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Astronauta flagra fumaça pairando na Estratosfera

Observar a estratosfera é uma tarefa difícil e que requer grande investimento. Astronautas a bordo da Estação Espacial Internacional podem facilitar esse serviço apenas utilizando uma câmera fotográfica. Desta forma, os astronautas podem monitorar material particulado na estratosfera.

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Astronauta registrando imagens da atmosfera terrestre em 3 de fevereiro de 2015.

Uma das vantagens de ser um astronauta que vive e trabalha na Estação Espacial Internacional é a chance de ver até 16 amanheceres e entardeceres todos os dias. Os astronautas ocasionalmente os fotografam do Cupola, o mirante cheio de janelas no módulo Tranquility da estação espacial. A estrutura em forma de cúpula permite que os astronautas olhem para os lados em vez de apenas para baixo e fotografem facilmente a borda da atmosfera e o horizonte, que às vezes é chamado de limbo da Terra.

De uma altitude média de 400 quilômetros acima da superfície da Terra, os tons brilhantes de laranja e vermelho ao longo do limbo do nosso planeta são frequentemente impressionantes. Eles também mostram uma área de considerável interesse científico.

“Durante o pôr do sol e o nascer do sol, o Sol está próximo ao horizonte, então a luz tem que viajar pela atmosfera antes de chegar à estação espacial. Isso dá aos gases e partículas oportunidades de espalhar luz em certas partes do espectro.”, explicou o cientista atmosférico da NASA, Jean-Paul Vernier.

Fotografias de astronautas podem ser especialmente úteis para visualizar aerossóis na estratosfera, uma camada da atmosfera que começa cerca de 7 km acima da superfície perto dos polos e 16 quilômetros acima da superfície perto do equador. “Uma das principais coisas sobre fotografias de membros como essa é que elas podem nos dizer a distribuição vertical das plumas de aerossol”, disse Vernier.

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Camada de fumaça concentrada fica entre 23 e 30 quilômetros na estratosfera em 12 de fevereiro de 2020.

Na fotografia acima, a presença de pequenas partículas de aerossol no ar, como sal marinho e poeira, provavelmente coloriu o ar de laranja na parte inferior da atmosfera sobre o Oceano Atlântico Sul em 12 de fevereiro de 2020. Algumas das pequenas partículas se espalham comprimentos de onda mais curtos (luz azul e verde) mais do que outros comprimentos de onda, enriquecendo a luz esmaecida que permanece com vermelhos e laranjas. Mais acima, os aerossóis são raros e as moléculas de gás dispersam principalmente a luz, fazendo com que essa parte da atmosfera pareça azul.

No meio, uma camada de fumaça concentrada fica entre 23 e 30 km na estratosfera. A fumaça foi elevada até lá por um surto de incêndios florestais invulgarmente ferozes na Austrália em 2019-2020. Vários incêndios extremos criaram altas nuvens de pirocúmulos que elevaram a fumaça dos incêndios florestais mais alto do que os cientistas já observaram com satélites. A segunda imagem mostra uma visão mais próxima da pluma de fumaça. A imagem abaixo mostra a fumaça dos mesmos incêndios observados pelo satélite CALIPSO em 23 de janeiro de 2020.

Na estratosfera, os aerossóis de incêndios ou erupções vulcânicas podem funcionar como uma sombra, refletindo a luz e resultando em um efeito de resfriamento. Vernier está trabalhando com a equipe Crew Earth Observations da NASA, que treina astronautas e desenvolve procedimentos sobre como tirar fotos dessas plumas de aerossol, para que cientistas e não especialistas possam visualizar melhor o papel que os aerossóis estratosféricos podem ter no clima. Seu alvo mais recente foram as cinzas vulcânicas que atingiram a estratosfera após a erupção do vulcão La Soufrière em abril de 2021.

O SAGE III foi instalado na ISS em 2017, o mais recente de uma linha de quatro instrumentos voados por satélites desde o final dos anos 1970.

Enquanto as câmeras geram algumas das imagens mais dramáticas da estação espacial, os cientistas da NASA também têm outro sensor para estudar a atmosfera daquela plataforma. O Experimento III de Aerossol e Gás Estratosférico (SAGE-III) visualiza o limbo da Terra ao nascer e pôr do sol e usa uma técnica chamada ocultação solar para observar ozônio, aerossóis e vapor de água na estratosfera.

A camada estratosfera

A estratosfera é bastante diferente da troposfera, disse Vernier. “E astronautas fotógrafos e sensores de visualização de membros estão bem posicionados para ver isso.” Uma das diferenças mais óbvias é a temperatura. Ao contrário da troposfera, a estratosfera fica mais quente com o aumento da altura devido a reações químicas envolvendo o ozônio. As temperaturas na parte mais baixa da estratosfera são em torno de -55 graus Celsius (-67 graus Fahrenheit) graus. No topo da estratosfera, eles aumentam para cerca de -15 ° C (5 ° F).

Outra diferença são as nuvens. Embora seja comum no ar turbulento e úmido das nuvens da troposfera, a maioria está ausente do ar seco da estratosfera. As exceções são espetaculares, incluindo ocasionais topos de tempestades que surgem de baixo ou o surgimento de finas nuvens estratosféricas polares.

Embora existam instrumentos sofisticados para estudar a estratosfera, muitas vezes é uma área cinzenta para não especialistas devido à falta de imagens que mostram essa camada. Embora muitas pessoas tenham voado pela estratosfera em um avião, elas não têm muita noção de como é. Com os astronautas tirando fotos do horizonte da Terra ao pôr do sol e ao nascer do sol, a ciência estratosférica pode ser divulgada com mais facilidade e demonstrar por que os instrumentos que estudam esta camada, como o SAGE III, são tão importantes.