Sejam bem-vindos. Olá, professor Carlos Filhais.

Olá, João Miguel.

Professor, vi que partilhou o nosso último programa com os seus seguidores nas redes sociais. Boa!

Sim, eu não uso muito, mas estou em algumas, o Facebook, por exemplo, e sempre que sai um novo "Ciência Pop", eu aviso. Digo: "Olha, está aqui um novo 'Ciência Pop', querem ouvir?" Convido as pessoas e espero que quem ouça e goste, faça o mesmo.

Claro, é para partilhar. Todos o podem fazer. Professor, e os ouvintes podem também seguir-nos nas plataformas podcast e no site do Observador, basta clicar no botão seguir.

Seguir-nos o que é? Ouvir-nos uma vez ou ouvir-nos sempre?

Não, seguir é: carregam no botão seguir e sempre que há um novo episódio, são notificados, o que é ótimo.

Eu não preciso, porque já sei que vai haver um novo episódio. Vou fazer isso, vou clicar no botão e vou passar a ser seguidor de mim próprio. Diga ao João Miguel.

Domingo às 9h10, lá está, um alerta no seu telemóvel. Professor, é bom passear no outono, ar puro, quem não gosta? O professor também é fã dos passeios matinais no outono?

Eu vou dar agora umas voltas na Serra da Estrela, que é um sítio bom, mas não vou de bicicleta.

Não vai de bicicleta.

Vou de carro.

Por falar em ar puro, professor, o que é o ar? Ou, com mais propriedade, o que é a atmosfera?

O ar é uma mistura de gases. Cada gás é um elemento químico e há vários elementos químicos no ar. Os antigos gregos chamavam ao ar apenas um elemento, mas há vários elementos. Havia os quatro elementos dos gregos: o ar, a água, a terra e o fogo. Mas descobriu-se no século XVIII que o ar tinha vários componentes, o trabalho de Lavoisier e de outros químicos, precisamente quando a química estava a surgir como ciência. E quais são então esses elementos químicos presentes no ar? No ar existe 78% de azoto ou nitrogênio, são nomes que significam o mesmo. Existe 21% de oxigênio, que é aquele oxigênio que respiramos. E portanto, há diferença entre os gases. E os primeiros químicos, como Lavoisier, viram que havia uma diferença, o oxigênio alimentava as combustões, daí terem-lhe chamado um ar vital ao oxigênio, quando foi identificado. E o outro, o azoto, não tinha essa propriedade de alimentar a combustão, portanto não é vital. Embora nós saibamos hoje, em verdade, também é vital porque o azoto é essencial para a vida, está nas moléculas da vida e aparece nas plantas, e as plantas vão nas suas raízes buscar os compostos de azoto para depois entrar no ciclo dos seres vivos, da alimentação humana, o azoto está lá. Há um ciclo do azoto. Estes fazem quase a totalidade, 78 mais 21, está quase tudo, o azoto e o oxigênio. Mas depois ainda há um pózinho, vamos chamar assim, entre aspas, de um gás chamado raro, há pouco utilizáramos, chamado árgon, quase 1%. E há o famoso, famigerado CO2, aquele gás que nós expiramos quando respiramos, inspiramos oxigênio e expiramos dióxido de carbono. As plantas de dia, quando têm luz, fazem ao contrário, o dióxido de carbono é absorvido e deitam fora o oxigênio, é a fotossíntese. Em resultado da fotossíntese, com auxílio do sol. Mas eu disse famigerado, porque apesar da proporção dele no ar ser relativamente pequena, 0,04%, estão a ver, 0,04% é uma coisa muito pequena. Mas apesar disso, nós pensamos: "Estamos todos a respirar para a atmosfera." Sim, mas a atmosfera é muito grande e a porcentagem de dióxido de carbono na atmosfera é muito pequena, mas o problema é que está a aumentar. E a presença deste gás, ainda que em pequenas quantidades, é vital para o efeito estufa. Portanto, o que é a atmosfera? A atmosfera é esta camada, que é feita, por sua vez, de várias camadas, já lá vamos, que envolve a Terra, uma camada gasosa feita de ar, portanto. Os planetas, em geral, têm atmosferas, e as estrelas também, é o que está à volta. A palavra atmosfera vem do grego átomos, é vapor, esfera. É esfera, não é?

O vapor à volta da esfera.

O vapor à volta da esfera, é isso. E esta camada que está à nossa volta tem um papel muito importante para o efeito estufa. O que se quer dizer? Não estaríamos vivos desta maneira como estamos, se não tivéssemos a atmosfera. Há várias coisas que a atmosfera faz por nós. E uma delas é manter a temperatura da Terra a um nível confortável para a vida. Se não tivesse a atmosfera, não tínhamos efeito estufa e teria muito mais frio do que está. Portanto, nós somos o resultado da evolução biológica em um sítio que tinha condições de vida. E depois há outras defesas que a atmosfera assegura. Uma parte da atmosfera, no cimo da atmosfera, defende-nos de meteoritos, de partículas, raios cósmicos, de outras coisas. Estamos aqui com uma espécie de um escudo invisível. A atmosfera é muito bem façada, além, como é evidente, como sei por aí, de nos permitir respirar. Se não tivéssemos aqui dentro deste aquário de ar, estou a chamar aquário apenas como metáfora, nós não poderíamos estar vivos A atmosfera tem o oxigênio, é vital para nós.

Falou há pouco em camadas. A atmosfera da Terra é sempre igual ou vai mudando consoante se sobe acima da crosta terrestre, professor Carlos Filhais?

Vai mudando. Porque a parte de baixo tem as partículas que formam o ar, portanto, as moléculas destes gases estão mais perto uns dos outros, e é mais denso. É na parte de baixo que se desenvolvem os fenômenos meteorológicos, que são tão importantes para a vida na Terra. E nós até damos nomes a estas várias camadas. Tem mesmo várias camadas, e a camada de baixo chama-se troposfera e vai até 12 km. Outro dia, quando andamos de avião, quando fomos à Polônia, o avião não ia a mais de 10 km. Estamos em quase os limites da troposfera, que é o sítio onde estão as nuvens. Abaixo de nós estavam as nuvens. Depois, a seguir, há uma outra camada chamada estratosfera, só algumas naves e balões é que sobem lá, e é acima de 12 km e prolonga-se até cerca de 50 km. E é aí que está o ozônio. O ozônio é uma modalidade de oxigênio, em vez de ter dois átomos, é uma molécula que tem três átomos. E o ozônio defende-nos da radiação ultravioleta que vem do sol. E aquele problema do buraco de ozônio, que foi resolvido proibindo certos gases, e que estava e está, embora diminuído, sobre a Antártida, no hemisfério sul. Resultava de uma deficiência de ozônio naquele sítio, porque os tais gases artificiais tinham efeito nefasto sobre o ozônio. Felizmente que os gases foram proibidos e está a ser recuperado.

CFCs, não era?

CFCs, exatamente. Acima da estratosfera, está a mesosfera, que vai até cerca de 50 a 100 km, mais ou menos número redondo. É na mesosfera que quando vemos estrelas cadentes, aqueles restos ou poeiras que se incendeiam à entrada na Terra, onde elas acabam por morrer, porque ardem ali completamente. É na mesosfera.

É aqui que riscam o fósforo.

Exatamente. Depois, há a termosfera, que vai de 100 km até 800 km, é aqui que estão as auroras boreais.

Boa!

Portanto, dão-se processos de ionização, significa que as partículas carregadas que vêm do sol arrancam eletrões às moléculas do ar. Mas o ar aqui está muito rarefeito. O ar está cada vez mais rarefeito à medida que se sobe. E finalmente, para lá de 800, 900 km, está a exosfera, que se vai desvanecendo, sei lá, quando chegamos a 10 mil km. Lembremos que o raio da Terra são 6400 km. Quando chegamos a 10 mil km, praticamente já não há ar nenhum. Aliás, a maior parte do ar está embaixo, está na troposfera. 75% da massa de ar é a parte debaixo, porque o resto vai se desvanecendo. Já agora, um pormenor interessante: como é que se define quando é que acaba uma camada e começa a outra?

Isso.

Há um efeito muito curioso, que é o efeito de temperatura. Quando nós fomos no avião, nós verificamos que a temperatura, estava lá indicado, estava muito baixa, 50 graus abaixo de zero célsius. E portanto, até mais ou menos ao fim da troposfera, a temperatura vai descendo e depois vai subindo na camada seguinte. E depois vai outra vez descendo e depois finalmente sobe. E são estes sítios que inverte a temperatura, que há variações de temperatura que definem a espessura das camadas. Estas camadas existem também nas atmosferas, por vezes não existem todas, mas existem nas atmosferas de outros planetas. Sei lá, vamos a Marte, há também uma atmosfera. A atmosfera é completamente diferente da nossa. Aliás, aí a maior parte é dióxido de carbono, 95%, mas também tem algum azoto, 3%, tem árgon, 2%, tem quase nada de oxigênio, quase nada de metano, portanto o resto é residual, mas também há algumas destas camadas. A mesma coisa para o grande planeta gasoso que é Júpiter, ele só é sólido mais para o interior, tem uma grande atmosfera. E aí os gases predominantes são o hidrogênio, 80% e o hélio, 14%. E também encontramos as camadas. Portanto, estas camadas que nós temos na atmosfera são camadas que se encontram em atmosferas de vários outros planetas. E agora temos muito interesse nos planetas chamados exoplanetas. Estamos a procurar e já foi encontrada as atmosferas de alguns desses exoplanetas. E a questão é: tem lá oxigênio? Tem água? E andamos aí, o telescópio espacial James Webb já está a fazer observações desse tipo e outras sondas, para conseguirmos saber como é que são as atmosferas de outras Terras, quer dizer, de planetas que nós estamos interessados em procurar as semelhanças com a nossa Terra.

Professor Carlos Filhais, por que a atmosfera é invisível? Sendo ela constituída por vários gases, não deveria ter uma coloração, ainda que ligeira?

Não, porque as partículas são muito pequenas e estão muito afastadas umas das outras. E portanto, a interação da luz com as partículas é praticamente inexistente. É transparente à radiação, a luz atravessa perfeitamente este meio gasoso. Há certos gases, como o cloro, têm alguma coloração porque as moléculas têm algum tamanho e têm uma interação com a luz. Nós vemos um objeto quando a luz bate nele e reflete uma interação com os seus constituintes. Neste caso, não há interação com os constituintes e por isso é que nós não vemos o gás, a não ser que tenha partículas poluentes. Que se tiver partículas, começamos a ver o ar com uma certa cor, até, e cheiro. O ar não tem cor nem cheiro, mas se tiver poluição, passa a ter cor e cheiro.

Portanto, desconfie, senhor ouvinte, se o seu ar tiver cor e cheiro.

Não é puro.

Professor, e a composição da atmosfera foi sempre a mesma ao longo dos chamados tempos geológicos? Ou isto andou sempre a mudar?

Essa pergunta é muito interessante. Porque quando a Terra nasceu, e nós achamos que a Terra, por medidas radioativas, tem cerca de 4,5 bilhões de anos, havia uma grande atividade vulcânica e a atmosfera era completamente diferente da atual. Era feita por gases sulfurosos, era uma coisa até venenosa para se viver. Não havia praticamente oxigênio. Os seres vivos demoraram um pouco a aparecer, porque não havia condições até para isso. A vida é, como é evidente, mais recente, são cerca de 3,5 bilhões de anos. E o que é curioso é que quando apareceram os primeiros micro-organismos, sabemos muito pouco sobre isso, porque foi há muito tempo, há poucos vestígios, é um dos grandes mistérios, como é que surgiu a vida, um dos grandes mistérios da ciência, mas sabemos coisas interessantes do modo como evoluiu a vida. E sabemos que a certa altura, houve alguns micro-organismos, podemos chamar micróbios, que se nomeiam cianobactérias, que adquiriram pela primeira vez a capacidade de fazer fotossíntese. E a capacidade de fazer fotossíntese envolve a criação de oxigênio, a transformação de dióxido de carbono, que havia em grande quantidade no início da formação da Terra, não uma quantidade residual como há hoje, e então conseguiram fazer em grande quantidade essas bactérias, oxigênio. Por outras palavras, tanto quanto sabemos, o oxigênio que hoje temos na Terra e que respiramos, é resultado da ação de fotossíntese de organismos primitivos microscópicos. E, portanto, por outras palavras, vamos chamar isso de uma grande oxidação. De repente, quer dizer, ao longo de algum tempo, mas na história geológica podemos dizer de repente, a atmosfera mudou e passou a ser a atmosfera que é hoje. E não teria havido a evolução biológica que houve com o aparecimento, por exemplo, dos mamíferos, nós somos parte dos mamíferos, antes disso, de répteis, etc. E antes disso, peixes, etc., se não tivesse havido essa grande oxidação. E, portanto, nós somos herdeiros de um acontecimento que transformou a atmosfera da Terra. Portanto, os micro-organismos fizeram alguma coisa pela nossa respiração.

Boa. Professor, já que estamos a falar de atmosfera, desfaça-me aqui uma dúvida, o ar tem peso? Eu pergunto-lhe isto porque se fala muito na pressão atmosférica.

Sim.

Tem peso?

Tem peso, porque qualquer substância tem peso. O ar é gasoso, enfim, grande quantidade tem muito peso. O ar tem uma grande quantidade por cima de nós, há uma coluna de ar muito grande. Eu já disse que pode se estender até 10 mil quilômetros e, portanto, é uma coisa que tem peso, naturalmente. E então nós usamos a palavra pressão, porque não interessa tanto o peso, mas o peso sob uma certa unidade de área. Ao nível da água do mar, o peso exercido sobre a área é o peso correspondente a um quilograma por centímetro quadrado. E, portanto, em cada centímetro quadrado de atmosfera, aquela coluna de ar que está por cima exerce o peso que um quilo exerce. E nós definimos isso como uma atmosfera. É uma unidade adequada, pode estar mais ou menos, nós sabemos que há alterações. Se formos para cima, vai diminuindo. Nestas camadas todas de que falámos, a pressão vai diminuindo bastante. Nós dizemos exponencialmente, vai diminuindo exponencialmente. Agora, a história sobre isso também é muito instrutiva, porque a certa altura-

Quando é que se descobriu?

Exatamente, a pressão atmosférica. Há um discípulo de Galileu, um italiano chamado Torricelli, que no século XVII, em 1643, fez uma experiência com um tubo cheio de mercúrio e virou o tubo sobre uma tina que continha mercúrio. E ao fazer isso, ficou lá um sítio que hoje sabemos, e na altura passou-se a saber também logo, que tinha vácuo. É uma maneira prática de fazer o vácuo, porque não estava lá nada e aquilo desceu o mercúrio e ficou lá aquele espaço livre. E quanto era a altura do mercúrio? A altura do mercúrio era 76 centímetros ou 760 milímetros de mercúrio. Ora bem, nós dizemos que esta altura de mercúrio equilibra a pressão atmosférica. É o equivalente a uma atmosfera. Portanto, podemos falar de uma atmosfera ou podemos falar de 760 milímetros de mercúrio. E isso é muito interessante porque esta unidade ainda hoje é usada. E na altura, um sábio que agora está a fazer 400 anos, que é o Blaise Pascal, que era um físico, e também filósofo e teólogo, um homem que está a ser comemorado na França e em todo o mundo, nasceu em 1623. Este Blaise Pascal propôs uma coisa nesta altura, disse assim: "Para nós percebermos melhor isso da altura de mercúrio, ver se é devido ou não ao peso do ar, se a altura de mercúrio é equilibrada pelo peso do ar, vamos levar isso ao cimo de um pico dos Alpes." E um cunhado fez a experiência, uma experiência pública, houve gente que pegou numa tina de mercúrio, pegou na coluna, viu quanto é que era a altura cá embaixo e subiu lá em cima. Sabe que isto dos Alpes, nas provas de ciclismo, é que custa muito a subir. Eles subiram lá em cima, acho que não foram de bicicleta, e viram que lá era menos a altura do mercúrio. E depois ele disse: "Cá está, isto tem a ver com a altura do ar, que lá em cima dos Alpes a altura do ar é menor do que aqui".

Fantástico.

E portanto, estava explicada a origem da questão da pressão atmosférica.

Muito bem. E já agora, rapidamente, professor, temos pouco tempo, qual é que é a relação da pressão atmosférica com o tempo meteorológico? Porque ouve-se muitas vezes no boletim meteorológico: pressão atmosférica.

Se o ar está quente, há uma baixa da pressão atmosférica e isso, em geral, indica que pode haver uma modificação e que pode haver, eventualmente, uma tempestade. Por quê? Porque o ar tem tendência a mudar. Nós falamos temperatura média da Terra, mas o ar está a várias temperaturas. É isso que a meteorologia descreve, porque o sol também aquece de maneira diferente e, portanto, há circulação do ar na atmosfera. O processo é muito complicado, mas conforme onde estão as altas pressões e as baixas pressões. No fundo, onde houver mais ar, onde o ar está mais denso, altas pressões, muda-se para as baixas pressões e esse fenômeno origina os ventos e, portanto, toda a meteorologia está dependente da pressão atmosférica. No centro de altas pressões, ouvimos dizer, os ciclones, essa coisa toda. E portanto, nós olhando simplesmente para um barômetro, e há barômetros caseiros de ter em casa, podemos saber instabilidades do tempo que se aproximam, porque quando há uma baixa pressão, a tendência será para a pressão vir anular a baixa pressão, porque o ar está em movimento de um sentido para o outro.

Muito bem. Foi uma verdadeira lufada de ar fresco este programa, professor Carlos Filhais. Ouvinte@oobservador.pt é o e-mail para onde nos pode escrever e se nos ouve na plataforma Spotify no telemóvel, temos um desafio. Atenção, porque só funciona no telemóvel. Responda na sua aplicação à seguinte pergunta: como se chama a camada da atmosfera mais próxima da crosta terrestre? Termosfera, estratosfera ou troposfera? Professor Carlos Filhais, não se esqueça de partilhar o programa desta semana nas redes sociais, está bem?

Eu vou partilhar, mas eu sei a resposta.

Então responda. Vá lá no Spotify, no telemóvel responder. Professor, até para a semana.

Adeus, até para a semana. Eu gosto.