Qual é o orçamento de energia da Terra?

O termo 'orçamento de energia da Terra' foi cunhado para se referir à energia que o planeta recebe do sol, utilizado em toda a Terra, e então envia de volta ao espaço. O sol fornece toda a energia que é utilizada na Terra, embora a maior parte da energia do sol nunca atinja a superfície do planeta. O calor que a Terra recebe entra em cinco componentes distintos do ambiente: coisas vivas, como plantas e animais, a crosta terrestre, os corpos d'água da Terra, a atmosfera e o gelo. Devido à forma do planeta, a quantidade de energia que atinge a superfície da Terra é significativamente irregular, com algumas áreas recebendo quantidades substancialmente maiores de calor do que outras. A forma da Terra também faz com que as áreas polares recebam consideravelmente menos calor do que as regiões mais próximas do equador. Pesquisas científicas mostraram que cada metro quadrado na superfície da Terra recebe e devolve aproximadamente 240 watts de energia do sol. A quantidade de energia calorífica recebida pela Terra e irradiada de volta ao espaço está próxima de ser equilibrada com a Terra quase se aproximando de um estado de equilíbrio radiativo.

Energia de calor entrante

A terra recebe energia solar na forma de radiação de ondas curtas. A energia que chega pode interagir com o ambiente da Terra de três maneiras diferentes: dispersão, absorção e reflexão. Se a radiação solar atingir a superfície da Terra sem passar por nenhum desses três processos, ela será chamada de radiação solar direta.

Espalhamento

Quando a energia do sol é dispersa, ela entra em contato com partículas minúsculas, como as moléculas de gás, que mudam a direção dos raios do sol sem alterar o comprimento de onda. A dispersão depende de muitos fatores, como o comprimento de onda da radiação e o tamanho das moléculas que dispersam a radiação. O principal efeito da dispersão é que reduz a quantidade de energia térmica que atinge a superfície da Terra. A dispersão é também responsável pelo céu da Terra ser azul. Radiação solar dispersa que atinge a superfície da Terra é chamada de radiação solar difusa.

Absorção

Outra maneira pela qual a energia solar interage com o ambiente da Terra é por absorção. Os cientistas descrevem a absorção como o processo pelo qual uma substância absorve a radiação solar e transforma-se em energia térmica. Depois que o material gera energia térmica, mais tarde ele é irradiado de volta ao ambiente por meio de radiação de ondas longas.

Reflexão

A radiação solar também pode ser refletida quando interage com partículas dentro da terra. A reflexão ocorre quando a luz solar atinge uma partícula e é redirecionada para a atmosfera. O principal impacto da reflexão é que reduz a quantidade de calor que atinge a superfície da Terra. A reflexão ocorre tipicamente dentro das nuvens onde as gotas de água interceptam e redirecionam os raios do sol.

Energia térmica de saída

A terra envia energia para o espaço sob a forma de radiação de ondas longas, que geralmente tem baixa quantidade de energia. A energia enviada da terra é geralmente na forma de radiação infravermelha. Partículas dentro do ambiente absorvem parte da energia irradiada da terra, enquanto as nuvens também refletem algumas. Radiação de saída é fundamental para o orçamento de energia da Terra, pois é a soma da energia da terra para a atmosfera. A radiação de saída também desempenha um papel significativo no efeito estufa, pois gases como o dióxido de carbono e o metano absorvem a radiação, aumentando a quantidade de calor na atmosfera. Outro efeito da absorção por esses gases é que isso resulta em aumento da temperatura da superfície da Terra. Os cientistas indicam que uma maior concentração de gases de efeito estufa pode levar ao aquecimento global.

Desequilíbrio de energia dentro da terra

Caso a energia que entra na terra e a energia que sai do planeta não sejam iguais, a terra ganha ou perde energia. Existem duas maneiras principais de verificar se a Terra está ganhando energia, perdendo-a ou se está em equilíbrio. Uma maneira é através do uso de medição indireta. No caso de uma mudança de energia na Terra, isso afetará vários componentes do ambiente da Terra, como os oceanos. Para medir a mudança, utilizam-se os dispositivos oceânicos conhecidos como argo floats. Outro método que pode ser usado é através da medição direta, principalmente através do uso de satélites. Os satélites que medem o desequilíbrio energético usam a tecnologia desenvolvida pela NASA e monitoram a quantidade de calor que a Terra recebe, bem como a quantidade que a Terra irradia.

Efeito estufa

Os gases que compõem a porcentagem mais significativa da atmosfera da Terra são o oxigênio e o nitrogênio, que não interagem com a radiação solar que entra nem com a radiação térmica da Terra para o espaço. A atmosfera da Terra, no entanto, também contém substâncias como vapor de água e outros gases que absorvem a radiação térmica de comprimentos de onda específicos. Cinco a seis por cento da energia que a terra irradia é absorvida pelas substâncias e o aumento de sua concentração na atmosfera resulta em uma maior taxa de absorção. O principal impacto do efeito estufa padrão é que ele eleva a temperatura da Terra tornando a terra mais quente do que seria se dependesse apenas do sol para aquecimento.

das Alterações Climáticas

O clima da terra pode mudar devido a fatores naturais ou devido à influência dos seres humanos. Fatores naturais que resultam na alteração do clima da Terra incluem erupções vulcânicas e as alterações no brilho do sol que aumentariam ou reduziriam a quantidade de energia solar que chegaria à superfície da Terra. Diversas atividades humanas contribuem direta ou indiretamente para alterar o clima da Terra, como a liberação de poluentes na atmosfera e o desmatamento. As mudanças climáticas têm um impacto direto no orçamento de energia da Terra.

Impactos Econômicos da Mudança Climática

Um dos setores substancialmente afetados pelas mudanças nos padrões climáticos da Terra é o setor agrícola. Devido às mudanças, algumas regiões estão enfrentando menos chuva do que normalmente, o que leva a uma quebra de safra. Outras áreas estão experimentando chuvas acima da média, levando à destruição das plantações nas fazendas. O impacto desses eventos é que reduz o rendimento das culturas, tornando mais difícil para os agricultores ganhar a vida e criar escassez de alimentos. Outro efeito da mudança climática é que ela levará a um aumento significativo nos casos de ondas de calor, algumas das quais podem causar a morte, reduzindo a parcela da população capaz de contribuir para a economia.