Sobre radiação terrestre, efeito atmosférico e balanço de energia, analise as proposições:
I. A atmosfera é aquecida principalmente de forma direta pela radiação solar incidente.
II. A radiação terrestre é emitida principalmente na faixa do infravermelho.
III. O balanço de radiação é positivo durante o dia e negativo durante a noite.
IV. O albedo representa a fração da radiação incidente que é refletida por uma superficie.
V. O balanço global de energia do sistema Terra-atmosfera tende ao equilíbrio, com entrada e saida de energia equivalentes.
Assinale a alternativa correta:
a( \_\_\_\_ Apenas I, II e III estão corretas.
b( \_\_\_\_ ) Apenas I, IV e V estão corretas.
c( \_\_\_\_ Apenas II e IV estão corretas.
d( \_\_\_\_ Apenas II, III, IV e V estão corretas.
e( \_\_\_\_ Todas estão corretas.

Passo 1

Vou listar claramente o que o enunciado pede e as cinco proposições que devem ser julgadas como corretas ou incorretas. O objetivo é decidir quais das afirmações I, II, III, IV e V são verdadeiras.
As proposições são:
I. A atmosfera é aquecida principalmente de forma direta pela radiação solar incidente.
II. A radiação terrestre é emitida principalmente na faixa do infravermelho.
III. O balanço de radiação é positivo durante o dia e negativo durante a noite.
IV. O albedo representa a fração da radiação incidente que é refletida por uma superfície.
V. O balanço global de energia do sistema Terra-atmosfera tende ao equilíbrio, com entrada e saída de energia equivalentes.

Passo 2

Analisando a proposição I: “A atmosfera é aquecida principalmente de forma direta pela radiação solar incidente.”
Explicação passo a passo (didática): quando a radiação solar chega ao sistema Terra-atmosfera, parte dela atravessa a atmosfera e incide na superfície; parte é absorvida pela própria atmosfera (por exemplo, por ozônio, vapor d’água, aerossóis) e parte é refletida. A maior fração da energia solar que aquece o sistema é, porém, inicialmente absorvida pela superfície (solo e oceanos). A superfície aquece e, por sua vez, aquece a atmosfera por três mecanismos principais:
  • emissão de radiação térmica (infravermelho) da superfície para a atmosfera;
  • transferência sensível de calor (convecção) da superfície para o ar adjacente;
  • transferência latente (evaporação e condensação) que transporta energia para a atmosfera.
Portanto, a atmosfera é aquecida em grande parte de forma indireta, recebendo calor da superfície (por radiação terrestre e por calor sensível/latente), e não principalmente por absorção direta da radiação solar. Conclusão: a proposição I é incorreta.

Passo 3

Analisando a proposição II: “A radiação terrestre é emitida principalmente na faixa do infravermelho.”
Conceito e cálculo simples (didático): um corpo na temperatura média da superfície terrestre emite radiação térmica cuja distribuição espectral está dada pela lei de Planck; a máxima emissão ocorre segundo a lei de Wien,
\lambda_{\max}=\frac{b}{T},
onde b\approx 2898\\ \mu\text{m}\cdot\text{K} é a constante de Wien e T é a temperatura em kelvin. Para uma temperatura típica da superfície terrestre T\approx 288\\ \text{K},
\lambda_{\max}\approx\frac{2898}{288}\\ \mu\text{m}\approx 10{,}1\\ \mu\text{m},
que está na faixa do infravermelho térmico. Assim, a radiação terrestre (longwave) é majoritariamente na faixa do infravermelho. Conclusão: a proposição II é correta.

Passo 4

Analisando a proposição III: “O balanço de radiação é positivo durante o dia e negativo durante a noite.”
Definição e raciocínio (didático): o balanço de radiação líquido na superfície (chamado muitas vezes de fluxo de radiação líquida R_n) é a soma das contribuições de onda curta (solar) e onda longa (terrestre):
R_n=(S_\downarrow-S_\uparrow)+(L_\downarrow-L_\uparrow),
onde S_\downarrow é a radiação solar incidente, S_\uparrow a parte refletida, L_\downarrow a radiação de onda longa descendente da atmosfera e L_\uparrow a radiação de onda longa emitida pela superfície.
  • Durante o dia, S_\downarrow é substancial (há entrada de onda curta), de modo que geralmente S_\downarrow-S_\uparrow é positivo e costuma dominar, fazendo R_n>0 (ganho líquido de energia por radiação).
  • Durante a noite, S_\downarrow\approx 0 (não há radiação solar), restando essencialmente a troca de onda longa L_\downarrow-L_\uparrow. Normalmente a superfície emite mais onda longa do que recebe da atmosfera, logo L_\downarrow-L_\uparrow<0 e R_n<0 (perda líquida por radiação).
Observação importante (qualificadora): há exceções locais/condicionais — por exemplo, noites muito nubladas podem ter L_\downarrow elevado a ponto de reduzir muito a perda líquida (ou mesmo tornar o balanço próximo de zero), ou situações específicas de microclima. Mas, de forma geral e para o propósito da questão, a formulação “positivo durante o dia e negativo durante a noite” é correta como regra prática para o balanço radiativo na superfície. Conclusão: a proposição III é, em termos gerais, correta.

Passo 5

Analisando a proposição IV: “O albedo representa a fração da radiação incidente que é refletida por uma superfície.”
Definição (didática): albedo \alpha é definido precisamente como
\alpha=\frac{\text{radiação refletida}}{\text{radiação incidente}}.çãçã
É adimensional e varia entre 0 (superfície que não reflete, absorve tudo) e 1 (superfície que reflete tudo). Exemplos: oceano aberto tem albedo baixo, da ordem de \sim 0{,}06; neve fresca tem albedo alto, da ordem de \sim 0{,}8; o albedo médio planetário da Terra é aproximadamente \alpha\approx 0{,}3. Conclusão: a proposição IV é correta.

Passo 6

Analisando a proposição V: “O balanço global de energia do sistema Terra-atmosfera tende ao equilíbrio, com entrada e saída de energia equivalentes.”
Explicação (didática) com pesos e conta simples: o fluxo solar no topo da atmosfera (constante solar) vale aproximadamente S_0\approx 1361\\ \mathrm{W\,m^{-2}}. Como a Terra é uma esfera, a média por unidade de área da superfície terrestre exposta é \dfrac{S_0}{4}. Após considerar a reflexão pelo albedo \alpha, a média da potência solar absorvida globalmente é
\frac{S_0}{4}\,(1-\alpha).
Com S_0\approx 1361\\ \mathrm{W\,m^{-2}} e \alpha\approx 0{,}3, essa expressão dá um valor na faixa de \sim 240\\ \mathrm{W\,m^{-2}}. Em equilíbrio de longo prazo, a energia absorvida deve ser equilibrada pela energia emitida para o espaço na forma de radiação de onda longa, de modo que a média global de entrada e saída tende a se igualar. Pequenos desvios desse equilíbrio global (um pequeno excesso de entrada sobre a saída) levam a aquecimento do sistema (clima variável), mas o equilíbrio é a tendência em escala de longo prazo. Conclusão: a proposição V é correta.

Passo 7

Síntese final das correções:
  • I: incorreta.
  • II: correta.
  • III: correta (regra geral para o balanço radiativo na superfície).
  • IV: correta.
  • V: correta.
Portanto as proposições corretas são II, III, IV e V.

Resposta

(d)

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