Massa da atmosfera terrestre
16 de março, 2022 às 11:23 | Postado em Atmosfera, Estática de Fluidos, Forma da Terra
Respondido por: Prof. Fernando Lang da Silveira - IF-UFRGSCaro professor Lang
Acompanho as postagens do CREF e quero parabenizar esta iniciativa tão importante para nós professores.
Pesquisando sobre a massa da atmosfera terrestre encontrei na Wikipedia que o valor é aproximadamente 5,15×1018 kg. Como esta massa é determinada?
Agradeço por antecipação a sua resposta.
Sabemos que a pressão atmosférica ao nível do mar é aproximadamente 100.000 pascals ou 100.000 newtons por metro quadrado. Assim sendo o peso da coluna de ar sustentada por um metro quadrado da superfície da Terra é 100.000 newtons aproximadamente.
Se dividirmos esse peso pela aceleração da gravidade (aproximadamente 9,8 metros por segundo ao quadrado), encontramos que a massa da coluna de ar que tem base com área de um metro quadrado é aproximadamente 10,2 mil quilogramas.
A área da superfície do esferoide que representa a Terra é 510.100.000 km² (vide Terra) ou 5,1×1014 m2. Então a massa total da atmosfera terrestre é igual à 10.200×5,1×1014 quilogramas, ou seja, aproximadamente 5,2×1018 kg.
Vide mais sobre o tema em The Mass of the Atmosphere: A Constraint on Global Analyses.
“Docendo discimus.” (Sêneca)
A massa total da atmosfera varia principalmente de mudanças na carga de vapor de água; o primeiro é proporcional à pressão média global da superfície e o componente de vapor de água é calculado diretamente da umidade específica e da água precipitável usando o Centro Europeu de Previsões de Tempo de Médio Prazo (ECMWF) de 40 anos (ERA-40). Sua diferença, a massa da atmosfera seca, é estimada como constante para a pressão de superfície equivalente dentro de 0,01 hPa com base nas mudanças na composição atmosférica. As reanálises globais satisfazem essa restrição para médias mensais para 1979-2001 com um desvio padrão de 0,065 hPa. Novas estimativas da massa total da atmosfera e seu componente seco, e suas pressões de superfície correspondentes, são maiores do que as estimativas anteriores devido à nova topografia da superfície da Terra que é 5. 5 m abaixo da média global. A pressão superficial total média global é de 985,50 hPa, 0,9 hPa maior do que as melhores estimativas anteriores. A massa média total da atmosfera é 5,1480 × 1018 kg com uma variação anual devido ao vapor de água de 1,2 ou 1,5 × 10 15 kg dependendo se os dados de pressão de superfície ou vapor de água são usados; isso é um pouco menor do que a estimativa anterior. A massa média de vapor de água é estimada em 1,27 × 10 16 kg e a massa de ar seco em 5,1352 ± 0,0003 × 10 18 kg. A contribuição do vapor d’água varia com um ciclo anual de 0,29 hPa, um máximo em julho de 2,62 hPa e um mínimo em dezembro de 2,33 hPa, embora a pressão superficial global total tenha uma faixa um pouco menor. Durante os eventos El Niño de 1982/83 e 1997/98, as quantidades de vapor de água e, portanto, a massa total aumentaram cerca de 0,1 hPa na pressão de superfície ou 0,5 × 10 15kg por vários meses. Existem algumas evidências de pequenas diminuições após a erupção do Monte Pinatubo em 1991 e também de tendências ascendentes associadas ao aumento das temperaturas médias globais, mas as incertezas devido à mudança do sistema de observação comprometem as evidências.