Porque é que quanto mais alto se sobe uma montanha, mais frio fica - a ciência explica
Os mecanismos que fazem com que o ar aqueça ou arrefeça não são impulsionados pelo Sol, mas pela pressão atmosférica. Aqui explicamos como as leis da física e da química influenciam diretamente a nossa vida quotidiana.
A Terra está a cerca de 150 milhões de quilómetros do Sol. Mesmo que subamos uma montanha com vários quilómetros de altitude, continuamos a estar extremamente longe dele. Por conseguinte, o Sol não desempenha um papel significativo na temperatura do ar quando subimos uma montanha e a descida da temperatura não é causada pelo facto de estarmos ligeiramente mais longe do Sol.
Quando a luz solar atinge o solo, a superfície absorve essa energia e emite-a sob a forma de calor através da radiação infravermelha, aquecendo o ar em contacto direto com a superfície. É por esta razão que o ar mais quente se encontra perto do solo e não nas camadas superiores da atmosfera.
Como é que a pressão atmosférica afeta a temperatura?
A atmosfera é composta por uma mistura de gases, cada um com massas diferentes e, por conseguinte, pesos diferentes. Ao nível do mar, o ar tem de suportar o peso de toda a coluna de ar que se encontra por cima, produzindo uma pressão atmosférica elevada.
No entanto, à medida que ganhamos altitude, há menos ar por cima de nós, pelo que a pressão atmosférica diminui. Isto permite que o ar seja menos denso, com as moléculas mais espaçadas.
Além disso, quando as moléculas de gás estão mais próximas, colidem mais e transferem energia térmica de forma mais eficiente. Pelo contrário, quando as moléculas estão mais afastadas, armazenam menos energia térmica. Por conseguinte, a densidade do ar é fundamental para a temperatura do ar: maior densidade, menor temperatura; o ar frio é mais denso do que o ar quente.
O que é o arrefecimento adiabático?
Quando uma massa de ar está mais quente, é menos densa e sobe, e a pressão externa do ar diminui. Como consequência disso, o ar expande-se e, ao expandir-se, empurra o ar em seu redor, realizando um trabalho que utiliza parte de sua energia interna para isso.
Este processo é designado por arrefecimento adiabático, no qual a temperatura diminui, apesar de não se perder calor para o ambiente. É um dos mecanismos mais importantes em meteorologia.
Na atmosfera real, algum vapor de água condensa-se normalmente à medida que o ar sobe, e a diminuição média da temperatura é de cerca de 6,5°C por cada 1000 m, que é o gradiente térmico vertical.
O ar também atua como um isolante térmico. Quanto mais denso for o ar, melhor retém o calor. É por isso que, a baixas altitudes, a atmosfera funciona como um cobertor, impedindo a fuga de calor para o espaço. Nas montanhas, há menos ar, pelo que o efeito de cobertor é mais fraco, permitindo que o calor se escape mais facilmente, especialmente à noite, o que resulta em temperaturas muito baixas a grandes altitudes.
Outros fatores que influenciam
O tipo de superfície, a cobertura de neve e o vento também afetam as temperaturas. As superfícies das montanhas têm frequentemente rocha nua, solo pobre ou neve.
A neve reflete grande parte da energia solar recebida, absorvendo menos, pelo que o solo aquece pouco e transmite menos calor para o ar acima.
O vento a grandes altitudes, causado pelas diferenças de pressão e pela ausência de obstáculos, também desempenha um papel importante. Não reduz a temperatura real do ar, mas aumenta a perda de calor do corpo humano, removendo a camada de ar quente à volta da pele e criando uma sensação térmica mais baixa, de mais frio com a mesma temperatura.
Há exceções, como as inversões térmicas, em que o ar frio fica retido nos vales sob uma camada de ar mais quente, formando por vezes um mar de nuvens baixas. Embora nestas situações possa estar mais frio no vale do que no cimo, são temporárias e não alteram a regra geral de que fica mais frio à medida que se sobe a montanha.