Paleoclimas – Mecanismos astronómicos

O estudo das rochas e dos seres vivos que habitaram a Terra permite reconstruir os paleoambientes e estudar as variações climáticas ao longo do tempo geológico. Estas investigações são muito importantes pois o passado é a “chave” do futuro da Terra.

São diversos os fatores responsáveis pelo controlo do clima terrestre que atuam de forma complexa e ainda pouco conhecida, podendo enquadrar-se nos mecanismos astronómicos (intensidade solar e variações da órbita terrestre), geoquímicos (variações climáticas relacionadas com a composição da atmosfera) e dinâmica terrestre (dependente da geometria dos continentes e oceanos, que, ao afetar a quantidade de energia refletida, pode influenciar o clima, ou ainda a atividade vulcânica).

Mecanismos Astronómicos

Bruno«Cego quem não vê o Sol, néscio quem não o conhece, ingrato quem não dá graças por ele quando tamanha é a sua luz, tamanho o bem, tamanho o benefício com que resplandece, com que sobressai, com que nos favorece – mestre dos sentidos, pai das substâncias e autor da vidaGiordano Bruno (1548-1600)  

O Sol é uma estrela onde ocorre uma atividade que apresenta variações. As modificações que ocorrem no Sol podem ser irregulares ou cíclicas, sendo percetíveis pela formação de manchas na superfície solar. As manchas solares são uma das características principais da atmosfera do Sol e constituem um bom indicador da sua atividade. A sua abundância dá-nos uma ideia do momento do seu ciclo, Figura 1.

Sol

Figura 1(A) Galileu foi um dos primeiros cientistas a observar, no século XVII, a superfície solar com recurso a um telescópio. Em meados do século XVIII, os astrónomos verificaram que as manchas solares variava de forma cíclica, tendo determinado que os seus ciclos eram de aproximadamente 11 anos. Existe um registo contínuo do seu número desde o século XVIII. (B) Estrutura do Sol. O mecanismo através do qual o Sol aquece tanto continua atualmente a ser um mistério. (C) Ao longo de pouco mais de uma década, o Sol passa sempre por um período de atividade mínima, que pode ser apreciado no número reduzido de manchas ou de erupções que regista, para um máximo de dinamismo. Em linhas gerais, o ciclo caracteriza-se por uma época de pouca atividade (quase em manchas solares), seguida de outra de atividade intensa, após o que tem início um novo ciclo.

O Sol é uma esfera grande e quente de hidrogénio e hélio que brilha há quase 5.000 milhões de anos e cuja força gravitacional mantém os oito planetas do Sistema Solar a orbitar à sua volta. Uma estrela cuja evolução foi suficientemente estável para permitir o aparecimento e desenvolvimento da vida na Terra. Este enorme reator nuclear no qual a energia, produzida no núcleo mediante a fusão dos átomos de hidrogénio, é transmitida pelas suas camadas até ao exterior e escapa para o espaço. Esta estrela é a nossa principal fonte de energia e a habitabilidade da Terra não poderia ser entendida sem o contributo da nossa estrela, que modela o seu clima, permite a existência de água no estado líquido e possibilita o desenvolvimento de seres vivos de diferentes complexidades. Desta forma a climatologia terrestre depende em grande medida da energia que o nosso planeta recebe do Sol. O cálculo da constante solar ajuda-nos a medir a referida influência.

A potência luminosa que incide numa superfície de 1m2 nas imediações da Terra, fora da atmosfera e orientada perpendicularmente ao Sol, denomina-se “constante  solar”. Esta energia por unidade de tempo e de área varia com a posição orbital da Terra, uma vez que a sua órbita é uma elipse e não um circulo. Por essa razão, a distância entre o nosso planeta e o Sol varia. Estas variações, no entanto, não determinam as estações: por exemplo, a Terra está mais próxima do Sol durante o inverno boreal. Estas estações devem-se à inclinação do eixo de rotação do nosso planeta em relação ao seu plano orbital.  Uma parte do fluxo solar é refletida para o espaço pelas nuvens ou pela superfície terrestre e outra é absorvida pela atmosfera e pelo solo. Assim, tanto a atmosfera como a superfície, aquecem e emitem radiação no infravermelho que é absorvida por alguns gases. Este último aspeto dá origem ao chamado “efeito de estufa”.

Há um milénio Eric, o Vermelho, chegou à Gronelêndia vindo da Islândia com um pequeno grupo de norsos, também conhecidos como vikings. No ano de 982  desembarcou nas margens de um fiorde e depois regressou à Islândia para divulgar a terra por si descoberta, à qual, segundo a sua saga, “ele chamou Terra Verde (Gronelândia) por entender que as pessoas se sentiriam atraídas se ouvissem um nome favorável”. Terá sido desta terra verde que o filho de Eric, Leif, zarpou de uma quinta situada num fiorde na costa oeste e terá descoberto a América do Norte por volta do ano 1000. Na Gronelândia, as colónias de norsos aguentaram-se durante mais quatro séculos e depois desapareceram. Os vikings fixaram-se na Gronelândia num período de temperaturas excecionalmente quentes. Há registos de manchas solares, coincidindo com este período mais quente. No início do século XIV, a Gronelândia ficou muito mais fria, transformando a vida naquelas paragens num desafio ainda maior. A atual Gronelândia está a aquecer a uma velocidade duas vezes superior à do resto do planeta. Se a totalidade do gelo derreter nos próximos séculos, o nível do mar elevar-se-á.    Quase três décadas de dados de satélite revelam uma tendência de crescimento de superfícies abrangidas pela zona de degelo entre abril e outubro. No resto do ano, todo o manto de gelo se mantém congelado.

Para além da atividade solar, o clima na Terra também se pode dever às variações da órbita terrestre que, ao influenciarem a quantidade de radiação solar que atinge a Terra, influenciam o seu clima.

Cálculos de Milankovitch

Cálculos efetuados por Milankovitch (astrónomo) apontam para uma relação entre as glaciações do Quaternário e as variações orbitais, Figura 2,  baseando-se na:

  • Excentricidade – corresponde às variações na forma da órbita terrestre;
  • Obliquidade – variações no ângulo do eixo da Terra relativamente ao plano da sua órbita;
  • Precessão – oscilação do ângulo da Terra.

Terra

Figura 2 –  Estes três parâmetros (excentricidade, obliquidade e precessão) variam periodicamente em ciclos de aproximadamente 100 000 anos, 41 000-42 000 anos e 23 000 anos respetivamente. Correspondem a períodos dominantes da órbita solar da Terra, sendo os ciclos de 100 000 anos responsáveis por 50% da variância climática do planeta, os ciclos de 41 000-42 000 por 25% da mesma variância e os de 23 000 por 10%. A conjugação da variação dos 3 parâmetros orbitais conduz à existência de períodos glaciários e interglaciários.

Nas situações extremas um período glaciário ocorre quando a órbita da Terra apresenta uma excentricidade forte e uma grande distância Terra-Sol durante o Verão. Por outro lado, um período interglaciário com uma configuração orbital extrema corresponde a uma fraca excentricidade (órbita circular) e uma fraca distância Terra—Sol no Verão.   As alterações do clima terrestre irão refletir-se por sua vez, em modificações no volume de água, seja na forma liquida nos oceanos, seja na forma de gelo nas calotes polares.

O estudo das variações na razão dos isótopos de oxigénio realizado principalmente em carapaças de foraminíferos recuperados em testemunhos de  sondagens nos fundos oceânicos, permitiu mostrar claramente a sucessão de períodos quentes e frios do nosso planeta.

 

 

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