A radiação solar é uma importante variável meteorológica que serve para determinar a quantidade de "calor" que receberemos do sol na superfície terrestre. Essa quantidade de radiação solar está sendo alterada pelas mudanças climáticas e pela retenção de gases de efeito estufa.
A radiação solar é capaz de aquecer a superfície do solo e objetos (mesmo o nosso) quase sem aquecer o ar. Além disso, essa variável é muito importante para avaliar o trabalho que estamos fazendo no combate às mudanças climáticas. Você quer saber tudo sobre radiação solar?
A radiação solar passa pela atmosfera
Quando estamos na praia em um desses dias quentes de verão, deitamos "para o sol". À medida que ficamos mais tempo na toalha, percebemos como nosso corpo se aquece e aumenta sua temperatura, até que precisamos tomar banho ou ficar na sombra porque nos queimamos. O que aconteceu aqui, se o ar não está tão quente? O que aconteceu é que os raios do sol passaram por nossa atmosfera e aqueceram nosso corpo com pouco aquecimento do ar.
Algo semelhante ao que acontece conosco nesta situação é o que acontece com a Terra: a atmosfera é quase 'transparente' à radiação solar, mas a superfície da Terra e outros corpos localizados nela a absorvem. A energia transferida pelo Sol para a Terra é conhecida como energia radiante ou radiação. A radiação viaja pelo espaço na forma de ondas que transportam energia. Dependendo da quantidade de energia que carregam, eles são classificados ao longo do espectro eletromagnético. Temos as ondas mais energéticas, como os raios gama, os raios X e os ultravioletas, e também as de menor energia, como o infravermelho, as microondas e as ondas de rádio.
Todos os corpos emitem radiação
Todos os corpos emitem radiação com base em sua temperatura. Isso é dado por Lei Stefan-Boltzmann que afirma que a energia emitida por um corpo é diretamente proporcional à quarta potência de sua temperatura. É por isso que tanto o Sol, um pedaço de madeira em chamas, nosso próprio corpo e até mesmo um pedaço de gelo estão continuamente irradiando energia.
Isso nos leva a nos perguntarmos: por que somos capazes de "ver" a radiação que é emitida pelo sol ou do pedaço de madeira em chamas e não somos capazes de ver aquela emitida por nós, a superfície da Terra ou a peça de gelo? Pois bem, isso depende muito da temperatura atingida por cada um delese, portanto, a quantidade de energia que emitem predominantemente. Quanto mais alta a temperatura dos corpos, maior a quantidade de energia que emitem em suas ondas, por isso serão mais visíveis.
O Sol está a uma temperatura de 6.000 K e emite radiação principalmente em ondas da faixa do visível (geralmente conhecidas como ondas de luz), ele também emite radiação ultravioleta (que tem mais energia e é por isso que queima nossa pele em longas exposições) e a O resto que ele emite é radiação infravermelha que não é percebida pelo olho humano. É por isso que não podemos perceber a radiação que nosso corpo emite. O corpo humano está a cerca de 37 graus Celsius e a radiação que ele emite está no infravermelho.
Como funciona a radiação solar
Certamente, saber que os corpos estão continuamente emitindo radiação e energia trará outra questão à sua cabeça. Por que, se os corpos emitem energia e radiação, eles não esfriam gradualmente? A resposta a esta pergunta é simples: ao mesmo tempo que emitem energia, também a absorvem. Existe outra lei, que é a do equilíbrio radiativo, que diz que um objeto emite a mesma quantidade de energia que absorve, por isso eles são capazes de manter uma temperatura constante.
Assim, em nosso sistema terra-atmosfera ocorre uma série de processos nos quais a energia é absorvida, emitida e refletida, de modo que o equilíbrio final entre a radiação que chega ao topo da atmosfera vinda do Sol e a que sai para o espaço sideral é zero. Em outras palavras, a temperatura média anual permanece constante. Quando a radiação solar entra na Terra, a maior parte dela é absorvida pela superfície terrestre. Muito pouca radiação incidente é absorvida pelas nuvens e pelo ar. O resto da radiação é refletido pela superfície, gases, nuvens e é devolvido ao espaço sideral.
A quantidade de radiação que é refletida por um corpo em relação à radiação incidente é conhecida como 'albedo'. Portanto, podemos dizer que o sistema terra-atmosfera tem um albedo médio de 30%. A neve recém-caída ou alguns cúmulos nimbos altamente desenvolvidos verticalmente têm um albedo próximo a 90%, enquanto os desertos têm cerca de 25% e os oceanos em torno de 10% (absorvem quase toda a radiação que os atinge).
Como medimos a radiação?
Para medir a radiação solar que recebemos em um determinado ponto, usamos um dispositivo chamado piranômetro. Esta seção consiste em um sensor envolto em um hemisfério transparente que transmite toda a radiação de um comprimento de onda muito pequeno. Este sensor tem segmentos alternados em preto e branco que absorvem a quantidade de radiação de uma maneira diferente. O contraste de temperatura entre esses segmentos é calibrado de acordo com o fluxo de radiação (medido em watts por metro quadrado).
Uma estimativa da quantidade de radiação solar que recebemos também pode ser obtida medindo o número de horas de sol que temos. Para fazer isso, usamos um instrumento chamado heliógrafo. É formada por uma esfera de vidro orientada para o sul geográfico, que atua como uma grande lupa, concentrando toda a radiação recebida em um ponto incandescente que queima uma fita de papel especial graduada com as horas do dia.
Radiação solar e aumento do efeito estufa
Já mencionamos que a quantidade de radiação solar que entra na Terra e a que sai é a mesma. Isso não é inteiramente verdade, porque se assim fosse, a temperatura média global do nosso planeta seria de -88 graus. Precisamos de algo que nos ajude a reter o calor para termos uma temperatura tão agradável e habitável que possibilite a vida no planeta. É aí que introduzimos o efeito estufa. Quando a radiação solar atinge a superfície da Terra, ela retorna quase a metade de volta à atmosfera para expelir para o espaço sideral. Bem, já comentamos que as nuvens, o ar e outros componentes atmosféricos absorvem uma pequena parte da radiação solar. No entanto, essa quantidade absorvida não é suficiente para manter uma temperatura estável e tornar nosso planeta habitável. Como podemos conviver com essas temperaturas?
Os chamados gases de efeito estufa são aqueles gases que retêm parte da temperatura emitida pela superfície terrestre e que retorna à atmosfera. Os gases de efeito estufa são: vapor de água, dióxido de carbono (CO2), óxidos de nitrogênio, óxidos de enxofre, metano, etc. Cada gás de efeito estufa tem uma capacidade diferente de absorver a radiação solar. Quanto mais capacidade de absorção de radiação, mais calor reterá e não permitirá que retorne ao espaço sideral.
Ao longo da história da humanidade, a concentração de gases de efeito estufa (incluindo a maior parte do CO2) tem aumentado cada vez mais. O aumento deste aumento é devido a revolução industrial e a queima de combustíveis fósseis na indústria, energia e transporte. A queima de combustíveis fósseis, como petróleo e carvão, causa emissões de CO2 e metano. Esses gases em uma emissão crescente fazem com que retenham uma grande quantidade de radiação solar e não permitem que ela retorne ao espaço sideral.
Isso é conhecido como efeito estufa. No entanto, aumentando esse efeito, chamamos de estufa é contraproducente, já que o que estamos fazendo é aumentar cada vez mais as temperaturas médias globais. Quanto maior a concentração desses gases que absorvem a radiação na atmosfera, mais calor eles reterão e, portanto, mais altas serão as temperaturas.
Radiação solar e mudança climática
O aquecimento global é conhecido mundialmente. Esse aumento das temperaturas devido à grande retenção da radiação solar provoca uma mudança no clima global. Não significa apenas que as temperaturas médias do planeta irão aumentar, mas que o clima e tudo o que isso acarreta irão mudar.
O aumento das temperaturas provoca desestabilização nas correntes de ar, massas oceânicas, distribuição de espécies, sucessão de estações, aumento de fenômenos meteorológicos extremos (como secas, inundações, furacões ...), etc.. É por isso que, para recuperar nosso equilíbrio radiativo de forma estável, temos que reduzir as emissões de gases de efeito estufa e recuperar nosso clima.