Ar em Movimento
Vamos fazer uma atividade rápida. Estenda a mão a alguns centímetros da boca, com a palma na direção do rosto. Agora abra bem a boca e sopre na palma da mão. O ar que atinge a palma da mão é bastante quente. Agora faça a sua boca um 'O' apertado e sopre novamente. Você ficou surpreso com o resultado? Desta vez, o mesmo ar que saiu da sua boca foi legal!
Isso acontece porque o ar esfria à medida que se expande. Quando você fechou a boca na segunda parte da atividade, restringiu o espaço por onde o ar poderia sair da boca e, assim, ele se expandiu para fora ao chegar à palma da mão. Ele esfria porque, à medida que o espaço se torna maior, as partículas do ar se misturam menos e, portanto, emitem menos calor.
A mesma coisa acontece com o ar na atmosfera. Conforme o ar quente sobe, ele se expande e esfria. Em seguida, afunda de volta para preencher o espaço que o ar quente deixou para trás. Essa corrente de convecção , ou circulação de ar quente subindo e ar frio descendo, tem alguns efeitos interessantes sobre o vento . O vento move o ar horizontalmente - portanto, qualquer ar que se move da esquerda para a direita em vez de para cima e para baixo.
Forças de gradiente de pressão
Em última análise, o vento vem das diferenças de temperatura porque, como aprendemos em outra lição, as diferenças de temperatura levam a diferenças de pressão do ar, e a pressão do ar cria correntes de convecção que, como acabamos de aprender, criam vento. Vamos voltar e ver como isso funciona. Digamos que temos um local quente, como o equador, e uma região fria, como o Pólo Norte. O ar no equador é aquecido com mais energia solar do que o ar no Pólo Norte, então ele sobe e se move horizontalmente em direção ao Pólo Norte. À medida que esfria, ele afunda de volta para a região equatorial mais quente. A diferença de pressão do ar entre os dois locais é chamada de gradiente de pressão , e a força que realmente conduz o ar de áreas de alta pressão para áreas de baixa pressão é chamada de força de gradiente de pressão .
O Efeito Coriolis
Se a Terra não girasse (o que sabemos que faz, porque temos ciclos diurnos e noturnos), essa força gradiente de pressão criaria duas circulações de vento de uma única célula - uma para o hemisfério norte e outra para o hemisfério sul.
Mas, como a Terra gira em seu eixo, temos várias circulações de vento na Terra. O que é especialmente interessante é que essa rotação da Terra afeta a trajetória do vento de forma que parece desviar para a direita no hemisfério norte e para a esquerda no hemisfério sul (se você estiver olhando de um dos pólos). Essa deflexão do vento na rotação da Terra é chamada de Efeito Coriolis .
O efeito Coriolis é como estar em um carrossel. Imagine que você está de um lado e seu amigo está diretamente à sua frente, do outro. Se você jogasse uma bola para seu amigo enquanto o carrossel não estivesse girando, ela iria direto para ele. Este é nosso padrão de circulação de uma célula em uma Terra sem rotação.
Mas agora vamos fazer o carrossel girar no sentido anti-horário. Jogue a bola para o seu amigo novamente e a bola erra desta vez! Você pode não perceber, mas a bola ainda está viajando no mesmo caminho em linha reta de antes, e você veria isso se olhasse diretamente de cima. No entanto, da sua perspectiva no carrossel, parece que a bola está desviando para a direita ao perder seu amigo.
Isso é o que acontece com o vento na Terra. Conforme a Terra gira, todos os objetos em movimento livre, como ar, água, aviões e até bolas de neve, parecem deixar seus caminhos em linha reta. Nada está livre do efeito Coriolis!
O efeito Coriolis também difere dependendo da velocidade do vento e da latitude. Quando o vento viaja mais rápido, ele é mais desviado. Objetos com latitude mais alta (ou seja, mais próximos das regiões polares) desviam mais do que aqueles no equador.
Fricção afeta o vento
Quando falamos sobre vento, certamente não podemos esquecer o atrito . O atrito é uma força que restringe o movimento e, sempre que um objeto entra em contato com uma superfície, ele sofre atrito. Você pode sentir isso quando desliza para baixo em um escorregador - você definitivamente sente a fricção na parte de trás de suas pernas se deslizar de shorts em vez de calças compridas!
O vento encontra atrito em toda a Terra porque está constantemente em contato com a superfície da Terra. Quanto mais áspera for a superfície, maior será a fricção. Portanto, um deserto arenoso permitirá que o vento se mova sobre ele com mais facilidade, mas uma cordilheira acidentada provavelmente diminuirá consideravelmente o vento. O atrito também reduz o efeito do efeito Coriolis porque, como aprendemos antes, o vento mais lento desvia menos do que o vento que se move mais rápido.
Resumo da lição
Assim como o ar que sai da boca, o ar na atmosfera esfria conforme se expande. À medida que o ar quente na atmosfera se expande e esfria, ele afunda para preencher o espaço que o ar quente deixou para trás, e essa circulação de ar quente subindo e descendo de ar frio é chamada de corrente de convecção . As correntes de convecção criam o vento , que move o ar horizontalmente. Mas as correntes de convecção estão, em última análise, à mercê das diferenças de temperatura, porque são elas que criam as diferenças de pressão em primeiro lugar. A diferença de pressão entre dois locais é chamada de gradiente de pressão , e a força que realmente move o ar como o vento é chamada de força de gradiente de pressão .
A rotação da Terra significa que o ar não circula em uma corrente de convecção de uma única célula para cada hemisfério. Em vez disso, obtemos várias células de ar e o efeito Coriolis , que é a aparente deflexão do vento devido à rotação da Terra. Como jogar a bola para seu amigo no carrossel enquanto gira, o vento na verdade viaja em seu mesmo caminho em linha reta, mas quando observado de cima parece desviar para a direita no hemisfério norte e para a esquerda no hemisfério sul hemisfério. A deflexão do vento é maior com a velocidade do vento mais alta, bem como com latitudes mais altas.
O atrito também desempenha um papel importante no comportamento do vento na Terra porque esta é uma força que restringe o movimento. Quando o vento encontra superfícies mais ásperas na Terra, ele diminui consideravelmente. Quando o vento viaja mais lentamente, o impacto do efeito Coriolis também é reduzido, porque ventos mais lentos desviam menos do que ventos que viajam em velocidades mais rápidas.
Resultados de Aprendizagem
Quando esta lição terminar, você deverá ser capaz de:
- Defina as correntes de convecção
- Descreva o gradiente de pressão e a força do gradiente de pressão
- Identifique como a rotação da Terra ajuda a criar o efeito Coriolis
- Entenda o efeito da fricção no vento