A Atmosfera Terrestre

A Atmosfera Terestre

Introdução

Na realização deste trabalho sobre a atmosfera, irei abordar alguns temas presentes no programa de Físico-Química A do 10.º ano.

Durante a concretização deste trabalho irei desenvolver e descobrir a maneira como a atmosfera se criou à muitos milhões de anos, visto que esta não se criou logo depois do “nascimento” da Terra e utilizar a descrição da atmosfera actua para comparar estas e fundamentar o meu trabalho.

A composição da atmosfera actual é um factor vital para o desenvolvimento da vida na Terra. Sabe-se que a composição da atmosfera actual é igual à composição da atmosfera primitiva, aquela que se formou há milhões de anos.

Por último irei desenvolver as causas da alteração da concentração dos componentes vestigiais da atmosfera e os efeitos ambientais.

Evolução da atmosfera terrestre: Breve história

Da atmosfera primitiva à atmosfera actual

A atmosfera primitiva

Nos primeiros tempos após o nascimento da Terra, esta era uma bola rochosa, muito brilhante, bombardeada frequentemente por meteoritos e cometas. Não tinha atmosfera e a sua superfície reflectia parte da radiação solar nela incidente. Provavelmente os gases que predominavam na nebulosa primitiva que deu origem ao sistema solar (hidrogénio e hélio), por serem muito leves foram lançados para o exterior do sistema solar pelas radiações e pelos ventos solares emitidos pelo jovem sol. No seu interior existiam elementos radioactivos que faziam parte da nebulosa primitiva. A actividade radioactiva desses elementos originou a libertação de grandes quantidades de energia, conduzindo ao aquecimento do interior da Terra. Do impacto dos meteoritos e cometas com a jovem Terra também resultou libertação de energia contribuindo também para o seu aquecimento.

O interior da Terra começou a fundir-se permitindo uma outra distribuição dos materiais que o compunham, por acção da força gravitacional, os mais densos ficaram no interior e os menos densos na sua superfície.

Devido aos movimentos das diferentes camadas de matéria fundida, a superfície da Terra parecia um gigantesco lago de lava ardente, interrompido por vulcões com violentas erupções.

Esta actividade vulcânica permitiu a desgaseificação do interior da jovem Terra devido à:

- Fuga de gases voláteis para o exterior da crosta terrestre, os quais estavam aprisionados no interior da Terra:

- Ruptura de ligações que «prendiam» outros gases a rochas e minerais, que assim também escaparam para o exterior da crosta terrestre.

Estes gases libertados constituíram a atmosfera primitiva da Terra.

À medida que a Terra foi arrefecendo e os gases foram-se libertando, a atmosfera primitiva começou a ficar saturada de vapor de água.

A água começou a cair sob a forma de chuva, originando os mares e os oceanos, arrastando consigo grande parte de Dióxido de Carbono.

Na atmosfera, ficou o Azoto, vestígios de Dióxido de Carbono, vapor de água, Metano e Amoníaco.

Por acção da radiação solar, as moléculas de Metano e de Amoníaco foram em grande parte destruídas, originando o hidrogénio, assim como outras moléculas mais complexas. Estas terão sido arrastadas pelas chuvas e, mais tarde, terão participado na formação dos primeiros organismos vivos.

O hidrogénio depois de formado, muito pouco denso, escapou da atmosfera terrestre para o espaço.

Da atmosfera primitiva à atmosfera actual

Supõe-se que os oceanos e os continentes já existiam há cerca de 3800 milhões de anos. A condensação do vapor de água arrastou consigo grande parte de Dióxido de Carbono da atmosfera, e este reagiu com as rochas existentes, formando os carbonatos, componentes das rochas sedimentares.

Nesta época da história da Terra, o oxigénio ainda não existia na Terra. Apesar disso, vários factores contribuíram para o desenvolvimento progressivo deste. Nesta altura, as radiações ultravioletas solares atingiam a superfície terrestre, interactuando com as moléculas aí existentes. Crê-se que um dos efeitos dessas radiações foi a “ruptura” de algumas moléculas de água, com formação de Hidrogénio e Oxigénio:

2H₂O à 2H₂ + O₂

As moléculas de Hidrogénio escaparam para o espaço. Quanto ao Oxigénio, foi fixado inicialmente pelo Ferro e outros metais, formando os respectivos dióxidos e só mais tarde, há cerca de 2100 a 2300 milhões de anos, começou a ser libertado para a atmosfera.

O aparecimento de organismos vivos capazes de realizar a fotossíntese (processo fundamental na regulação do teor em Dióxido de Carbono) foi decisivo para este facto.

Considera-se hoje que este Oxigénio foi fundamental para a formação do oxigénio atmosférico.

Assim há cerca de 2100 milhões de anos:

- Já só havia vestígios de Dióxido de Carbono e vapor de água na atmosfera;

- O Oxigénio começou a libertar-se para a atmosfera;

- O Azoto continuou a ser o componente principal da atmosfera terrestre.

Composição média da atmosfera actual

Há cerca de 1500 milhões de anos a atmosfera tinha a composição actual: o Azoto era o componente maioritário com 78,1% de volume seguido do oxigénio com 20,9% de volume.

Devido à força gravitacional, cerca de 80% da massa da atmosfera encontra-se na camada mais próxima da superfície da Terra, a troposfera.

Importância de alguns gases face à existência de vida na Terra

Oxigénio (O₂):

O Oxigénio é importante na atmosfera porque os animais e as plantas precisam dele para viver e sem ele não havia camada de ozono.

Com uma atmosfera mais pobre em oxigénio a vida tal como a conhecemos não se teria desenvolvido.

No entanto, uma atmosfera demasiado rica em oxigénio tornaria também a vida impossível.

A libertação do oxigénio para a atmosfera permitiu, também, a formação da camada de ozono, que absorve as radiações ultravioletas solares mais energéticas, mortais para os seres vivos.

Assim se tornou possível a evolução da vida na Terra para formas cada vez mais complexas.

Azoto (N₂):

O Azoto atmosférico é um “moderador” da acção química do oxigénio, pois as suas moléculas são muito pouco reactivas.

Uma boa parte das substâncias orgânicas que constituem os seres vivos incluem átomos de azoto.

Estes átomos são incorporados na matéria orgânica por absorção do azoto da atmosfera, tarefa que é desempenhada, naturalmente, por microrganismos existentes nas raízes de algumas plantas, que o transformam em compostos azotados.

Estes são absorvidos pelas plantas, que estes compostos usam, para o seu crescimento. Em seguida, os animais digerem as plantas, conseguindo assim obter o azoto necessário ao seu organismo.

O vapor de água (H₂O) e o Dióxido de Carbono (CO₂):

O vapor de água e o dióxido de carbono, apesar de existirem em quantidades mínimas na atmosfera, são importantes para a vida na Terra.

Para além de participarem nos processos biológicos que dão vida aos organismos, exercem um papel fundamental na regulação do clima na Terra.

O vapor de água da atmosfera forma-se a partir da evaporação da água dos oceanos, rios e mares, e ainda a partir da respiração de plantas e animais.

Para evaporar, a água absorve energia, quer da radiação solar, quer do ar quente junto à superfície terrestre.

À medida que a água se evapora, o ar vai ficando carregado de humidade, até atingir a saturação, formando as nuvens.

Quando o ar saturado de vapor de água arrefece, a água condensa-se e volta à superfície na forma de precipitação, aumentando os caudais dos rios, engrossando lagos, rios subterrâneos e também oceanos.

O vapor de água, ao condensar-se, liberta para o meio ambiente a energia anteriormente absorvida.

A água é, pois, um meio de transporte natural da energia entre a atmosfera e a superfície da Terra, através das sucessivas evaporações e condensações, que constituem o ciclo da água.

O Dióxido de Carbono da atmosfera, para além de ser um dos reagentes no processo da fotossíntese, desempenha um papel importante na regulação do clima na Terra, como moderador da temperatura média.

A radiação solar que atravessa a atmosfera terrestre e que transporta a energia solar é parcialmente absorvida, sendo outra parte reflectida pela atmosfera e a parte restante, não sendo absorvida nem reflectida, acaba por atingir a superfície terrestre.

A energia que chega à superfície é, também, em parte absorvida e em parte reflectida.

Parte da energia absorvida pela superfície terrestre é, posteriormente, reenviada para a atmosfera sob a forma de radiação infravermelha. Aí é parcialmente absorvida pelo dióxido de carbono e por outros gases minoritários da atmosfera, sendo a parte restante enviada para o espaço.

Assim, o dióxido de carbono na atmosfera retém uma parte da radiação reflectida pela Terra. Como consequência, a atmosfera e a superfície terrestre aquecem, processo que é conhecido como “efeito de estufa”, e que permite que a superfície da Terra tenha temperaturas amenas.

Alteração da concentração dos componentes vestigiais da atmosfera

Causas da alteração da concentração dos componentes vestigiais da atmosfera

Desde o início do séc. XX que a composição química da atmosfera tem vindo a sofrer alterações.

Estas alterações têm-se verificado em alguns componentes vestigiais já existentes e noutros entretanto emitidos para a atmosfera.

Durante séculos, alguns destes gases foram produzidos e consumidos ciclicamente na Terra, mantendo-se um equilíbrio entre a sua emissão para a atmosfera e a sua retirada da mesma.

Por exemplo, o dióxido de carbono lançado para a atmosfera pelas combustões e pela respiração dos seres vivos era depois absorvido pelas plantas, através da fotossíntese, e pelos oceanos, onde se dissolvia na água, reagindo depois com as rochas para formar carbonatos.

A partir do momento em que a velocidade com que alguns daqueles gases começaram a ser lançados para a atmosfera superou a velocidade com que dela eram retirados, a sua concentração na atmosfera aumentou.

Passaram a exercer efeitos nocivos sobre o meio natural e os seres vivos tornaram-se poluentes!

Há dois tipos de causas que explicam o aumento da concentração destes gases na atmosfera: causas naturais e causas antropogénicas.

Causas Naturais: vulcões e biosfera.

Os vulcões em erupção lançam milhares de metros cúbicos de matéria para a atmosfera (cinzas, poeiras e gases). Os materiais mais leves são dispersos pelos ventos, atingindo regiões muito vastas.

O dióxido de enxofre é o gás emitido em maior quantidade pelos vulcões, mas há emissões menores de monóxido de carbono e de sulfureto de hidrogénio, entre outros.

A biosfera também contribui parar o aumento da concentração de alguns gases na atmosfera. Por exemplo, nos arrozais e emitido metano para a atmosfera, devido à actividade anaeróbica de alguns microrganismos. Os ruminantes também parecem contribuir para a emissão de uma pequena percentagem de metano para a atmosfera.

Causas Antropogénicas: todas as causas que resultam da actividade humana.

Efeitos ambientais

O aumento da população e a industrialização do aumento ocidental no séc. XX foram os factores determinantes para o aumento da concentração de gases na atmosfera.

Os gases poluentes, não ficam circunscritos aos locais onde são emitidos para a atmosfera, pelo contrário. Geralmente, os gases, são emitidos a temperaturas maiores do que os gases na atmosfera em seu redor. São portanto, menos densos, o que os faz subir em altitude, sendo depois arrastados pelo vento para outros locais. Há situações em que a dispersão destes gases na atmosfera é dificultada.

Estes fenómenos são mais frequentes nas zonas urbanas e industrializadas e podem originar atmosferas tóxicas para o ser humano.

Principais efeitos dos gases poluentes sobre o ambiente e os gases que mais contribuem para o desenvolvimentos destes:

- Agravamento do efeito de estufa (CO₂, CFC, CH₄, N₂O)

- Destruição da camada de ozono (CFC)

- Contribuição para as chuvas ácidas (SO₂)

- Smog (NO_x, SO2)

- Aparecimento do ozono junto ao solo (NO₂)

Conclusão

Depois da realização deste trabalho sobre a atmosfera, posso concluir várias coisas, mas entre muitas, a mais preocupante e a mais importante é o peso que o homem tem sobre os efeitos ambientais, causada pela libertação de gases para a atmosfera que a pouco e pouco vão destruindo a nossa vida.

Bibliografia

Para a concretização deste trabalho utilizei como fonte principal de informação a seguinte:

MENDONÇA, Lucinda Santos; DANTAS, Maria da Conceição; RAMALHO, Marta Duarte – Jogo de Partículas, Química A – Bloco 1 • 10.º ou 11.º ano, Lisboa, Texto Editores 2004.

Ana Rita Santos

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