Nome da Atividade
FÍSICA DA RADIAÇÃO ATMOSFÉRICA
CÓDIGO
19610046
Carga Horária
60 horas
Tipo de Atividade
DISCIPLINA
Periodicidade
Semestral
Unidade responsável
CARGA HORÁRIA EXERCÍCIOS
2
CARGA HORÁRIA OBRIGATÓRIA
4
CARGA HORÁRIA TEÓRICA
2
CRÉDITOS
4
FREQUÊNCIA APROVAÇÃO
75%
NOTA MÉDIA APROVAÇÃO
7
Ementa
Conceitos básicos, definições e unidades; leis da radiação - do corpo negro/corpo cinza; radiação solar; radiação terrestre; modelos radiativos; transferência radiativa; balanço de radiação.
Objetivos
Objetivo Geral:
Estudo da física da radiação e as interações que ocorrem na atmosfera, com ênfase a recepção e na distribuição de energia no Sistem Terra-Oceano-Atmosfera, expondo os fundamentos básicos da radiação solar e terrestre, bem como suas implicações no sistema termo-hidrodinâmico da atmosfera.Conteúdo Programático
UNIDADE 1: FUNDAMENTOS BÁSICOS
1.1 Relevância para o Clima e Tempo
1.1.2 Radiação Solar
1.1.3 Radiação Infra-vermelho Termal
1.1.4 Máquina de Calor Global
1.1.5 Componentes do Balanço de Energia
1.2 Relevância para o Sensoriamento Remoto
UNIDADE 2: LEIS DA RADIAÇÃO DO CORPO NEGRO
2.1 Natureza da Radiação
2.2 Freqüência
2.2.1 Decomposição da Freqüência
2.2.2 Radiação Monocromática e Banda Larga
2.3 Polarização
2.4 Energia
2.5 Propriedades Quânticas da Radiação
2.6 Intensidade e Fluxo
2.6.1 Fluxo
2.6.2 Intensidade
2.6.3 Relação Fluxo-Intensidade
2.7 Aplicações
2.7.1 Insolação Global
2.7.2 Insolação Regional e Sazonal
UNIDADE 3: ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO
3.1 Frequencia, Comprimento de Onda e Numero de Onda
3.2 Bandas Espectrais
3.2.1 Raios Gama e Raios X
3.2.2 Ultravioleta
3.3.3 Visível
3.3.4 Infravermelho
3.3.5 Microonda e rádio
3.3 Radiação Solar e Terrestre
3.4 Aplicações
3.4.1 Radiações UV e o Ozônio
UNIDADE 4: REFLEXÃO E REFRAÇÃO
4.1 Índice N
4.1 Parte Real de N
4.2 Parte Imaginária de N
4.2 Refração e Reflexão
4.2.1 Ângulo de reflexão
4.2.2 Ângulo de refração
4.2.3 Refletividade
4.3 Aplicações
4.3.1 Arco Íris e Halos
UNIDADE 5 : PROPRIEDADES RADIATIVAS DAS SUPERFICIES NATURAIS
5.1 Superfícies Naturais Idealizadas como contornos planares
5.2 Absorvidade e Refletividade
5.2.2 Aproximação de Corpo Cinza
5.3 Distribuição Angular da Radiação Refletida
5.3.1 Reflexão Especular e Lambertiana
5.3.2 Reflexão no caso Geral
5.4 Aplicações
5.4.1 Aquecimento Solar das Superfícies
5.4.2 Imageamento nos Comprimentos de onda VIS e IV
UNIDADE 6 : EMISSÃO TERMAL
6.1 Radiação de Corpo Negro
6.1.1 Função de Planck
6.1.2 Lei de Wien
6.1.3 Lei de Stefan Boltzman
6.1.4 Aproximação Rayleigh-Jeans
6.2 Emissividade
6.2.1 Emissividade Monocromática
6.2.2 Emissividade de Corpo Cinza
6.2.3 Lei de Kirchoff
6.2.4 Temperatura de Brilho
6.3 Importância da Emissão Termal
6.4 Aplicações
6.4.1 Equilíbrio Radiativo no Vácuo
6.4.2 Balanço de Radiação Global no Topo da Atmosfera
6.4.3 Simples Modelo Radiativo da Atmosfera
6.4.4 Esfriamento Radiativo Noturno
6.4.5 Esfriamento Radiativo no Topo das Nuvens
6.4.6 Imageamento IV do Espaço
6.4.7 Imageamento Microonda do Espaço
UNIDADE 7 : TRANSMISSÃO ATMOSFÉRICA
7.1 Coeficientes de Extinção, Espalhamento e Absorção
7.2 Extinção sobre um caminho finito
7.2.1 Relações Fundamentais
7.2.2 Coeficiente de Extinção de Massa
7.2.3 Secção Transversal de Extinção
7.2.4 Generalização do Espalhamento e Absorção
7.2.5 Generalização de Misturas Arbitrárias de Componentes
7.3 Aproximação Plana e Paralela
7.3.1 Definição
7.3.2 Profundidade Ótica como Coordenada Vertical
7.4 Aplicações
7.4.1 Espectro da Transmissão da Atmosfera
7.4.2 Medida da Intensidade Solar , no Solo
7.4.3 Transmitância na Atmosfera Exponencial
7.4.4 Espessura ótica e Transmitância da Camada de Nuvem
UNIDADE 8 : EMISSÃO ATMOSFÉRICA
8.1 Equação de Schwarzschild
8.2 Transferência Radiativa em um Plano Paralelo
8.2.1 Emissividade da Atmosfera
8.2.2 Contribuição da Superfície à Intensidade para cima
8.3 Aplicações
8.3.1 Espectro de Emissão da Atmosfera
8.3.2 Obtenção de Perfis Verticais da Atmosfera
8.3.3 Imagem do Vapor de água
1.1 Relevância para o Clima e Tempo
1.1.2 Radiação Solar
1.1.3 Radiação Infra-vermelho Termal
1.1.4 Máquina de Calor Global
1.1.5 Componentes do Balanço de Energia
1.2 Relevância para o Sensoriamento Remoto
UNIDADE 2: LEIS DA RADIAÇÃO DO CORPO NEGRO
2.1 Natureza da Radiação
2.2 Freqüência
2.2.1 Decomposição da Freqüência
2.2.2 Radiação Monocromática e Banda Larga
2.3 Polarização
2.4 Energia
2.5 Propriedades Quânticas da Radiação
2.6 Intensidade e Fluxo
2.6.1 Fluxo
2.6.2 Intensidade
2.6.3 Relação Fluxo-Intensidade
2.7 Aplicações
2.7.1 Insolação Global
2.7.2 Insolação Regional e Sazonal
UNIDADE 3: ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO
3.1 Frequencia, Comprimento de Onda e Numero de Onda
3.2 Bandas Espectrais
3.2.1 Raios Gama e Raios X
3.2.2 Ultravioleta
3.3.3 Visível
3.3.4 Infravermelho
3.3.5 Microonda e rádio
3.3 Radiação Solar e Terrestre
3.4 Aplicações
3.4.1 Radiações UV e o Ozônio
UNIDADE 4: REFLEXÃO E REFRAÇÃO
4.1 Índice N
4.1 Parte Real de N
4.2 Parte Imaginária de N
4.2 Refração e Reflexão
4.2.1 Ângulo de reflexão
4.2.2 Ângulo de refração
4.2.3 Refletividade
4.3 Aplicações
4.3.1 Arco Íris e Halos
UNIDADE 5 : PROPRIEDADES RADIATIVAS DAS SUPERFICIES NATURAIS
5.1 Superfícies Naturais Idealizadas como contornos planares
5.2 Absorvidade e Refletividade
5.2.2 Aproximação de Corpo Cinza
5.3 Distribuição Angular da Radiação Refletida
5.3.1 Reflexão Especular e Lambertiana
5.3.2 Reflexão no caso Geral
5.4 Aplicações
5.4.1 Aquecimento Solar das Superfícies
5.4.2 Imageamento nos Comprimentos de onda VIS e IV
UNIDADE 6 : EMISSÃO TERMAL
6.1 Radiação de Corpo Negro
6.1.1 Função de Planck
6.1.2 Lei de Wien
6.1.3 Lei de Stefan Boltzman
6.1.4 Aproximação Rayleigh-Jeans
6.2 Emissividade
6.2.1 Emissividade Monocromática
6.2.2 Emissividade de Corpo Cinza
6.2.3 Lei de Kirchoff
6.2.4 Temperatura de Brilho
6.3 Importância da Emissão Termal
6.4 Aplicações
6.4.1 Equilíbrio Radiativo no Vácuo
6.4.2 Balanço de Radiação Global no Topo da Atmosfera
6.4.3 Simples Modelo Radiativo da Atmosfera
6.4.4 Esfriamento Radiativo Noturno
6.4.5 Esfriamento Radiativo no Topo das Nuvens
6.4.6 Imageamento IV do Espaço
6.4.7 Imageamento Microonda do Espaço
UNIDADE 7 : TRANSMISSÃO ATMOSFÉRICA
7.1 Coeficientes de Extinção, Espalhamento e Absorção
7.2 Extinção sobre um caminho finito
7.2.1 Relações Fundamentais
7.2.2 Coeficiente de Extinção de Massa
7.2.3 Secção Transversal de Extinção
7.2.4 Generalização do Espalhamento e Absorção
7.2.5 Generalização de Misturas Arbitrárias de Componentes
7.3 Aproximação Plana e Paralela
7.3.1 Definição
7.3.2 Profundidade Ótica como Coordenada Vertical
7.4 Aplicações
7.4.1 Espectro da Transmissão da Atmosfera
7.4.2 Medida da Intensidade Solar , no Solo
7.4.3 Transmitância na Atmosfera Exponencial
7.4.4 Espessura ótica e Transmitância da Camada de Nuvem
UNIDADE 8 : EMISSÃO ATMOSFÉRICA
8.1 Equação de Schwarzschild
8.2 Transferência Radiativa em um Plano Paralelo
8.2.1 Emissividade da Atmosfera
8.2.2 Contribuição da Superfície à Intensidade para cima
8.3 Aplicações
8.3.1 Espectro de Emissão da Atmosfera
8.3.2 Obtenção de Perfis Verticais da Atmosfera
8.3.3 Imagem do Vapor de água
Bibliografia
Bibliografia Básica:
- LIOU, K. N. An Introduction to Atmospheric Radiation, Vol.84, Intl. Geophysics Series. Ed. R.Dmowska, D.Hartmann, H.T.Rossby, Elsevier, Academic Press, 2002.
- GOODY, R. M. Atmospheric Radiation, Oxford Monographs on Meteorology. Oxford : The Clarendon, 1964. 435p.
- GOODY, R. M. & YOUNG, Y.L. Atmospheric Radiation: Theoretical Basis. 2. ed. New York: Oxford University Press, 1995. 519 p.
Bibliografia Complementar:
- IQBAL, M. An Introduction to Solar Radiation. New York: Academic Press. 1983. 390p. ISBN 0123737508.
- KONDRAT’EV, K. Y. Changes in global climate : a study of the effect of radiation and other factors during the present century. Rotterdam: A. A. Balkema. Russian translation series 26. 1985. 280p.
- KONDRAT’EV, K.Y. Radiation in the Atmosphere. International geophysics series : v.12. New York : Academic Press. 1969. 912p.
- RIEHL, H. Introduction to the Atmosphere. International Student Edition, McGraw-Hill Kogakusha LTD., Tokio, 1965. 516p.
- WALLACE, J. M and HOBBS, P. V. Atmospheric Science - An introduction Survey. Vol.92 Intl. Geoph.Series. Ed. R.Dmowska, D.Hartmann, H.T.Rossby, Elsevier, Academic Press, 2Ed. 2006. 483p.