O efeito de estufa explicado em 438 palavras e 1 figura.

A luz solar não é toda igual. É um conjunto de “luzes” a que damos nomes que dependem do seu comprimento de onda (c.d.o.). A luz visível é aquela a que os olhos humanos são sensíveis. Alguns animais (como por exemplo os insectos) são sensíveis à luz ultravioleta (que tem um c.d.o. maior que a da luz visível), também referida como luz UV. Outros animais conseguem ver luz infravermelha ou luz IV (com c.d.o. menor que o da luz visível). Já o Super-Homem tem visão Raios X (uma luz com c.d.o. maior que o da luz ultravioleta).

No entanto, independentemente da sua composição, quando chega à superfície terrestre, a luz solar sofre um de dois fins. Ou é reflectida (mantendo-se o seu c.d.o. igual) ou é absorvida. A luz absorvida pela superfície terrestre é posteriormente reemitida como luz infravermelha. Algumas das moléculas presentes na atmosfera têm a capacidade para absorver a luz IV e reemiti-la mais tarde.

Diferentes tipos de luz têm diferentes “capacidades”: a luz ultravioleta em excesso provoca cancro da pele, sem luz visível os humanos não vêem e a luz infravermelha “aquece”. Assim quando as moléculas presentes na atmosfera reemitem a luz infravermelha a temperatura da atmosfera aumenta. Chama-se a isto o efeito de estufa.

O efeito de estufa, por si só, é um factor benéfico que permite a existência da vida tal como a conhecemos. Sem o efeito de estufa a temperatura média do planeta Terra seria 30 ºC mais baixa, e a água encontrar-se-ia quase toda no estado sólido. Mas o efeito do efeito de estufa depende do número de moléculas que conseguem absorver e reemitir luz infravermelha presentes na atmosfera. Quanto maior for o número destas moléculas, maior será a temperatura média da Terra.

O aumento do efeito de estufa provoca o aumento da temperatura média da Terra. Este facto traz consequências como o aumento do nível médio da água do mar e as alterações climáticas, incluindo o aumento da temperatura. Um aumento médio de 5 ºC poderá ter consequências catastróficas.

O efeito de estufa é provocado por várias substâncias existentes na atmosfera, chamados gases de estufa, como o vapor de água, o metano, o óxido nítrico, o ozono e, o mais famoso, o dióxido de carbono. Os níveis destes gases têm aumentado consideravelmente (pode-se mesmo dizer exponencialmente) desde o início da Revolução Industrial, à mais de 200 anos atrás.

Os níveis dos gases de estufa têm aumentado desde o início da revolução industrial, resultado das actividades humanas. O efeito mais devastador é o do dióxido de carbono, que resulta principalmente da combustão de combustíveis fósseis como o carvão e o petróleo.

P.S.: A imagem deste post foi adaptada. A imagem original encontra-se aqui.

A morada dos deuses.

Os gregos antigos acreditavam que o monte Olimpo, sendo o monte mais alto entre todos, era a morada (digna) dos deuses. No planeta Terra a maior montanha é o Evereste (quase 9 km de altura) e existem mais 13 montanhas com mais de 8 km de altura. Várias situam-se, tal como o monte Evereste, na cordilheira dos Himalaias. Mas essas montanhas são anãs ao pé da maior montanha de Marte, com a altura de sensivelmente 3 montes Evereste. A esta montanha marciana (a maior conhecida no sistema solar) foi dado o nome de Olympus Mons, o Monte Olimpo.

O Olympus Mons situa-se próximo do equador marciano, numa região chamada planalto de Tharsis. Encontra-se acompanhado por outros três montes gigantes com mais de 10 km de altura, chamados Ascraeus Mons, Pavonius Mons e Arsia Mons. O tamanho destes gigantes é ainda mais impressionante quando se considera o tamanho total do planeta Marte, como na figura à direita. E o diâmetro de Marte é sensivelmente metade do diâmetro da Terra.

Situada na Terra, a cordilheira dos Himalaias resulta do choque das placas tectónicas asiática e indiana (chamadas assim por razões óbvias). Já o marciano Olympus Mons é de origem vulcânica. Com um diâmetro de quase 600 km e cerca de 26,4 km de altura, no centro deste enorme monte situa-se um aglomerado de cinco caldeiras, a maior das quais tem 80 km de diâmetro.

A melhor forma de avaliar o tamanho do Olympus Mons é comparando-o com algo que conhecemos bem. O Olympus Mons ocupa uma área de sensivelmente três vezes Portugal continental e a altura de três montes Evereste. Na Terra o seu cume estaria situado no meio da camada de ozono!

A imagem seguinte é da ESA (European Space Agency) e permite distinguir as caldeiras (para cada caldeira a base está ao mesmo nível). As cinco caldeiras do Olympus Mons confirmam a ocorrência de pelo menos 5 erupções vulcânicas, em diferentes alturas da vida do planeta Marte. Estas erupções são responsáveis pelo depósito de grande parte do material que constitui o monte. Vários cientistas consideram que o Olympus Mons ainda poderá ser um vulcão activo.

O cone do Olympus Mons têm um declive muito suave, entre 2% e 5%, ou seja, por cada 100 m percorridos em linha recta a partir da caldeira até à base a altitude diminui entre 2 e 5 metros. Na Terra vulcões com esta forma (ou morfologia) são chamados vulcões efusivos ou vulcões escudo, devido a sua forma. Também são referidos como vulcões com actividade de tipo hawaiano. Nestes vulcões a lava é muito fluida, podendo percorrer grandes distâncias antes de solidificar. Um exemplo de vulcões efusivos é os vulcões hawaianos. O maior destes, Mauna Loa, tem uma altura de 10 km, desde a base no fundo do oceano até ao topo (ver figura abaixo).

Existem várias razões propostas para a impossibilidade de um monte terrestre poder atingir as dimensões do Olympus Mons. Em primeiro lugar está sujeito à acção da erosão pelos elementos (ventos, chuva, cursos de água, etc…). Para além disso a acção da gravidade limita (condiciona é o termo mais correcto) a altura máxima que uma montanha pode ter. Na Terra 9 km de altura acima do nível médio das águas do mar parece ser o limite. Finalmente o facto de a crosta terrestre ser constituída por placas que se movem (segundo a teoria de tectónica de placas) limita o tempo durante o qual um vulcão é activo. O arquipélago do Hawai é um dos melhores exemplos.

Tendo em conta o tamanho do Olympus Mons em relação à dimensão de Marte poderia esperar-se a identificação deste monte utilizando um telescópio terrestre. No entanto a região de Tharsis pode ser assolada por tempestades de poeira e por nuvens que diminuem consideravelmente a visibilidade. A dimensão do Olympus Mons só foi verificada pela sonda Mariner 9 em 1972.

P.S.: As imagem apresentadas neste poste foram obtidas em missões patrocinadas pela NASA (National Aeronautics and Space Administration) e pela ESA (European Space Agency). A excepção é a imagem do Mauna Loa (origem: wikipedia - Gordon Joly).

A Google tem um mapa de Marte, de acesso gratuito. A fotografia abaixo é de lá!

A Google celebra a descoberta de água na Lua

O logotipo da Google de hoje, 14 de Novembro de 2009, celebra a descoberta de água na Lua.

Um dos programas da NASA na Lua utiliza um satélite chamado LCROSS (Lunar Crater Observation and Sensing Satellite) cujo objectivo, como indicado pelo nome, é estudar as crateras da Lua. A LCROSS partiu da Terra no dia 18 de Junho de 2009 e foi transportada até à Lua num foguetão Centauro. No dia 9 de outubro de 2009, ao se aproximar da Lua, a LCROSS separou-se da parte do foguetão Centauro que a transportava.

Após a separação da LCROSS, o que restava do foguetão Centauro caiu sobre a cratera lunar Cabeus, situada no polo sul da Lua. A LCROSS realizou uma análise das “poeiras” geradas pela formação da mini cratera no local de impacto e detectou a presença de água.

A descoberta de água na Lua é importante a dois níveis: por um lado a presença de água na Lua poderá tornar mais fácil a instalação de seres humanos neste satélite, por outro lado os cientistas esperam que esta descoberta permita desvendar segredos sobre a formação do Sistema Solar. No futuro poderiam ser recolhidas e estudadas amostras de colunas de gelo lunar, da mesma forma que são estudadas amostras de gelo recolhidas no Ártico e na Antártida (lembram-se da profissão do personagem Jack Hall no filme O dia depois de amanhã?).

A presença de água na cratera lunar Cabeus foi detectada por espectroscopia (os espectros de UV e de IV da água são inconfundíveis). No entanto a LCROSS recolheu muito mais informação, que neste momento está a ser tratada por cientistas da NASA. Espera-se que a análise de todos estes dados confirme os resultados de espectroscopia, ou seja a existência de água na cratera lunar Cabeu.

Mais ainda, os dados obtidos pela LCROSS irão permitir um estudo muito mais profundo de todos os componentes da poeira da cratera recém-criada e ainda (também muito importante) da sua distribuição na mesma.

Fotografia tirada 20 segundos após o impacto na cratera lunar Cabeus (Fonte: NASA).

Nota: A descoberta de água na Lua foi reportada em vários jornais portugueses, como o Público, o Correio da Manhã, o Diário de Notícias e até A Bola (edição online).
UV = ultra violeta; IV = infravermelho.

Metais mesmo básicos.

Na Tabela Periódica dos Elementos Químicos actual os elementos encontram-se organizados por grupos e por períodos. Átomos de elementos do mesmo grupo têm o mesmo número de electrões de valência (que são os electrões responsáveis pela reactividade de um átomo). Assim os átomos de elementos do mesmo grupo apresentam propriedades químicas muito semelhantes entre si. Elementos do mesmo grupo têm tendência para reagir da mesma forma quando participam numa reacção química, formando-se produtos de reacção com uma fórmula química semelhante.

Como já foi referido neste blog, as primeiras tentativas de organizar os elementos em grupos tiveram em consideração a semelhança de propriedades químicas de diferentes elementos.

Os elementos lítio (Li), sódio (Na), potássio (K), rubídio (Rb), césio (Cs) e frâncio (Fr) constituem o grupo 1 da Tabela Periódica. São elementos extremamente reactivos. O grupo 1 é conhecido como grupo dos metais alcalinos. O nome metal alcalino resulta do facto de estes elementos reagirem vigorosamente com a água, formando soluções alcalinas (soluções com um pH > 7). Muitos de nós observámos a reacção do sódio e do potássio com a água nas aulas de Ciências Físico-Químicas. À medida que a reacção ocorria, a água ia tornando-se cada vez mais cor-de-rosa, devido à presença de fenolftaleína (indicador que torna as soluções alcalinas cor-de-rosa).

Os metais alcalinos têm a aparência típica dos metais, e apresentam uma cor cinzento-prata. São metais moles, e mesmo o lítio (o mais duro dos metais alcalinos) é mais mole que o chumbo. É possível cortar amostras de sódio e de potássio utilizando uma faca romba.

Os metais alcalinos reagem facilmente com outros reagentes que não a água. Por exemplo, os metais alcalinos reagem com o oxigénio molecular (formula química = O2), formando-se um óxido de metal alcalino com a fórmula química M2O. Da reacção deste reagente com o lítio resulta o óxido de lítio, ou Li2O, da reacção deste reagente com o sódio resulta o óxido de sódio, ou Na2O, e da reacção deste reagente com o potássio resulta o óxido de potássio, ou K2O.

Os metais alcalinos são tão reactivos que, na Natureza, não é possível encontra-los no estado puro. No entanto é possível obter estes metais por electrólise. A grande reactividade destes elementos com o oxigénio presente no ar, obriga a que os metais alcalinos sejam guardados em ambiente inerte, óleo no caso do sódio e do potássio e árgon no caso do césio.

Este vídeo apresenta a reacção de metais alcalinos com a água, apresentando os metais por ordem crescente de número atómico. De todos os que encontrei no youtube é o meu favorito.

Como fazer uma bomba atómica em casa.

Em 2001, no pico da guerra contra o terrorismo, foi feita uma descoberta inquietante. Numa rusga feita a um centro de recrutamento de talibãs em Cabul, foi encontrado, escondido entre outros papéis, um artigo com instruções sobre como fazer uma bomba atómica.

A notícia foi reportada com pompa e circunstância por um repórter da BBC, que leu trechos do artigo in loco, e o pânico instalou-se entre as hostes aliadas. Especialistas americanos e ingleses foram forçados a emitir comunicados oficiais, referindo o quão improvável seria para Bin Laden e para os seus fazer uma bomba atómica.

Uma análise mais cuidada revelou a origem das instruções para a produção da bomba caseira. O artigo original era, nem mais nem menos, que um velhinho artigo de 1979 chamado Let´s make a termonuclear device, do The Journal of Irreproducible Results (TJIR). E todos puderam respirar de alívio.

Os cientistas sabem fazer humor, incluivé em tempo de guerra. Em Março de 1979, em plena guerra fria, o Supremo Tribunal de Justiça dos Estados Unidos decidiu impedir a publicação, em revistas e jornais, de artigos que apresentassem detalhes relativos à construção de uma bomba atómica.

A decisão do Supremo Tribunal de Justiça chocou a comunidade científica. A mesma chamou a atenção para o facto de a decisão do tribunal ser redundante, na medida em que todas as informações necessárias para construir uma bomba atómica se encontram disponíveis em bibliotecas públicas norte-americanas. O acesso a estas informações sempre foi, portanto, gratuito.

Pouco tempo depois apareceu um artigo na revista The Journal of Irreproducible Results, que apresenta artigos dedicados a temas mais ou menos polémicos, tratados com humor cáustico. O autor do artigo Let´s make a termonuclear device apresenta um receita para a construção de uma bomba atómica caseira, feita em 10 simples passos.

O objectivo original do artigo foi conseguido: Por mais simples que possa parecer a produção de uma bomba atómica, a sua produção em massa é impossível! Para começar não seria possível “arranjar” o material necessário (50 kg de plutónio, 100kg de TNT, o invólucro em forma de bola, etc.). Para além disso o manuseamento de material radioactivo (50 kg inteirinhos de plutónio!!) é fatalmente prejudicial para a saúde de qualquer um.

Uma bomba atómica é super instável. Ninguém quererá dormir ao pé de uma, quanto mais fabrica-la. E como a informação necessária para fabricar uma bomba é acessível a todos (pelo menos a todos que saibam ler textos escritos em inglês) não vale a pena proibir a divulgação de artigos sobre este assunto.

Seriam os ocupantes do centro de recrutamento de Cabul, descoberto em 2001, possuidores do mesmo nível de humor que o autor do artigo da TJIR? Provavelmente não existirá jamais resposta a esta questão. Mas o artigo Let´s make a termonuclear device provou manter-se actual, resistindo ao teste do tempo.

P.S.: Recomenda-se a leitura do artigo original em inglês. É awesome!

Construindo a tabela periódica: o início.

No decorrer do século XIX foram sendo descobertos muitos dos elementos químicos conhecidos actualmente. Ainda muito cedo vários cientistas verificaram que alguns elementos apresentavam propriedades físicas e químicas semelhantes entre si. Esses elementos foram sendo “agrupados” em grupos como o grupo dos metais alcalinos e o grupo dos halogéneos. O primeiro cientista a constatar que é possível estabelecer grupos de elementos com propriedades físicas e químicas semelhantes foi Johann Wolfgang Döbereiner (1780-1849).

Na década de 1860, quando já era conhecido com algum pormenor a massa atómica relativa de vários elementos, alguns cientistas verificaram que se os elementos fossem organizados segundo a sua massa atómica era observada uma periodicidade. Separados por um número certo e constante de elementos encontravam-se elementos pertencentes ao mesmo grupo.

Os cientistas que apresentaram os trabalhos mais pertinentes foram Alexandre-Emile Béguyer de Chancourtois (1820-1886), John Newlands (1837-1898), Lothar Meyer (1830-1895) e Dmitri Mendeleiev (1834-1907). Estes cientistas apresentaram os seus resultados de forma independente, sem se aperceberem que outros já tinham apresentado conclusões semelhantes. Também propuseram esquemas de organização dos elementos.

Ao princípio os trabalhos destes cientistas não foram bem recebidos pela comunidade científica da época. As críticas apresentadas pelos químicos mais proeminentes foram severas e, para Béguyer de Chancourtois e Newlands devastadoras. A Newlands foi recusada a publicação de um artigo sobre o seu trabalho. O artigo publicado por Chancourtois não apresentava o esquema por si proposto para a organização dos elementos, tornando o texto incompreensível.

Newlands, Meyer e, principalmente Mendeleiev construíram os seus esquemas deixando espaço para novos elementos que na altura ainda não tinham sido isolados. Mendeleiev chegou a descrever as propriedades físicas e químicas dos elementos desconhecidos. Inicialmente isso foi considerado uma temeridade (como poderia ser possível prever as propriedades de um elemento não descoberto). Mas a descoberta e estudo dos elementos previstos por estes três cientistas comprovaram a veracidade das suas tabelas.

Foi a descoberta do escândio, do gálio e do germânio, os três elementos previstos e detalhadamente descritos por Mendeleiev, que comprovou a superioridade do seu esquema de organização este elementos, a que actualmente se dá o nome de Tabela Periódica.

Série da tabela periódica: Apresentação.

A tabela periódica dos elementos químicos parece ter surgido do nada, movida por regras misteriosas que ordenam a posição dos elementos químicos por períodos e grupos. Dos cientistas que contribuíram para a sua construção e desenvolvimento apenas Dmitri Mendeleiev (1834-1907) é famoso.

Partindo à aventura, resolvi conhecer melhor a história da tabela periódica. Navegando pela net e consultando alguns livros descobre-se que esta é uma história fascinante, cheia de personagens com as suas particularidades. Tem uma trama sólida e complexa. Têm comédia e tragédia. Tem tudo o que é necessário para o enredo de um bom filme. Só é pena se encontrar maioritariamente descrita em inglês (mas já agora ver aqui).

Tão complexa é a história do desenvolvimento da tabela periódica que se torna difícil apresenta-la num único texto. Descrever todos os actores principais e a sua contribuição resulta num texto comprido. Dividindo-o em fascículos, espero tornar a sua leitura mais fácil e divertida. Assim resulta a Série da Tabela Periódica, a que dou início hoje.