão em Marte as diferenças de temperatura entre o dia e a noite são muito maiores do que na Terra, apesar de o $\text{CO}_2$ ser um gás de efeito estufa.