A partir desta distinção esclareça a razão pela qual as temperaturas à superfície dos planetas Vénus, Terra e Marte são tão diferentes.
Passo 1
O enunciado nos convida a entender por que as temperaturas superficiais dos planetas Vénus, Terra e Marte são tão diferentes, usando a distinção entre radiação de onda curta (solar) e radiação de onda longa (infravermelha terrestre) e o efeito estufa. Vamos precisar do balanço radiativo planetário (modelo de corpo negro) e da composição/espessura da atmosfera de cada planeta.
Passo 2
Primeiro calculamos o fluxo solar médio incidente
em cada planeta, sabendo que ele decai com o quadrado da distância
ao Sol segundo
onde
é a constante solar à distância da órbita da Terra
. Assim:
- Vénus
: . - Terra
: . - Marte
: .
Passo 3
No modelo de corpo negro sem atmosfera (temperatura de equilíbrio
) usa-se
onde
é o albedo e
a constante de Stefan–Boltzmann. Tomando valores típicos de albedo
,
,
obtém-se aproximados:
- Vénus:
. - Terra:
. - Marte:
.
Passo 4
O efeito estufa eleva a temperatura real de equilíbrio
acima de
por retenção de radiação infravermelha:
Isso depende da composição e da massa da atmosfera:
- Vénus: atmosfera densa (
de , pressão \atm) gera efeito estufa extremo ( \K). - Terra: atmosfera moderada (
de , vapor d’água, etc.) produz \K. - Marte: atmosfera muito rarefeita (
de , pressão \atm) quase não retém infravermelho ( \K).
Passo 5
Em resumo, além da distância ao Sol (que define
), o valor de
(albedo) e a força do efeito estufa (função da composição e espessura da atmosfera) determinam
. Vénus, sendo mais próximo e tendo atmosfera densa em
, atinge temperaturas de superfície em torno de
\K. A Terra, com efeito estufa moderado, fica em torno de
\K. Marte, estando mais longe e com atmosfera ténue, sua superfície mal chega a
\K.
Resposta
As temperaturas diferem principalmente por (1) fluxo solar decrescente com a distância ao Sol, (2) albedos distintos e (3) efeito estufa de intensidades muito diferentes, dado o conteúdo e a densidade de
em cada atmosfera: Vénus sofre efeito estufa extremo, Terra moderado e Marte quase nenhum.