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title: "A atmosfera"
book: "Ciências da Terra e do espaço do ensino fundamental"
subject: earth
language: pt
chapter: 23
exercises: 12
source: https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/23-a-atmosfera
license: CC-BY-NC-SA-4.0
credit: "One Earth and Space Sciences Book, One Course (one-course.com)"
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# Capítulo 23 — A atmosfera

Numa [estação meteorológica](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/7-nuvens-chuva-e-neve#def-g4-clouds-rain-snow-weather-station), pouco antes da hora combinada, uma meteorologista sai para o gramado segurando um balão cheio de hidrogênio ou de hélio, com cerca de $1.5\,\mathrm{m}$ de diâmetro. Embaixo dele, num fio comprido, ficam pendurados um pequeno paraquedas laranja e uma caixa de instrumentos de 60 a 80 gramas: uma *radiossonda*. Ela solta o balão. Ele sobe cerca de $300\,\mathrm{m}$ por minuto, e a cada segundo a radiossonda transmite por rádio a pressão, a temperatura, a umidade e a sua posição. À medida que sobe, o balão incha, até ter de 6 a $8\,\mathrm{m}$ de diâmetro e estourar, muitas vezes a mais de $30\,\mathrm{km}$ de altura, duas horas depois do lançamento. Nas mesmas horas de todos os dias, a mesma cena acontece em mais de 800 estações no mundo inteiro.

![Lançamento de um balão meteorológico em Topeka, no Kansas (Estados Unidos): o paraquedas (vermelho) e a radiossonda ficam pendurados embaixo do balão. Fotografia de Stephen Corfidi, NOAA/National Weather Service (domínio público, via Wikimedia Commons).](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-1/g8-the-atmosphere/img-285d5cf97bae.jpg)

*Lançamento de um balão meteorológico em Topeka, no Kansas (Estados Unidos): o paraquedas (vermelho) e a radiossonda ficam pendurados embaixo do balão. Fotografia de Stephen Corfidi, NOAA/National Weather Service (domínio público, via Wikimedia Commons).*

Por que o balão incha enquanto sobe? O que a radiossonda mede no caminho para cima, e por que a temperatura não continua simplesmente caindo? Onde o ar termina?

**O que você já sabe.**

A *atmosfera* é a camada de ar em volta da Terra. O ar faz pressão sobre tudo o que ele toca: é a *pressão atmosférica*, medida com um barômetro (os livros de física). Os serviços meteorológicos a dão em hectopascais (hPa); no [nível do mar](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/9-o-mapa-fisico-do-mundo#def-g4-world-physical-map-altitude), ela é de cerca de $1013\,\mathrm{hPa}$. O ar seco é feito de cerca de 78 % de nitrogênio e 21 % de oxigênio, com um pouco de argônio, de gás carbônico e de outros gases (os livros de química). As [nuvens](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/7-nuvens-chuva-e-neve#def-g4-clouds-rain-snow-cloud) são feitas de gotinhas de água ou de cristais de gelo ([Capítulo 7](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/7-nuvens-chuva-e-neve#ch-g4-clouds-rain-snow)).

## 23.1 Um envelope fino

Vista da Estação Espacial Internacional, a atmosfera é uma linha fina e luminosa ao longo da borda da Terra. A maior parte do ar, e quase todas as [nuvens](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/7-nuvens-chuva-e-neve#def-g4-clouds-rain-snow-cloud), estão nos seus poucos quilômetros mais baixos.

![A borda da Terra ao pôr do sol, fotografada da Estação Espacial Internacional acima do oceano Índico em 14 de junho de 2010. A faixa laranja e amarela é a camada mais baixa da atmosfera, com as suas nuvens escuras; acima dela vêm camadas mais pálidas e depois azuis, que se apagam no preto do espaço. Fotografia da NASA, ISS Expedition 23 (domínio público, via Wikimedia Commons).](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-1/g8-the-atmosphere/img-3b0eebe350c9.jpg)

*A borda da Terra ao pôr do sol, fotografada da Estação Espacial Internacional acima do [oceano](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/3-a-agua-na-terra#def-g2-water-on-earth-ocean) Índico em 14 de junho de 2010. A faixa laranja e amarela é a camada mais baixa da atmosfera, com as suas [nuvens](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/7-nuvens-chuva-e-neve#def-g4-clouds-rain-snow-cloud) escuras; acima dela vêm camadas mais pálidas e depois azuis, que se apagam no preto do espaço. Fotografia da NASA, ISS Expedition 23 (domínio público, via Wikimedia Commons).*

A atmosfera não tem um topo bem definido: o ar fica cada vez mais rarefeito com a [altitude](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/9-o-mapa-fisico-do-mundo#def-g4-world-physical-map-altitude). Por convenção, o espaço começa a cerca de $100\,\mathrm{km}$. Em comparação com o raio da Terra, $6371\,\mathrm{km}$, isso é muito pouco: $100 \div
6371 \approx 0.016$, menos de 2 % do raio. Num [globo](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/6-o-globo-continentes-e-oceanos#def-g3-continents-and-oceans-globe) de $30\,\mathrm{cm}$ de diâmetro, a atmosfera inteira seria uma película de cerca de $2\,\mathrm{mm}$ de espessura.

![Uma fatia da Terra e da sua atmosfera desenhada em escala (1\, cm para 100\, km), até 100\, km, o limite do espaço (tracejado). As linhas coloridas são os limites das camadas que veremos mais adiante neste capítulo; a camada mais baixa, onde acontece todo o tempo meteorológico, mal tem um milímetro de espessura.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-1/g8-the-atmosphere/fig-48e9d092195b.svg)

*Uma fatia da Terra e da sua atmosfera desenhada em escala ($1\,\mathrm{cm}$ para $100\,\mathrm{km}$), até $100\,\mathrm{km}$, o limite do espaço (tracejado). As linhas coloridas são os limites das camadas que veremos mais adiante neste capítulo; a camada mais baixa, onde acontece todo o [tempo](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/1-observando-o-tempo#def-g1-watching-the-weather-weather) meteorológico, mal tem um milímetro de espessura.*

## 23.2 A pressão cai com a altitude

O ar do fundo da atmosfera carrega o peso de todo o ar acima dele. Quanto mais alto se sobe, menos ar sobra por cima, e mais baixa é a pressão. No modelo padrão da atmosfera usado pelos meteorologistas e pelos engenheiros, a pressão é de $1013\,\mathrm{hPa}$ no [nível do mar](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/9-o-mapa-fisico-do-mundo#def-g4-world-physical-map-altitude), metade disso a cerca de $5.5\,\mathrm{km}$, e um quarto a cerca de $10.3\,\mathrm{km}$.

Como a pressão mede o peso do ar acima, o nível da meia pressão é também a altura abaixo da qual fica metade de todo o ar: metade da atmosfera está espremida nos seus $5.5\,\mathrm{km}$ mais baixos. Abaixo de $11\,\mathrm{km}$ fica cerca de 78 % do ar; abaixo de $30\,\mathrm{km}$, cerca de 99 %.

![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-1/g8-the-atmosphere/fig-3251f38e8c1e.svg)

![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-1/g8-the-atmosphere/fig-15f7969fab9e.svg)

*A pressão em função da [altitude](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/9-o-mapa-fisico-do-mundo#def-g4-world-physical-map-altitude). A pressão é a metade do seu valor no [nível do mar](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/9-o-mapa-fisico-do-mundo#def-g4-world-physical-map-altitude) a cerca de $5.5\,\mathrm{km}$, e um quarto a cerca de $10.3\,\mathrm{km}$.*

*O balão incha enquanto sobe, porque o ar em volta dele faz cada vez menos pressão (balões e paraquedas em escala uns com os outros, o fio encurtado).*

Mais acima, a pressão continua caindo, mais ou menos pela metade de novo a cada poucos quilômetros, então ela logo fica minúscula. As potências de dez são a melhor maneira de escrevê-la. A $30\,\mathrm{km}$, a pressão é de cerca de $12\,\mathrm{hPa}$, aproximadamente $10^{-2}$ do seu valor no [nível do mar](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/9-o-mapa-fisico-do-mundo#def-g4-world-physical-map-altitude) (um centésimo); a $50\,\mathrm{km}$, cerca de $0.8\,\mathrm{hPa}$, aproximadamente $10^{-3}$; a $80\,\mathrm{km}$, cerca de $0.01\,\mathrm{hPa}$, aproximadamente $10^{-5}$ da pressão no [nível do mar](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/9-o-mapa-fisico-do-mundo#def-g4-world-physical-map-altitude).

![Alpinistas numa montanha muito alta levam garrafas de oxigênio. A 9\, km, a pressão é menor que um terço do seu valor no nível do mar: o ar ainda contém 21 % de oxigênio, mas cada respiração absorve muito menos dele (ilustração de uma cena genérica feita por IA).](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-1/g8-the-atmosphere/img-382fb3e938cf.jpg)

*Alpinistas numa [montanha](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/2-as-paisagens-ao-nosso-redor#def-g1-landscapes-around-us-landform) muito alta levam garrafas de oxigênio. A $9\,\mathrm{km}$, a pressão é menor que um terço do seu valor no [nível do mar](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/9-o-mapa-fisico-do-mundo#def-g4-world-physical-map-altitude): o ar ainda contém 21 % de oxigênio, mas cada respiração absorve muito menos dele (ilustração de uma cena genérica feita por IA).*

## 23.3 A temperatura e as camadas

Todo mundo que já subiu uma [montanha](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/2-as-paisagens-ao-nosso-redor#def-g1-landscapes-around-us-landform) sabe que o ar fica mais frio com a [altitude](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/9-o-mapa-fisico-do-mundo#def-g4-world-physical-map-altitude). As radiossondas mostram que isso só é verdade na parte mais baixa da atmosfera. Mais acima, a temperatura para de cair, depois sobe, depois cai de novo, e depois sobe mais uma vez. Essas mudanças dividem a atmosfera em camadas.

![A temperatura do ar em função da altitude, do chão até 100\, km, na atmosfera padrão (uma média para as latitudes médias). As quatro camadas estão sombreadas; a barra verde marca a altura da camada de ozônio.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-1/g8-the-atmosphere/fig-2edb7327b4e6.svg)

*A temperatura do ar em função da [altitude](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/9-o-mapa-fisico-do-mundo#def-g4-world-physical-map-altitude), do chão até $100\,\mathrm{km}$, na atmosfera padrão (uma média para as [latitudes](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/14-latitude-longitude-e-fusos-horarios#def-g6-latitude-longitude-latitude) médias). As quatro camadas estão sombreadas; a barra verde marca a altura da [camada de ozônio](#def-g8-the-atmosphere-ozone-layer).*

**Definição 23.1 (As camadas da atmosfera).**

De baixo para cima, a atmosfera é dividida em quatro camadas pela maneira como a sua temperatura muda com a [altitude](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/9-o-mapa-fisico-do-mundo#def-g4-world-physical-map-altitude):

- a *troposfera* , onde a temperatura cai com a [altitude](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/9-o-mapa-fisico-do-mundo#def-g4-world-physical-map-altitude) e onde acontece quase todo o [tempo](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/1-observando-o-tempo#def-g1-watching-the-weather-weather) meteorológico; o seu topo é a *tropopausa* ;
- a *estratosfera* , onde a temperatura sobe com a [altitude](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/9-o-mapa-fisico-do-mundo#def-g4-world-physical-map-altitude) , até cerca de $50\,\mathrm{km}$ ;
- a *mesosfera* , onde a temperatura cai de novo, até cerca de $85\,\mathrm{km}$ ;
- a *termosfera* , onde o ar muito rarefeito fica cada vez mais quente com a [altitude](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/9-o-mapa-fisico-do-mundo#def-g4-world-physical-map-altitude) .

A [troposfera](#def-g8-the-atmosphere-layers) contém cerca de 99 % do vapor de água da atmosfera, então quase todas as [nuvens](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/7-nuvens-chuva-e-neve#def-g4-clouds-rain-snow-cloud), a [chuva](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/7-nuvens-chuva-e-neve#def-g4-clouds-rain-snow-precipitation) e a [neve](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/7-nuvens-chuva-e-neve#def-g4-clouds-rain-snow-precipitation) se formam nela. O seu ar é misturado o tempo todo. O topo da [troposfera](#def-g8-the-atmosphere-layers) não fica na mesma altura em todo lugar: a [tropopausa](#def-g8-the-atmosphere-layers) é mais alta acima do [equador](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/6-o-globo-continentes-e-oceanos#def-g3-continents-and-oceans-equator), onde pode chegar a $20\,\mathrm{km}$, e mais baixa acima dos [polos](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/6-o-globo-continentes-e-oceanos#def-g3-continents-and-oceans-poles), onde pode descer a $7\,\mathrm{km}$ no inverno. Ela também é mais alta no verão que no inverno. Na atmosfera padrão, uma média para as [latitudes](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/14-latitude-longitude-e-fusos-horarios#def-g6-latitude-longitude-latitude) médias, ela fica a $11\,\mathrm{km}$.

**Definição 23.2 (Gradiente térmico vertical).**

O *gradiente térmico vertical* é o ritmo em que a temperatura do ar cai com a [altitude](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/9-o-mapa-fisico-do-mundo#def-g4-world-physical-map-altitude) na [troposfera](#def-g8-the-atmosphere-layers), em graus Celsius por quilômetro. Ele muda de um dia para outro e de um lugar para outro; a atmosfera padrão usa uma média de $6.5{}^{\circ}\mathrm{C}$ por quilômetro.

**Método 23.3 (Ler um perfil de temperatura).**

1. Encontre a [altitude](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/9-o-mapa-fisico-do-mundo#def-g4-world-physical-map-altitude) no eixo vertical e vá na horizontal até a curva; leia a temperatura embaixo dela.
2. Onde a curva se inclina para a esquerda ao subir, o ar esfria com a [altitude](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/9-o-mapa-fisico-do-mundo#def-g4-world-physical-map-altitude) ; onde ela se inclina para a direita, o ar esquenta com a [altitude](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/9-o-mapa-fisico-do-mundo#def-g4-world-physical-map-altitude) ; onde ela é vertical, a temperatura não muda.
3. Os limites entre as camadas ficam onde a curva muda de direção.

**Exemplo 23.4 (Um avião de linha na altitude de cruzeiro).**

Um avião de linha voa em cruzeiro a $11\,\mathrm{km}$, perto da [tropopausa](#def-g8-the-atmosphere-layers). No perfil, a temperatura ali é de cerca de $-56{}^{\circ}\mathrm{C}$. Com o gradiente térmico: a partir de $15{}^{\circ}\mathrm{C}$ no [nível do mar](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/9-o-mapa-fisico-do-mundo#def-g4-world-physical-map-altitude), o ar esfria $6.5 \times 11 = 71.5$ graus, o que dá $15 - 71.5 =
-56.5{}^{\circ}\mathrm{C}$. Na curva da pressão, a pressão é de cerca de $227\,\mathrm{hPa}$, menos de um quarto da pressão no chão: a cabine precisa ser pressurizada.

Acima da [tropopausa](#def-g8-the-atmosphere-layers), na [estratosfera](#def-g8-the-atmosphere-layers), os aviões de linha encontram um voo mais tranquilo: o ar ali esquenta com a [altitude](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/9-o-mapa-fisico-do-mundo#def-g4-world-physical-map-altitude), então ele não é misturado de baixo para cima. Na [mesosfera](#def-g8-the-atmosphere-layers), a maioria dos meteoros se queima, e no seu topo, perto de $86\,\mathrm{km}$, fica o ar mais frio de toda a atmosfera, cerca de $-86{}^{\circ}\mathrm{C}$. Na [termosfera](#def-g8-the-atmosphere-layers), os raios X e a luz ultravioleta do Sol aquecem o ar muito rarefeito a centenas, às vezes milhares, de graus; mesmo assim, há tão pouco ar que ele não daria sensação de calor. Muitos satélites giram em volta da Terra ali.

## 23.4 A camada de ozônio

A [estratosfera](#def-g8-the-atmosphere-layers) esquenta com a [altitude](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/9-o-mapa-fisico-do-mundo#def-g4-world-physical-map-altitude) porque ela absorve parte da luz do Sol. O gás que faz a maior parte desse trabalho é o ozônio, uma forma de oxigênio (a sua química está nos livros de química).

**Definição 23.5 (Camada de ozônio).**

A *camada de ozônio* é a parte da [estratosfera](#def-g8-the-atmosphere-layers), entre cerca de $16\,\mathrm{km}$ e $48\,\mathrm{km}$, onde se encontra cerca de 90 % do ozônio da atmosfera. Ela absorve a maior parte da luz ultravioleta nociva do Sol.

Mesmo na [camada de ozônio](#def-g8-the-atmosphere-ozone-layer), o ozônio é raro: só de 1 a 10 moléculas em um milhão. Mesmo assim, junto com o oxigênio, ele barra de 95 % a 99.9 % da luz ultravioleta que chega à Terra, inclusive os tipos mais nocivos. A energia que ele absorve é transformada em calor, e é por isso que a temperatura sobe ao longo da [estratosfera](#def-g8-the-atmosphere-layers). Sem a [camada de ozônio](#def-g8-the-atmosphere-ozone-layer), a luz ultravioleta que chega ao chão faria mal aos seres vivos.

**No campo — Acompanhar os balões meteorológicos.**

Os serviços meteorológicos publicam as medidas das suas radiossondas, muitas vezes como um gráfico da temperatura em função da [altitude](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/9-o-mapa-fisico-do-mundo#def-g4-world-physical-map-altitude) para cada lançamento. Com um adulto, procure as sondagens da estação mais perto de você, feitas às 00:00 ou às 12:00 UTC. Encontre a [altitude](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/9-o-mapa-fisico-do-mundo#def-g4-world-physical-map-altitude) em que a temperatura para de cair: é a [tropopausa](#def-g8-the-atmosphere-layers) nesse dia. Compare uma sondagem de inverno com uma de verão.

## 23.5 Exercícios

**Exercício 23.1 ★.**

Ligue cada camada à sua descrição: [troposfera](#def-g8-the-atmosphere-layers); [estratosfera](#def-g8-the-atmosphere-layers); [mesosfera](#def-g8-the-atmosphere-layers); [termosfera](#def-g8-the-atmosphere-layers). (a) A temperatura sobe com a [altitude](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/9-o-mapa-fisico-do-mundo#def-g4-world-physical-map-altitude) e a [camada de ozônio](#def-g8-the-atmosphere-ozone-layer) fica ali. (b) Quase todo o [tempo](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/1-observando-o-tempo#def-g1-watching-the-weather-weather) meteorológico acontece ali. (c) O ar mais frio da atmosfera fica no seu topo. (d) O ar muito rarefeito é aquecido a centenas de graus; muitos satélites giram ali.

**Solução de Exercício 23.1.**

(a) [estratosfera](#def-g8-the-atmosphere-layers); (b) [troposfera](#def-g8-the-atmosphere-layers); (c) [mesosfera](#def-g8-the-atmosphere-layers); (d) [termosfera](#def-g8-the-atmosphere-layers).

**Exercício 23.2 ★.**

Use o perfil de temperatura da atmosfera padrão. (a) Qual é a temperatura no [nível do mar](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/9-o-mapa-fisico-do-mundo#def-g4-world-physical-map-altitude)? (b) A $11\,\mathrm{km}$? (c) A $50\,\mathrm{km}$? (d) A $86\,\mathrm{km}$? (e) Entre que [altitudes](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/9-o-mapa-fisico-do-mundo#def-g4-world-physical-map-altitude) a temperatura não muda?

**Solução de Exercício 23.2.**

(a) $15{}^{\circ}\mathrm{C}$. (b) Cerca de $-56{}^{\circ}\mathrm{C}$. (c) Cerca de $-3{}^{\circ}\mathrm{C}$. (d) Cerca de $-86{}^{\circ}\mathrm{C}$. (e) De $11\,\mathrm{km}$ até cerca de $20\,\mathrm{km}$ (e ao longo de alguns quilômetros perto de $50\,\mathrm{km}$ e logo acima de $86\,\mathrm{km}$).

**Exercício 23.3 ★.**

Verdadeiro ou falso? Corrija as frases falsas. (a) A temperatura do ar sempre cai com a [altitude](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/9-o-mapa-fisico-do-mundo#def-g4-world-physical-map-altitude). (b) Metade de todo o ar fica abaixo de cerca de $5.5\,\mathrm{km}$. (c) A [camada de ozônio](#def-g8-the-atmosphere-ozone-layer) fica na [troposfera](#def-g8-the-atmosphere-layers). (d) A [tropopausa](#def-g8-the-atmosphere-layers) é mais alta acima do [equador](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/6-o-globo-continentes-e-oceanos#def-g3-continents-and-oceans-equator) que acima dos [polos](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/6-o-globo-continentes-e-oceanos#def-g3-continents-and-oceans-poles).

**Solução de Exercício 23.3.**

(a) Falso: ela cai na [troposfera](#def-g8-the-atmosphere-layers), sobe na [estratosfera](#def-g8-the-atmosphere-layers), cai na [mesosfera](#def-g8-the-atmosphere-layers) e sobe de novo na [termosfera](#def-g8-the-atmosphere-layers). (b) Verdadeiro. (c) Falso: ela fica na [estratosfera](#def-g8-the-atmosphere-layers). (d) Verdadeiro.

**Exercício 23.4 ★.**

Em que camada fica cada um destes? (a) Uma [nuvem](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/7-nuvens-chuva-e-neve#def-g4-clouds-rain-snow-cloud) de [chuva](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/7-nuvens-chuva-e-neve#def-g4-clouds-rain-snow-precipitation). (b) Um avião de linha a $12\,\mathrm{km}$. (c) Um balão meteorológico pouco antes de estourar, a $32\,\mathrm{km}$. (d) Um meteoro que se queima a $75\,\mathrm{km}$.

**Solução de Exercício 23.4.**

(a) Na [troposfera](#def-g8-the-atmosphere-layers). (b) Na [estratosfera](#def-g8-the-atmosphere-layers) (na atmosfera padrão, a [tropopausa](#def-g8-the-atmosphere-layers) fica a $11\,\mathrm{km}$). (c) Na [estratosfera](#def-g8-the-atmosphere-layers). (d) Na [mesosfera](#def-g8-the-atmosphere-layers).

**Exercício 23.5 ★★.**

Num dia de verão, faz $20{}^{\circ}\mathrm{C}$ no [nível do mar](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/9-o-mapa-fisico-do-mundo#def-g4-world-physical-map-altitude). Suponha que o ar esfria $6.5{}^{\circ}\mathrm{C}$ por quilômetro. (a) Qual é a temperatura a $2\,\mathrm{km}$? (b) A $3\,\mathrm{km}$? (c) A que [altitude](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/9-o-mapa-fisico-do-mundo#def-g4-world-physical-map-altitude), aproximadamente, o ar chega a $0{}^{\circ}\mathrm{C}$? Arredonde para uma casa decimal.

**Solução de Exercício 23.5.**

(a) $20 - 6.5 \times 2 = 20 - 13 = 7{}^{\circ}\mathrm{C}$. (b) $20 -
6.5 \times 3 = 20 - 19.5 = 0.5{}^{\circ}\mathrm{C}$. (c) O ar precisa esfriar 20 graus: $20 \div 6.5 \approx 3.1$, então a cerca de $3.1\,\mathrm{km}$.

**Exercício 23.6 ★★.**

Um refúgio de [montanha](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/2-as-paisagens-ao-nosso-redor#def-g1-landscapes-around-us-landform) fica a $3000\,\mathrm{m}$. Uma caminhante sai de uma aldeia a $500\,\mathrm{m}$ onde faz $18{}^{\circ}\mathrm{C}$. Usando um gradiente térmico de $6.5{}^{\circ}\mathrm{C}$ por quilômetro: (a) Quantos quilômetros a caminhante sobe? (b) Quantos graus o ar esfria? (c) Que temperatura a caminhante pode esperar no refúgio?

**Solução de Exercício 23.6.**

(a) $3 - 0.5 = 2.5\,\mathrm{km}$. (b) $6.5 \times 2.5 = 16.25$: cerca de 16 graus. (c) $18 - 16.25 \approx 2{}^{\circ}\mathrm{C}$.

**Exercício 23.7 ★★.**

Suponha que a pressão cai pela metade a cada $5.5\,\mathrm{km}$, a partir de $1000\,\mathrm{hPa}$ no [nível do mar](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/9-o-mapa-fisico-do-mundo#def-g4-world-physical-map-altitude). (a) Qual é a pressão a $5.5\,\mathrm{km}$? A $11\,\mathrm{km}$? A $16.5\,\mathrm{km}$? (b) A atmosfera padrão dá cerca de $506\,\mathrm{hPa}$, $227\,\mathrm{hPa}$ e $96\,\mathrm{hPa}$ nessas três [altitudes](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/9-o-mapa-fisico-do-mundo#def-g4-world-physical-map-altitude) (para $1013\,\mathrm{hPa}$ no [nível do mar](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/9-o-mapa-fisico-do-mundo#def-g4-world-physical-map-altitude)). A regra da metade é boa perto do chão? E mais acima?

**Solução de Exercício 23.7.**

(a) $500\,\mathrm{hPa}$, $250\,\mathrm{hPa}$ e $125\,\mathrm{hPa}$. (b) Perto do chão, a regra é boa ($500\,\mathrm{hPa}$ contra $506\,\mathrm{hPa}$). Mais acima, ela dá demais: $250\,\mathrm{hPa}$ contra $227\,\mathrm{hPa}$, e $125\,\mathrm{hPa}$ contra $96\,\mathrm{hPa}$. A regra da metade é só uma indicação aproximada.

**Exercício 23.8 ★★.**

No [nível do mar](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/9-o-mapa-fisico-do-mundo#def-g4-world-physical-map-altitude), a pressão é de cerca de $1000\,\mathrm{hPa}$, ou seja, $10^3$ hPa. (a) A $30\,\mathrm{km}$, ela é de cerca de $10\,\mathrm{hPa}$. Escreva isso como uma potência de dez, e diga quantas vezes ela é menor que no [nível do mar](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/9-o-mapa-fisico-do-mundo#def-g4-world-physical-map-altitude). (b) A $80\,\mathrm{km}$, ela é de cerca de $0.01\,\mathrm{hPa}$. Escreva-a como uma potência de dez. (c) Quantas vezes ela é menor que no [nível do mar](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/9-o-mapa-fisico-do-mundo#def-g4-world-physical-map-altitude)?

**Solução de Exercício 23.8.**

(a) $10~\text{hPa} = 10^1$ hPa; $10^3 \div 10^1 = 10^2$: cem vezes menor. (b) $0.01~\text{hPa} = 10^{-2}$ hPa. (c) $10^3 \div 10^{-2} =
10^5$: cem mil vezes menor.

**Exercício 23.9 ★★.**

Um balão meteorológico tem $1.5\,\mathrm{m}$ de diâmetro no lançamento e $6\,\mathrm{m}$ quando estoura. (a) Quantas vezes mais largo ele fica quando estoura? (b) Explique por que ele incha enquanto sobe. (c) Por que os serviços meteorológicos penduram um paraquedas embaixo dele?

**Solução de Exercício 23.9.**

(a) $6 \div 1.5 = 4$ vezes mais largo. (b) Enquanto ele sobe, o ar em volta faz cada vez menos pressão, então o gás de dentro se espalha e o balão cresce até a sua pele se romper. (c) Depois que o balão estoura, o paraquedas freia a queda da radiossonda, para que ela não machuque ninguém nem danifique nada.

**Exercício 23.10 ★★.**

A [tropopausa](#def-g8-the-atmosphere-layers) pode chegar a $20\,\mathrm{km}$ acima do [equador](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/6-o-globo-continentes-e-oceanos#def-g3-continents-and-oceans-equator) e descer a $7\,\mathrm{km}$ acima dos [polos](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/6-o-globo-continentes-e-oceanos#def-g3-continents-and-oceans-poles) no inverno. (a) Quantas vezes mais espessa é a [troposfera](#def-g8-the-atmosphere-layers) acima do [equador](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/6-o-globo-continentes-e-oceanos#def-g3-continents-and-oceans-equator) nesse caso? Arredonde para uma casa decimal. (b) No perfil padrão, a [tropopausa](#def-g8-the-atmosphere-layers) fica a $11\,\mathrm{km}$. A atmosfera padrão está mais perto do [equador](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/6-o-globo-continentes-e-oceanos#def-g3-continents-and-oceans-equator) ou dos [polos](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/6-o-globo-continentes-e-oceanos#def-g3-continents-and-oceans-poles)? (c) Um piloto voa de uma região polar até o [equador](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/6-o-globo-continentes-e-oceanos#def-g3-continents-and-oceans-equator) a uma [altitude](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/9-o-mapa-fisico-do-mundo#def-g4-world-physical-map-altitude) constante de $10\,\mathrm{km}$. O avião está na [troposfera](#def-g8-the-atmosphere-layers) ou na [estratosfera](#def-g8-the-atmosphere-layers) no começo (no inverno)? E no fim?

**Solução de Exercício 23.10.**

(a) $20 \div 7 \approx 2.9$ vezes mais espessa. (b) Mais perto dos [polos](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/6-o-globo-continentes-e-oceanos#def-g3-continents-and-oceans-poles): $11\,\mathrm{km}$ fica $4\,\mathrm{km}$ acima de $7\,\mathrm{km}$, mas $9\,\mathrm{km}$ abaixo de $20\,\mathrm{km}$ (ela descreve as [latitudes](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/14-latitude-longitude-e-fusos-horarios#def-g6-latitude-longitude-latitude) médias, e não o [equador](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/6-o-globo-continentes-e-oceanos#def-g3-continents-and-oceans-equator)). (c) No começo, a [tropopausa](#def-g8-the-atmosphere-layers) fica a cerca de $7\,\mathrm{km}$, abaixo do avião: o avião está na [estratosfera](#def-g8-the-atmosphere-layers). No fim, a [tropopausa](#def-g8-the-atmosphere-layers) fica a cerca de $20\,\mathrm{km}$: o avião está na [troposfera](#def-g8-the-atmosphere-layers).

**Exercício 23.11 ★★★.**

A parte de todo o ar que fica abaixo de uma [altitude](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/9-o-mapa-fisico-do-mundo#def-g4-world-physical-map-altitude) é $1 - p \div
p_0$, onde $p$ é a pressão nessa [altitude](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/9-o-mapa-fisico-do-mundo#def-g4-world-physical-map-altitude) e $p_0 =
1013\,\mathrm{hPa}$ a pressão no [nível do mar](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/9-o-mapa-fisico-do-mundo#def-g4-world-physical-map-altitude). (a) A $5.5\,\mathrm{km}$, $p
\approx 506\,\mathrm{hPa}$: que parte do ar fica abaixo? (b) A $11\,\mathrm{km}$, $p \approx 227\,\mathrm{hPa}$. (c) A $30\,\mathrm{km}$, $p \approx
12\,\mathrm{hPa}$. Dê as respostas em porcentagem, em números inteiros. (d) Que parte do ar fica acima de $30\,\mathrm{km}$?

**Solução de Exercício 23.11.**

(a) $1 - 506 \div 1013 \approx 0.50$: **50 %**. (b) $1 - 227 \div
1013 \approx 0.78$: **78 %**. (c) $1 - 12 \div 1013 \approx 0.99$: **99 %**. (d) Cerca de 1 %.

**Exercício 23.12 ★★★.**

Um [globo](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/6-o-globo-continentes-e-oceanos#def-g3-continents-and-oceans-globe) escolar tem $30\,\mathrm{cm}$ de diâmetro, então o seu raio, $15\,\mathrm{cm}$, representa o raio da Terra, $6371\,\mathrm{km}$. (a) Quantos quilômetros $1\,\mathrm{cm}$ do [globo](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/6-o-globo-continentes-e-oceanos#def-g3-continents-and-oceans-globe) representa? Arredonde para o quilômetro mais próximo. (b) Qual seria a espessura, em milímetros, da atmosfera até $100\,\mathrm{km}$ nesse [globo](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/6-o-globo-continentes-e-oceanos#def-g3-continents-and-oceans-globe)? (c) E a da [troposfera](#def-g8-the-atmosphere-layers), com $11\,\mathrm{km}$ de espessura? (d) Uma folha de papel tem cerca de $0.1\,\mathrm{mm}$ de espessura. Quantas folhas formariam a [troposfera](#def-g8-the-atmosphere-layers) do [globo](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/6-o-globo-continentes-e-oceanos#def-g3-continents-and-oceans-globe)?

**Solução de Exercício 23.12.**

(a) $6371 \div 15 \approx 425$ km para cada centímetro. (b) $100 \div 425
\approx 0.24$ cm, cerca de $2.4\,\mathrm{mm}$. (c) $11 \div 425 \approx
0.026$ cm, cerca de $0.26\,\mathrm{mm}$. (d) $0.26 \div 0.1 \approx 2.6$: duas ou três folhas de papel.

## 23.6 Problema: Acompanhar um balão meteorológico

**Problema 23.1.**

Problema de fim de semana — um balão meteorológico sobe pela atmosfera; as suas temperaturas mostram as camadas, e as suas pressões mostram onde sobra um quarto da pressão no nível do mar

Uma radiossonda é lançada de uma estação no [nível do mar](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/9-o-mapa-fisico-do-mundo#def-g4-world-physical-map-altitude). O seu balão sobe a cerca de $300\,\mathrm{m}$ por minuto. A tabela dá a pressão e a temperatura que ela mede (os valores da atmosfera padrão, arredondados).

| [altitude](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/9-o-mapa-fisico-do-mundo#def-g4-world-physical-map-altitude) (km) | 0 | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 | 12 | 14 |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| pressão (hPa) | 1013 | 795 | 617 | 472 | 357 | 265 | 194 | 142 |
| temperatura ($^\circ$C) | 15 | 2 | $-11$ | $-24$ | $-37$ | $-50$ | $-56$ | $-56$ |
| [altitude](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/9-o-mapa-fisico-do-mundo#def-g4-world-physical-map-altitude) (km) | 16 | 18 | 20 | 22 | 24 | 26 | 28 | 30 |
| pressão (hPa) | 104 | 76 | 55 | 40 | 30 | 22 | 16 | 12 |
| temperatura ($^\circ$C) | $-56$ | $-56$ | $-56$ | $-55$ | $-53$ | $-51$ | $-49$ | $-47$ |

**Parte I — A subida.**

1. Quantos metros o balão sobe em 10 minutos?
2. Quanto tempo ele leva para chegar a $6\,\mathrm{km}$ ? E a $30\,\mathrm{km}$ ?
3. O balão estoura a $30\,\mathrm{km}$ . Quanto tempo durou o voo, em horas e minutos?
4. Dê o nome da camada em que o balão está a $8\,\mathrm{km}$ , e da camada em que ele está quando estoura.

**Parte II — A temperatura.**

5. Quantos graus a temperatura cai entre o chão e $10\,\mathrm{km}$ ?
6. Qual é o gradiente térmico, em graus por quilômetro, nessa parte da subida?
7. Entre que [altitudes](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/9-o-mapa-fisico-do-mundo#def-g4-world-physical-map-altitude) a temperatura continua a mesma? Onde fica a [tropopausa](#def-g8-the-atmosphere-layers) ?
8. O que acontece com a temperatura acima de $20\,\mathrm{km}$ ? Que gás explica isso?

**Parte III — A pressão.**

9. Quanto é a metade da pressão no [nível do mar](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/9-o-mapa-fisico-do-mundo#def-g4-world-physical-map-altitude) ? Entre que [altitudes](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/9-o-mapa-fisico-do-mundo#def-g4-world-physical-map-altitude) ela é atingida?
10. Quanto é um quarto da pressão no [nível do mar](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/9-o-mapa-fisico-do-mundo#def-g4-world-physical-map-altitude) ? Arredonde para o hectopascal mais próximo.
11. Entre que duas [altitudes](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/9-o-mapa-fisico-do-mundo#def-g4-world-physical-map-altitude) da tabela esse quarto é atingido?
12. A pressão cai $71\,\mathrm{hPa}$ entre $10\,\mathrm{km}$ e $12\,\mathrm{km}$ . Supondo que ela caia de maneira regular, a que [altitude](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/9-o-mapa-fisico-do-mundo#def-g4-world-physical-map-altitude) , aproximadamente, a pressão é um quarto do seu valor no [nível do mar](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/9-o-mapa-fisico-do-mundo#def-g4-world-physical-map-altitude) ? Arredonde para uma casa decimal.

**Solução de Problema 23.1.**

**1.** $300 \times 10 = 3000$ m.

**2.** $6000 \div 300 = 20$ minutos; $30\,000 \div 300 = 100$ minutos.

**3.** 100 minutos, ou seja, 1 hora e 40 minutos.

**4.** A $8\,\mathrm{km}$: a [troposfera](#def-g8-the-atmosphere-layers) (a temperatura ainda está caindo). A $30\,\mathrm{km}$: a [estratosfera](#def-g8-the-atmosphere-layers).

**5.** $15 - (-50) = 65$ graus.

**6.** $65 \div 10 = 6.5{}^{\circ}\mathrm{C}$ por quilômetro.

**7.** De $12\,\mathrm{km}$ a $20\,\mathrm{km}$, ela fica em $-56{}^{\circ}\mathrm{C}$. O resfriamento para entre $10\,\mathrm{km}$ e $12\,\mathrm{km}$: a [tropopausa](#def-g8-the-atmosphere-layers) fica a cerca de $11\,\mathrm{km}$.

**8.** Ela sobe: $-55{}^{\circ}\mathrm{C}$ a $22\,\mathrm{km}$, $-47{}^{\circ}\mathrm{C}$ a $30\,\mathrm{km}$. O balão está na [estratosfera](#def-g8-the-atmosphere-layers), aquecida pelo ozônio que absorve a luz ultravioleta do Sol.

**9.** $1013 \div 2 \approx 507\,\mathrm{hPa}$; ela é atingida entre $4\,\mathrm{km}$ ($617\,\mathrm{hPa}$) e $6\,\mathrm{km}$ ($472\,\mathrm{hPa}$).

**10.** $1013 \div 4 \approx 253\,\mathrm{hPa}$.

**11.** Entre $10\,\mathrm{km}$ ($265\,\mathrm{hPa}$) e $12\,\mathrm{km}$ ($194\,\mathrm{hPa}$).

**12.** A partir de $10\,\mathrm{km}$, a pressão precisa cair mais $265 - 253 =
12$ hPa, dos 71 hPa que ela perde em 2 km: $12 \div 71 \times 2
\approx 0.34$ km. A pressão é um quarto do seu valor no [nível do mar](https://one-course.com/books/earth/1/pt/chapter/9-o-mapa-fisico-do-mundo#def-g4-world-physical-map-altitude) a cerca de **$10.3\,\mathrm{km}$**.