A atmosfera e o ciclo das águas

Açúcar e carbono
A maior parte da atmosfera terrestre é composta por nitrogênio. O oxigênio, por sua vez, é responsável por apenas 21% do ar que respiramos. O restante da atmosfera, uma porção bem pequena, de cerca de 1%, é composto de dióxido de carbono, argônio, ozônio, vapor d'água e outros gases. Esses gases provavelmente se originaram de vários processos que ocorreram conforme a Terra evoluiu e cresceu como um planeta. Mas alguns cientistas acreditam que a atmosfera da Terra nunca teria o oxigênio de que precisamos sem as plantas. As plantas (e algumas bactérias) liberam oxigênio durante a fotossíntese, o processo que utilizam para transformar água e dióxido de carbono no açúcar que usam como alimento.

A fotossíntese é uma reação bastante complexa. De certa maneira, parece com a maneira que seu corpo quebra o alimento em combustível que pode armazenar. Basicamente, ao usar a energia do Sol, uma planta pode transformar dióxido de carbono e água em glicose e oxigênio. Em termos químicos, acontece o seguinte:
6CO₂ + 12H₂O + Luz  -->  C₆H₁₂O₆ + 6O₂+ 6H₂O
Em outras palavras, enquanto inalamos oxigênio e liberamos dióxido de carbono, as plantas inalam o dióxido de carbono e liberam oxigênio. Há cientistas que acreditam que nossa atmosfera tinha pouquíssimo ou nenhum oxigênio antes das plantas evoluírem e começarem a produzi-lo.
Sem o Sol para alimentar as plantas e as plantas para liberar oxigênio, talvez não tivéssemos ar respirável. E sem as plantas para nos alimentar e aos animais que a maioria das pessoas utiliza como alimento, também não teríamos nada para comer.
Fica claro que as plantas são importantes, mas não só porque nos dão alimento e oxigênio, mas sim porque nos ajudam a controlar a quantidade de dióxido de carbono, um gás do efeito estufa, na atmosfera. Elas protegem o solo do vento e do escoamento de água, sendo muito importantes no controle da erosão. Além disso, liberam água no ar durante a fotossíntese, que, juntamente com o resto da água no planeta, participa de um gigantesco ciclo que controlado pelo Sol.
Água e fogo
O Sol exerce um grande efeito sobre a água. Sua presença aquece os oceanos na região dos trópicos e sua ausência resfria a água ao redor dos pólos. Por causa disso, as correntes oceânicas movem grandes quantidades de água quente e fria, afetando de maneira drástica o clima e as temperaturas ao redor do mundo. O Sol também controla o ciclo da água, que move cerca de 495 mil km³ de vapor d'água pela atmosfera todos os anos [ref (em inglês)].
Se você já saiu de uma piscina em um dia quente e percebeu alguns minutos depois que já estava seco de novo, teve uma experiência em primeira pessoa da evaporação. Agora, se você já viu água se formando na lateral de uma bebida gelada, comprovou a existência da condensação. Estes são os componentes principais do ciclo da água, também chamado de ciclo hidrológico, que exerce a troca de umidade entre massas de água e terra. Esse ciclo é o responsável pelas nuvens, pela chuva e pelo nosso abastecimento de água potável, como veremos a seguir.

Princípios fundamentais sobre o ciclo da água

1. O Sol ilumina a superfície de oceanos e lagos, excitando moléculas de água, e quanto mais o Sol excita as moléculas, mais rápidas elas se movem ou evaporam.
2. As moléculas se elevam pela atmosfera na forma de vapor d´água. E as plantas também aumentam esse vapor através da transpiração, um subproduto da fotossíntese, outro processo dependente do Sol. Em alguns locais, a água sublima ou se transforma diretamente de gelo para vapor.
3. Todo esse vapor d'água se eleva para a atmosfera e, quanto mais sobe, mais frio fica. As moléculas de água vão se acalmando e começando a se juntar, ou condensar, conforme vão esfriando. É isso que forma as nuvens. Dependendo do quão altas e espessas estão, as nuvens podem aquecer ou resfriar a superfície do planeta logo abaixo delas.
4. Enquanto isso, gotículas continuam a se combinar dentro das nuvens, até o ponto em que ficam grandes e pesadas o bastante para cair na forma de precipitação (a poluição nas nuvens pode diminuir a quantidade de chuva ao obrigar que as gotículas sejam maiores ou mais pesadas antes de poderem cair).
5. A precipitação cai como chuva, neve ou granizo, dependendo da temperatura e outras condições. Quando cai sobre a terra, molha o solo, rios e lagos. Uma parte dessa água penetra no solo, alimentando as plantas e juntando-se aos lençóis freáticos. Muito dessa água flui para os rios e lagos, que, por sua vez, correm para o oceano.

Sem o Sol para iniciar o processo de evaporação, o ciclo da água não existiria. E simplesmente não teríamos nuvens, chuva ou clima, já que a água do planeta estaria estagnada e sólida - e já que, sem o Sol para nos aquecer, a Terra seria completamente congelada. O Sol fornece energia para os processos que controlam o clima e o conteúdo de nossa atmosfera. Sem ele, não teríamos oxigênio ou água no estado líquido sobre o nosso planeta. Outra coisa que não teríamos seria o clima ou as estações. Mas não vá pensando que o Sol também não tem suas desvantagens. A seguir, vamos examinar alguns dos fenômenos que protegem a Terra da energia do Sol.

A atmosfera terrestreAlgumas pessoas imaginam que a atmosfera da Terra é como um colchão de ar que fica mais fino e frio à medida que se sobe. Embora a atmosfera tenha sim a tendência a ficar mais fina, ela é composta por regiões distintas, e algumas das camadas mais externas são muito mais quentes do que a superfície do planeta. A NASA (em inglês) tem uma grande descrição das camadas da atmosfera com links para imagens de cada uma delas.