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.
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(
b(
c(
d(
e(
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.
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,
onde
é a constante de Wien e
é a temperatura em kelvin. Para uma temperatura típica da superfície terrestre
,
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
) é a soma das contribuições de onda curta (solar) e onda longa (terrestre):
onde
é a radiação solar incidente,
a parte refletida,
a radiação de onda longa descendente da atmosfera e
a radiação de onda longa emitida pela superfície.
- Durante o dia,
é substancial (há entrada de onda curta), de modo que geralmente é positivo e costuma dominar, fazendo (ganho líquido de energia por radiação). - Durante a noite,
(não há radiação solar), restando essencialmente a troca de onda longa . Normalmente a superfície emite mais onda longa do que recebe da atmosfera, logo e (perda líquida por radiação).
Observação importante (qualificadora): há exceções locais/condicionais — por exemplo, noites muito nubladas podem ter
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
é definido precisamente como
É adimensional e varia entre
(superfície que não reflete, absorve tudo) e
(superfície que reflete tudo). Exemplos: oceano aberto tem albedo baixo, da ordem de
; neve fresca tem albedo alto, da ordem de
; o albedo médio planetário da Terra é aproximadamente
. 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
. Como a Terra é uma esfera, a média por unidade de área da superfície terrestre exposta é
. Após considerar a reflexão pelo albedo
, a média da potência solar absorvida globalmente é
Com
e
, essa expressão dá um valor na faixa de
. 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)