E1 Balanço Energético Planetário

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O balanço energético planetário descreve o equilíbrio termodinâmico entre a energia solar absorvida pela Terra e a energia infravermelha que ela emite de volta para o espaço. Enquanto a energia solar absorvida e a energia infravermelha emitida permanecerem iguais, a temperatura do planeta permanece estável, e esse balanço energético planetário é a base de toda a física climática. Quando a energia solar absorvida e a energia infravermelha emitida deixam de ser iguais, surge um desequilíbrio energético terrestre, e esse desequilíbrio força o sistema climático a aquecer ou esfriar até que a energia solar absorvida e a energia infravermelha emitida sejam novamente iguais e o balanço energético planetário seja restaurado.

A energia infravermelha emitida por um corpo depende de sua temperatura de acordo com uma relação física fundamental: a potência irradiada por unidade de área aumenta com a quarta potência da temperatura absoluta do corpo radiante, de modo que um pequeno aumento na temperatura produz um aumento muito maior, e não proporcional, na potência irradiada. Aplicada à Terra dentro do balanço energético planetário, essa mesma relação nos permite calcular a temperatura de emissão efetiva, próxima de 255 Kelvin. Esta é a temperatura que a Terra teria se emitisse toda a energia infravermelha necessária para igualar a energia solar absorvida para o espaço, sem que o efeito estufa retivesse qualquer parte dessa energia infravermelha ao longo do caminho.

A temperatura de emissão efetiva não é, contudo, a temperatura real da superfície da Terra: a temperatura real da superfície é de cerca de 288 Kelvin, consideravelmente superior à temperatura de emissão efetiva de aproximadamente 255 Kelvin. Essa diferença entre a temperatura real da superfície e a temperatura de emissão efetiva quantifica precisamente o efeito estufa natural: quanto maior essa diferença entre a temperatura real da superfície e a temperatura de emissão efetiva, mais energia infravermelha a atmosfera retém antes de liberá-la para o espaço, e mais eficaz é o efeito estufa natural, mantendo a superfície da Terra mais quente do que seria sem ele.

O balanço energético planetário não é distribuído uniformemente pela superfície da Terra: os trópicos recebem mais energia solar do que liberam como energia infravermelha, um excedente energético tropical, enquanto as regiões polares liberam mais energia infravermelha do que recebem como energia solar, um déficit energético polar. Esse excedente de energia tropical e déficit de energia polar são a força motriz fundamental por trás de toda a circulação atmosférica e oceânica, pois ambas as circulações existem, em última análise, para transportar o excedente de energia tropical para as regiões polares com déficit de energia e, assim, compensar, pelo menos parcialmente, esse desequilíbrio latitudinal no balanço energético planetário.

O atual desequilíbrio energético da Terra, próximo a nove décimos de watt por metro quadrado, é o sinal mais claro de que o balanço energético do planeta está atualmente tensionado e não em equilíbrio: a energia solar absorvida pela Terra excede a energia infravermelha emitida de volta para o espaço nessa mesma quantidade e, enquanto esse desequilíbrio energético terrestre persistir, o sistema climático continuará a aquecer em sua tentativa de restaurar o balanço energético planetário com o qual esta descrição começou.

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