A Temperatura do Planeta Terra - Carl Sagan

O que determina a temperatura média da Terra, o clima planetário? A quantidade de calor liberada pelo centro da Terra é muito pequena se comparada com a quantidade que o sol espalha sobre a superfície do globo. Na verdade, se o sol fosse desligado, a temperatura da Terra cairia tanto que o ar congelaria, e o planeta seria coberto por uma camada de neve de nitrogênio e oxigênio de dez metros de espessura. Bem, sabemos quanta luz solar cai sobre a Terra, aquecendo-a. Não podemos calcular qual seria a temperatura media da superfície da Terra? É um calculo fácil – ensinado nos cursos elementares de astronomia e meteorologia, outro exemplo do poder e beleza da quantificação.

A quantidade de luz solar absorvida pela Terra tem de equivaler em media à quantidade de energia irradiada de volta para o espaço. Não pensamos comumente na Terra como um corpo celeste que irradia para o espaço, e quando voamos sobre a Terra à noite, não a vemos brilhar no escuro (exceto as cidades). Mas é porque estamos vendo à luz visível comum, o tipo de luz a que nossos olhos são sensíveis. Se olhássemos alem da luz vermelha – a vinte vezes o comprimento de onda da luz amarela, por exemplo – veríamos a Terra brilhando na sua própria luz infravermelha fria e estranha, mais na região do Saara do que na Antártida, mais durante o dia do que à noite. Não é a luz solar refletida pela Terra, mas o calor do próprio corpo do planeta. Quanto mais energia recebemos do sol, mais a terra irradia de volta para o espaço. Quanto mais quente a terra, mais ela brilha no escuro.

O que contribui para aquecer a Terra depende do grau de brilho do Sol e do grau de reflexão da Terra (tudo o que não for refletido de volta para o espaço é absorvido pelo solo, as nuvens e o ar. Se a Terra fosse perfeitamente lustrosa e reflexiva, a luz solar que incide sobre sua superfície não a aqueceria nem um pouco). É claro que a luz solar refletida está principalmente na parte visível do espectro. Assim, iguale o dado de entrada (que depende de quanta luz solar a Terra absorve) ao dado de saída (que depende da temperatura da Terra), equilibre os dois lados da equação e vai obter a temperatura prevista da Terra. Uma canja! Nada mais fácil! Você calcula, e qual e a resposta? 

 

O nosso cálculo nos diz que a temperatura media da Terra deveria ser de aproximadamente 20°C abaixo do ponto de congelamento da água. Os oceanos deveriam ser blocos de gelo, e todos nós deveríamos estar congelados. A Terra seria inóspita a quase todas as formas de vida. O que há de errado com o calculo? Será que cometemos um erro?

Não cometemos exatamente um erro no cálculo. Apenas deixamos um dado de fora: o efeito estufa. Assumimos implicitamente que a Terra não tinha atmosfera embora o ar seja transparente em comprimentos de onda visíveis comuns (exceto em lugares como Denver e Los Angeles), é muito mais opaco na parte infravermelha térmica do espectro, em que a Terra gosta de irradiar para o espaço. E isso faz toda a diferença do mundo. Acontece que alguns dos gases no ar à nossa frente – dióxido de carbono, vapor de água, alguns óxidos de nitrogênio, metano, clorofluorcarbonetos – são bastante absorventes no espectro infravermelho, mesmo quando são completamente invisíveis na luz visível. Se uma camada desse material é colocada acima da superfície da Terra, a luz solar ainda penetra até o solo. Mas quando a superfície tenta irradiar de volta para o espaço, o caminho é bloqueado por esse cobertor de gases absorventes no espectro infravermelho. O resultado é que a Terra tem de aquecer um pouco para atingir o equilíbrio entre a luz solar que recebe e a radiação infravermelha emitida. Se calcularmos o grau de opacidade desses gases na infravermelha, a quantidade do calor do corpo da Terra que eles interceptam, conseguiremos a resposta correta. Descobriremos que, em media – uma media que leva em conta as estações, a latitude e as horas do dia –, a superfície da Terra deve estar a uns 13°C acima de zero. É por isso que os oceanos não congelam, que o clima é adequado para a nossa espécie e para a nossa civilização.

A nossa vida depende de um equilíbrio delicado de gases invisíveis que são componentes secundários da atmosfera da Terra. Um pouco de efeito estufa é muito bom. Mas se acrescentamos mais gases-estufa – como temos feito desde o inicio da revolução industrial – absorvemos mais radiações infravermelhas. Tornamos o cobertor mais espesso. Aquecemos ainda mais a Terra. 

(Carl Sagan, Bilhões e Bilhões, pgs. 78-83.)