SIM, EXISTEM realmente mudanças climáticas. Não há dúvida de que nós (os humanos) temos colocado um monte de dióxido de carbono na atmosfera, e esse dióxido de carbono está mudando o clima. E as coisas estão parecendo muito ruins. Talvez seriamente ruim.
Então, o que aconteceria se a temperatura global aumentasse o suficiente para derreter a calota de gelo na Antártica? Quanta água existe e quanto o nível do mar aumentaria? E quanto à calota polar do Ártico? Por que não ouvimos sobre os problemas causados pelo gelo que derrete no Pólo Norte? (Porque mais gelo derrete a cada verão.)
Calota de gelo da Antártica
Deixe-me começar com o gelo no pólo sul. Normalmente, eu faria uma estimativa tradicional do “verso do envelope” e obteria apenas valores aproximados para as coisas. No entanto, neste caso, eu realmente não tenho idéia do tamanho da calota de gelo da Antártica. Não tenho certeza sobre a área ou a profundidade do gelo. Honestamente, não é minha culpa. É porque eu cresci com este mapa de projeção Mercator. Esse tipo de mapa torna a Antártica incrivelmente grande.
Para obter uma estimativa aproximada do tamanho da Antártica, pensamos nela como um círculo com um diâmetro igual à largura dos Estados Unidos. Veja, agora fizemos uma conexão entre algo que você realmente não sente e algo que você pode estar familiarizado.
Então, qual é a distância entre os EUA? Digamos que ele tenha uma largura de cerca de 3.000 milhas (4.800 km). Então, se aproximarmos isso como o diâmetro de uma Antártica circular, a área da superfície seria:
A é igual a 1,8 vezes 10 elevado a 13 vezes por m sqaured
Há outra coisa difícil de estimar – a profundidade média do manto de gelo no Pólo Sul. Bem, que diabo. Já olhei a página e vi que a espessura média do gelo é de 1,9 km. É tudo para o melhor. De jeito nenhum eu teria adivinhado que é tão grosso. É uma quantidade absurda de gelo.
Portanto, agora podemos visualizar essa camada de gelo como um cilindro gigante – talvez mais como um cilindro em forma de disco de hóquei. Posso calcular o volume como a área da base (um círculo) multiplicada pela altura. Vou manter as medidas em unidades de metros apenas para facilitar as coisas no futuro.
Mas esse volume de gelo não se traduz diretamente no mesmo volume de elevação do nível do mar. O gelo tem uma densidade de 920 kg / m3 em comparação com a água líquida de 1.000 kg / m3 porque o H2O é muito estranho que a densidade diminui quando congela.
A única coiporsa que deve permanecer constante quando o gelo derrete é a massa. Usando isso, posso encontrar o volume da água derretida (usando densidade = massa / volume). Observe, os físicos gostam de usar a letra grega ρ para representar a densidade.
m é igual a p vezes V. Volume de água é igual a P de i sobre P de w vezes V de i
Isso dá um volume ligeiramente menor de água do gelo derretido em cerca de 3,14 x 1016 m3. Agora, a parte ruim. Vamos espalhar essa água extra por toda a superfície da Terra. Na verdade, logo acima dos oceanos. Então, qual é a área da superfície dos oceanos da Terra?
Digamos que a Terra seja uma esfera (quase sempre verdadeira – na verdade é mais larga em torno do equador) com um raio de 6,37 milhões de metros. Posso calcular a área da superfície desta esfera. Para esta área de superfície, cerca de 70 por cento é água (o que é uma loucura, se você pensar bem). Isso significa que a área de superfície dos oceanos pode ser calculada como:
Imagine esse gelo derretido (também conhecido como água) espalhado por toda a área dos oceanos. Se o oceano fosse um quadrado perfeito, a água derretida seria uma caixa retangular plana com a mesma área que o oceano e a profundidade igual à quantidade de elevação do nível do mar.
Para encontrar essa subida na água, só preciso pegar o volume da água derretida e dividir pela área do oceano.
Observe que esta é apenas uma aproximação. Não levei em consideração a perda de superfície terrestre que é inundada pelo aumento do mar. Na verdade, isso diminuiria o aumento do nível do mar, pois teria uma área maior para se espalhar.
Mas mesmo se você permitir que a água se espalhe por toda a Terra (incluindo a terra), haverá um aumento de 62 metros. Acho que também devo apontar que ignorei a curvatura da Terra e assumi que era uma plataforma plana.
Mas, como a mudança no nível do mar é muito pequena em comparação com o raio da Terra, acho que essa aproximação é bastante boa. Bem, ótimo como estimativa – não tão bom quanto o desastre que causaria.
A calota polar do Pólo Norte
Mas e o derretimento do gelo no Pólo Norte? Embora haja um degelo significativo, não contribui para o aumento do nível do mar. A grande diferença é que o gelo do Ártico está flutuando enquanto o gelo da Antártica está pousado na terra. Por que isso importa?
Posso mostrar um exemplo de questão de física clássica. Imagine que você tem um copo de água com um único cubo de gelo grande. Como a densidade do gelo sólido é ligeiramente menor que a densidade da água líquida, o gelo flutua. Aqui está um diagrama do gelo flutuante.
Por que as coisas flutuam? Sei que pode parecer loucura, mas é por causa da força gravitacional. Imagine que você tem um copo d’água sem nenhum movimento no copo (sem correntes).
Você pode pegar uma pequena porção da água no meio do copo e observar as forças que agem sobre ela. Digamos que este seja um pequeno cubo de água com cada lado de comprimento s. Como o bloco de água é estacionário, a força total neste bloco deve ser zero – isso é verdade para qualquer objeto em equilíbrio estático.
Uma força que obviamente deveria estar agindo no bloco de água é a força gravitacional que puxa para baixo. A magnitude desta força pode ser calculada como o produto da massa (do bloco de água) e do campo gravitacional (g = 9,8 Newtons por quilograma na superfície da Terra).
F de gravidade é igual a m vezes g
Mas então que força empurra a água para CIMA? A resposta é mais água. Sim, a água abaixo desse bloco empurra a água acima dele (o bloco original de água). Essa é a única maneira de a água ficar parada – então, tem que ser verdade.
Chamamos essa força de empuxo para cima da água de força de empuxo. A força de empuxo no pequeno bloco de água deve ser igual à força gravitacional puxando a água para baixo.
Agora, e se eu substituir este bloco de água por um bloco de metal exatamente do mesmo tamanho? Bem, ainda há água fora do bloco de metal. Ele ainda deve empurrá-lo da mesma forma que interagia quando havia um bloco de água.
Isso significa que você ainda terá a mesma força de empuxo para cima que seria igual ao peso do bloco de água (não do bloco de metal). No caso desse bloco de metal, essa força de empuxo não seria suficiente para mantê-lo flutuando e ele afundaria – mas essa força de empuxo ainda estaria lá.
Então, o que isso tem a ver com o gelo do Ártico? Se houver gelo flutuando na água, ele deslocará um pouco da água líquida. Mas, como está flutuando, ele deslocará um volume de água que teria uma massa igual à do gelo. Agora, imagine o gelo derretendo.
Mesmo que o volume do material mude à medida que o gelo passa de sólido para líquido, a massa permanece a mesma. Agora o gelo derretido (então, a água nova) ocupa o mesmo volume de água que o cubo de gelo deslocou. Nada muda.
Volte para o derretimento do gelo em um copo d’água. O nível total de água no copo permanecerá o mesmo quando um bloco de gelo derrete (assumindo que não houve evaporação). E é por isso que você não precisa se preocupar com o gelo do Ártico. Bem, você precisa se preocupar porque é um sinal de mudança climática – não apenas sobre o aumento do nível do mar.
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Traduzido e editado por equipe Isto é Interessante
Fonte: Wired
