Pró-Reitoria de Graduação
Curso de Física
Trabalho de Conclusão de Curso
PRINCÍPIOS DE FÍSICA ÓPTICA E POLUIÇÃO ATMOSFÉRICA:
ESTUDO DE CASO DO PÔR DO SOL EM BRASÍLIA
Autor: Leandro de Araújo Lopes
Orientador: Msc. Edson Benício Carvalho Jr
1
Brasília - DF
2012
PRINCÍPIOS DE FÍSICA ÓPTICA E POLUIÇÃO ATMOSFÉRICA:
ESTUDO DE CASO DO PÔR DO SOL EM BRASÍLIA
(PRINCIPLES OF PHYSICS OPTICAL AND AIR POLLUTION: A CASE STUDY OF SUNSET
IN BRASILIA)
Leandro de Araújo Lopes¹, Edson Benício de Carvalho Junior 1 .
¹ Curso de Física- Universidade Católica de Brasília
RESUMO: Este trabalho tem por objetivo verificar o porquê de, quanto mais PTS
(Partículas Totais em Suspensão), o fenômeno de pôr do sol mostra-se mais belo
cenicamente. Para tanto, elaborou-se uma revisão bibliográfica dos conceitos de física
óptica e uma análise experimental do espalhamento da luz na atmosfera. Os
resultados mostram que o tom de cor do pôr do Sol depende da quantidade de PTS no
ar e, que quando ao entardecer a luz solar deve percorrer um caminho mais longo na
atmosfera do que, quando o Sol se encontra elevado no céu. Nos meses de inverno
em Brasília visualiza-se presença mais aguda de PTS no ar, devido às queimadas no
cerrado e dos combustíveis dos veículos e, que somado com as correntes de poeira
presente neste tempo, contribuem para dispersão destas partículas.
PALAVRAS-CHAVES: Poluição Atmosférica, Espalhamento da Luz, Pôr do Sol.
ABSTRACT: This study aims to determine why the more TSP (Total Suspended
Particles), the phenomenon of sunset seems more scenically beautiful. To this end, we
elaborated a literature review of the concepts of physical optics and experimental
analysis of light scattering in the atmosphere. The results show that the tone color of
the sunset on the amount of TSP in the air and when the evening sunlight must travel a
longer path in the atmosphere than when the sun is high in the sky. In the winter
months in Brasilia view is more acute presence of PTS in the air, due to fires in the
cerrado and fuel for vehicles and which, together with the currents of dust present at
this time, contribute to the dispersion of these particles
KEYWORDS: Air Pollution, Scattering of Light, Sunset Sun
1.
Introdução
A física óptica já era estudada desde a época dos filósofos gregos,
como Aristóteles e Platão, mas coube a Isaac Newton (1643-1727) formular a
primeira hipótese sobre a natureza da luz, uma teoria corpuscular. Na mesma
época, Christiaan Huygens (1629-1695) apresentou uma nova hipótese sobre a
natureza da luz, uma teoria ondulatória na qual obteve grande avanço na
comunidade científica até o século seguinte (RAMOS, 2001).
A física óptica tem por objetivo o estudo das propriedades da luz, isto
é, como ela é produzida, propagada, detectada e medida. Para fins de estudo,
2
a óptica é dividida em duas partes: A óptica geométrica estuda os fenômenos
luminosos sem considerar a natureza da luz. A óptica física estuda os
fenômenos cuja explicação depende das teorias relativas à natureza da luz
(RAMOS, 2001).
No processo do nascer e pôr do Sol é necessário entender o
comportamento da luz na atmosfera da Terra. A luz pode ser absorvida ou
espalhada por partículas. O espalhamento pode ter diferentes abordagens
teóricas, segundo o tamanho das partículas. O espalhamento Rayleigh
equaciona o problema para partículas menores que 0,05µm. Para partículas
maiores que 100µm, a abordagem mais conveniente para explicar esse tipo de
espalhamento, é da óptica geométrica utilizando-se as teorias da reflexão,
refração e difração da luz (KERR, 2006).
Quanto à poluição do ar, começa a ocorrer de forma mais acentuada
quando as pessoas começam a viver em assentamentos urbanos de grande
densidade demográfica, em consequência da revolução industrial, quando o
carvão mineral começou a ser utilizado como fonte de energia. Com inovações
tecnológicas ocorridas no século XX e com o uso cada vez maior do petróleo
como combustível tem-se mais poluição, que também é acentuado por
emissões das industriais e pela
crescente utilização de automóveis
(ASSUNÇÃO, 2012).
Destaca-se que para a Organização Mundial da Saúde (OMS), a
poluição do ar é considerada como o primeiro tipo de poluição que mais atinge
as pessoas (WHO, 2001).
Nesse contexto de poluição atmosférica e de propriedades físicas da
óptica geométrica, o presente trabalho possui o objetivo de verificar o porquê
de quando ocorre um quadro mais agudo de poluição do ar, por exemplo, nos
meses de inverno em Brasília, o fenômeno do pôr do Sol encontra-se mais belo
cenicamente. Para tanto, elaborou-se uma revisão bibliográfica a respeito dos
principais conceitos físicos relacionados à óptica.
2.
Fundamentação Teórica
2.1 Natureza da Luz
Até a época de Isaac Newton (1642-1727), a maioria dos cientistas
imaginava que a luz fosse constituída por feixe de minúsculas partículas
(chamadas de corpúsculos) emitidas por fontes de luz (FREDMAN, 2010).
3
Thomas Young (1773-1829) conseguiu avaliar, pela primeira vez, o
comprimento de onda da luz que, como se sabe, é um parâmetro característico
da teoria das ondas. Na sua famosa experiência, Young fez passar um feixe
luminoso (luz solar) através de dois orifícios construídos com um alfinete em
um papel grosso e então obteve, em um anteparo, uma figura da interferência
luminosa composta de faixas escuras e claras, alternamente, chamada hoje de
experiência da fenda dupla (ROCHA, 2002), como mostra a figura (1):
Figura 1: Experimento da Fenda Dupla (TIEFÍSICA, 2012).
James Clerk Maxwell (1831-1879) foi o primeiro pesquisador a
entender verdadeiramente a natureza fundamental da luz. Ele também fez
contribuições importantes para a termodinâmica, a óptica, a astronomia e a
fotografia em cores. No seu famoso tratado sobre eletricidade e magnetismo,
ele consegue uma formulação matemática unificada das leis de Coulomb,
Oersted, Ampère, Biot e Savart, Faraday e Lenz, expressando essas leis na
forma de quatro equações, conhecida hoje como as equações de Maxwell
(FREDMAN, 2010).


Q
 d A = 0
Lei de Gauss (1)




A
d
= 0 Lei de Gauss para o magnetismo (2)



d 


 = 0 (  c +  0
d
) Lei de Ampère (3)

d


d 


=d
Lei de Faraday (4)

d
4
A primeira e mais importante consequência da unificação do
eletromagnetismo foi que, proveniente das equações de Maxwell, nota-se que
tanto o campo elétrico como o campo magnético satisfazem a uma equação
análoga à equação Jean D Alembert para ondas elásticas. A partir dessa
equação,
Maxwell
demonstrou
que
a
velocidade
de
suas
ondas
eletromagnéticas, ondas estas desconhecidas até então, coincidiam com a
velocidade da luz, a qual já era conhecida na época, o que lhe indicou que a
luz era de natureza eletromagnética (ROCHA, 2002).
2.2 Frente De Onda
Frente de onda é o lugar geométrico de todos os pontos adjacentes,
que possuem a mesma fase da vibração de uma grandeza física associada
com a onda, ou seja, quaisquer instantes todos os pontos sobre uma frente de
onda estão na mesma parte do ciclo de suas respectivas vibrações. Em geral,
para descrever as direções da propagação da luz, é mais conveniente
representar uma onda luminosa por meio de um raio ao invés de frente de
onda, pois, do ponto de vista corpuscular, os raios são as trajetórias das
partículas, e, de vista ondulatória, o raio é uma linha imaginária ao longo da
direção de propagação da onda (FREEDMAN, 2010).
A difração é um efeito ondulatório, ou seja, acontece porque a luz é uma
onda. Quando uma onda encontra um obstáculo que possui uma abertura de
dimensões comparáveis ao comprimento de onda, a parte da onda que passa
pela abertura se alarga (é difratada) na região que fica do outro lado do
obstáculo (HALLIDAY, 2009).
Por exemplo, quando você fala para uma multidão sua voz pode não ser
ouvida porque as ondas sonoras sofrem uma difração ao passarem pela
abertura estreita da boca, espalhando-se e reduzindo a intensidade do som
que chega aos ouvintes situados à sua frente. Para combater a difração, você
pode usar um megafone.
2.3 Reflexão e Refração
A reflexão é o fenômeno que consiste no fato de a luz voltar a ser propagar
no meio de origem, após incidir numa superfície de separação entre dois
meios. A refração é o fenômeno que consiste no fato de a luz passar de um
meio para outro diferente. Assim, quando uma onda de luz atinge uma
superfície lisa separando dois meios transparentes (como ar e água ou água e
5
vidro), a onda é parcialmente refletida e parcialmente refrata (transmitida) para
o outro material, (FREEDMAN, 2010). A figura (2) mostra este procedimento:
Figura2: Mostra reflexão e a refração de um feixe de luz (HALLIDAY, 2009).
O índice de refração de um material, designado pela letra  ,
desempenha um papel fundamental na ótica geométrica, pois ela diz que a luz
sempre se propaga mais lentamente através de um material do que no vácuo.
Portanto, o valor de  em qualquer material é sempre maior que 1, observado
na equação (5), na qual  é definido como a razão entre velocidade da luz c no
vácuo e a velocidade da luz  no material:

c

Índice de Refração (5)
Para luz monocromática e um dado material 1 e  2 , separados pela
interface, conforme indicado na figura (2) anteriormente, a razão entre o seno
dos ângulos  2 e  1 , onde esses ângulos são medidos a partir da normal à
superfície, é igual ao inverso da razão entre os dois índices de refração. Esta
relação experimental foi analisada pelo cientista Willebrord Snell (1591-1626),
(FREEDMAN, 2010).
 2 Sen  2 = 1 Sen  1 Lei de Snell (6)
2.4 Dispersão da Luz
A luz branca é uma superposição de cores cujos comprimentos de
onda abrangem todo o espectro visível. A velocidade da luz no vácuo é a
6
mesma para todos os comprimentos de onda, porém, no interior de um
material, ela varia com o comprimento de onda.
Portanto, o índice de refração de um material depende do comprimento
de onda, a dispersão indica como a velocidade da onda e o índice de refração
depende do comprimento de onda (FREEDMAN, 2010).
2.5 Arco-Íris
O arco-íris é o efeito das combinações de dispersão, refração e
reflexão. O Sol está atrás do observador e a luz se refrata para o interior de
uma gotícula de água, a seguir ela é parcialmente refletida na parte interna
posterior da gotícula e finalmente refratada, saindo da gotícula. Um raio de luz
entra no meio da gota de chuva, é refletida diretamente entre si mesmo, todos
os outros raios saem da gotícula formando um ângulo com o raio central,
assim, devido à acumulação de raios de luz, vemos o arco-íris (FREEDMAN,
2010).
2.6 Polarização da Luz
A polarização é uma característica de todas as ondas eletromagnéticas
(FREEDMAN, 2010). Quando uma onda possui somente o componente y,
dizemos que ela é linearmente polarizada ao longo da direção y, quando uma
onda possui somente o componente z, dizemos que ela é linearmente
polarizada ao longo da direção z, neste caso as ondas mecânicas, conforme
indica figura (3).
Figura 3: Onda mecânica polarizada (UNB, 2012).
As ondas eletromagnéticas são ondas transversais, os campos
elétricos e magnéticos flutuam em direções perpendiculares à direção de
7
propagação da onda, em direções perpendiculares entre si. A polarização de
uma onda eletromagnética é na direção do vetor campo elétrica e não na
direção de polarização do campo magnético, como indica a figura (4), pois
todos os detectores de ondas eletromagnéticas funcionam pela ação da força
elétrica sobre os elétrons do material e não pela ação da força magnética. A
onda eletromagnética descrita pela equação (7):
Figura 4: Onda eletromagnética polarizada (UNB, 2012).

(7)
 (  , ) =  máx  ^ Sen.(    ) Campo elétrico

(  , )   máx  ^ Sen.(    ) Campo Magnético
As ondas produzidas por uma emissora de rádio são em geral
linearmente polarizadas. A antena vertical de um telefone celular emite ondas
contidas num plano horizontal em torno da antena, e são polarizadas em uma
direção vertical (FREEDMAN, 2010).
Para a luz a situação é diferente. As fontes comuns, tal como uma
lâmpada incandescente ou fluorescente, emitem luz que não é polarizada, esta
luz é chamada de luz natural ou luz não polarizada. Para produzir um feixe de
luz polarizada a partir de um feixe de luz natural é necessário um filtro de fenda
polarizador conforme indica a figura (4) anteriormente.
2.7 Espalhamento da Luz
Ao olhar para o céu durante o dia, a luz que se vê é a luz solar que foi
absorvida e depois retransmitida em muitas direções, este fenômeno
denomina-se espalhamento da luz (FREEDMAN, 2010).
A luz solar que não é polarizada incide na atmosfera ao longo de um
plano cartesiano eixo x e y, as cargas elétricas de cada molécula oscilam por
8
causa da ação do campo elétrico da luz solar. Pois como luz é uma onda
transversal, a direção do campo elétrico de qualquer componente do feixe da
luz solar permanece sobre o plano cartesiano. Dessa forma, a luz incidente faz
com que as cargas elétricas nas moléculas vibrem ao longo da direção do
campo elétrico como mostra a figura (5).
Figura 5. Polarização por Espalhamento (USP, 2012).
Como o feixe original da luz solar passa através da atmosfera, sua
intensidade diminui à medida que a energia passa para luz espalhada. Este
espaçamento mostra que a intensidade da luz espalhada pelas moléculas do
ar é inversamente proporcional à quarta potência do comprimento de onda,
conhecido como espalhamento Rayleigh conforme a equação (8) (KERR,
2006).
I= 
Onde
I
é
a
1
4
intensidade
da
(8)
luz,

é
uma
constante
de
proporcionalidade e  o comprimento de onda da luz espalhada.
O espalhamento Rayleigh explica o azul do céu e o avermelhado do
pôr do Sol, porque este espalhamento da luz depende de 4 (Eq.8), ou seja,
como o comprimento de onda do azul é menor que o vermelho, ele é mais
espalhado que do vermelho na atmosfera. No pôr do Sol, a camada de ar que
fica entre nós e o Sol são muito mais espessa. O que faz com que o azul seja
espalhado e que termina caindo fora de nossa linha de visão, que passa a
receber maior intensidade de vermelho.
9
O espalhamento Rayleigh considera a partícula como um dipolo
elétrico que é excitado pela incidência da luz (radiação eletromagnética) e que
irradia, então segundo a radiação de um dipolo. O espalhamento da radiação
pelas moléculas atmosféricas é idêntico à radiação emitida por um dipolo
oscilante (FREEDMAN, 2010).
Figura06: Dipolo Elétrico Oscilante(MSPC , 2012).
2.8 O pôr do Sol e os raios crepusculares
O céu envia-nos cerca de 10 % da luz do Sol durante o dia, o seu brilho
deve-se à difusão da luz do Sol pelas moléculas na atmosfera. Quando
olhamos para o céu, estamos vendo apenas os raios de Sol que foram
desviados pelas moléculas da atmosfera, de tal modo que ficam exatamente
direcionadaos
para
os
nossos
olhos
segundo
espalhamento
Rayleigh(FREEDMAN, 2010).
Figura 7:Espalhamento da Luz de Rayleigh( ON,2012).
10
de
A luz branca do Sol é uma mistura de todas as cores do arco-íris: o
espectro visível vai desde o vermelho, com um comprimento de onda cerca de
720 nm, ao violeta, com um comprimento de onda de cerca de 380 nm. O que
acontece é que os átomos e moléculas difundem com maior eficiência a luz
com comprimentos de onda menores no caso da cor azul (SILVEIRA, 2008).
Quando o Sol está alto no céu é geralmente branco, porque todos os
comprimentos de onda da luz visível chegam a um observador com igual
intensidade. Quando o Sol começa a descer, ou quando aparece no céu de
manhãzinha, a luz tem que passar de uma camada maior da atmosfera. As
moléculas de ar difundem os comprimentos de onda mais curtos (violeta e
azul) e só os mais longos (amarelo, laranja e vermelho) atravessam a
atmosfera. O tamanho e a concentração de partículas na atmosfera no
caminho da luz determinam o tipo de pôr do Sol observado pode ser mais
esbranquiçado e amarelo nas montanhas onde o ar está mais limpo,
(SILVEIRA, 2008).
Por causa da refração da luz solar na atmosfera, a luz do Sol proveniente
durante o poente se desvia ligeiramente quando ela atravessa a atmosfera e
atinge nossos olhos. O efeito é mais acentuado para os raios provenientes da
parte inferior do Sol (o lado mais próximo do horizonte). Em virtude desse
efeito, o Sol parece mais achatado na direção vertical. A combinação da
refração e da difusão gera a luz crepuscular que vemos no céu depois do Sol
se pôr (KERR, 2006).
2.9 Contextos Histórico de Rayleigh- Prêmio Nobel da Física (1904)
John William Strutt Rayleigh (1842-1919), matemático e físico inglês
natural de Lanford Grove, é conhecido por suas pesquisas em fenômenos
ondulatórios. Entrou para o Trinity College, Cambridge (1861), onde estudou e
postulou (1876) um padrão de comportamento do escoamento do ar,
garantindo a possibilidade de um veículo de sustentar no ar, sem a
necessidade de balões que o retirassem do solo.
11
Foi professor de física experimental e diretor do Cavendish Laboratory,
em Cambridge (1879-1884), e professor de filosofia natural na Royal
Institution, Londres (1887-1905). Em 1904, Rayleigh ganhou o prêmio Nobel de
física pelas suas pesquisas sobre a densidade dos gases e pela descoberta do
argônio (UFCG, 2012).
2.10 Poluição Atmosférica
A poluição atmosférica é proveniente de várias atividades e, segundo
(COSTA, 2001), as fontes poluidoras podem ser classificadas em móveis
(transporte), e fixas (produção industrial, extração mineral e produção
agrícola).
As fontes poluidoras emitem substâncias indesejáveis chamadas de
contaminantes atmosféricos, ou seja, poluentes. A poluição atmosférica é um
fenômeno complexo e de causas múltiplas, apresentando fortes variações de
influência naturais e principalmente políticas. Podem-se classificar os
poluentes segundo seu estado de agregação em particulados e gasosos. Entre
os principais contribuintes para emissão de particulados estão os processos de
operação industrial, construção civil e o solo exposto. Os automóveis e as
caldeiras são os principais emissores de poluentes gasosos no caso do Distrito
Federal (SALDIVA, 1994).
A Organização Mundial da Saúde (OMS) classifica como material
particulado o monóxido de carbono, dióxido de nitrogênio, enxofre e ozônio, e
os demais gases como primário e secundários (GOUVEIA, 1997). Os gases
primários são aqueles emitidos diretamente pela fonte que os produziu e que
poluem em caráter local (monóxido de carbono, dióxido de enxofre,
hidrocarbonetos).
Os gases secundários são poluentes de ordem secundária, formados
através de reações fotoquímicas envolvendo alguns dos poluentes primários e
os constituintes naturais da atmosfera. Sua permanência na atmosfera se dá
em um período de tempo mais prolongado, o ozônio é um subproduto de
reações entre os óxidos de nitrogênio e os hidrocarbonetos (BRAGA, 1998).
12
No Brasil, o órgão nacional que limita os padrões de emissões
atmosféricos é o CONAMA (Conselho Nacional de Meio Ambiente), o qual
institui em sua política o Programa Nacional de Controle da Qualidade do AR
(PRONAR). Este, por sua vez, caracteriza-se em um dos instrumentos básicos
da gestão ambiental para a proteção da saúde e bem-estar das populações,
através de limitações dos níveis de emissões de poluentes atmosféricos
(CONAMA, 1989).
3. Poluição Atmosférica Distrito Federal
A Região Administrativa da Fercal é uma área prioritária em termos de
atenção e monitoramento contínua. A presença de duas cimenteiras de grande
porte na região gera uma grande concentração de poluentes, especialmente de
material particulado conforme descrito anteriormente. Porém, a crescente frota
de veículo é a principal responsável pela geração da poluição atmosférica
observada, visto que não há muitas indústrias de grande porte poluidor de
queimas de poluentes instaladas no DF.
A frota de veículos, somadas às pequenas indústrias, responsáveis
por emissões locais de poluentes veiculares e industriais, apresenta um nível
elevado de comprometimento da qualidade do ar. Demandando, por isso, um
sistema de monitoramento contínuo para acompanhamento histórico dos níveis
de poluição atmosférico (IBRAM, 2008).
É importante ressaltar que, as emissões localizadas de fumaça preta por
veículos a diesel e os problemas de ruído provocados pela frota motorizada
circulando
em
más
condições
mecânicas,
constituem-se
em
fontes
permanentes de incômodo em todo o DF. Pois causam impacto direto à
população
exposta,
independente
de
serem
realizadas
em
áreas
congestionadas ou pouco adensadas. De acordo com a Tabela 1, o
crescimento da frota veicular no DF é um problema grave, calcula-se em média
de 2,5 habitantes por veículo:
Tabela 1- Frota de Registro de Veiculo segundo (DETRAN-DF, 2011).
ANO
REGISTRO VEICULAR
2011
1249.928
2010
123.3000
2009
1138.127
2008
1046.638
2007
964.534
13
2006
883.676
2005
821.352
2004
775.112
2003
732.138
2002
688.746
2001
651.342
2000
585.424
Uma forma de ajudar a melhorar a qualidade do ar no Distrito Federal,
com esta frota veicular, seria o uso de combustíveis menos poluentes como o
caso do álcool etílico (etanol). Comparado com o motor a gasolina, o motor a
álcool emite menos monóxido de carbono e praticamente nenhum óxido de
enxofre, embora aumente as emissões de aldeídos. As emissões de poluentes
nos veículos a diesel são inferiores em volume de concentração às dos
veículos movidos à gasolina e a álcool, por serem isentos de certos gases
tóxicos, como aldeídos, ozônio e chumbo. Contudo, é maior a formação dos
óxidos de nitrogênio e enxofre, devidos às elevadas condições de temperatura
em que trabalha o motor (IBRAM, 2008).
Os motores a gás natural, devido ao processo de combustão, perdem
para o motor a diesel na emissão de carbono, de hidrocarbonetos e de óxidos
de nitrogênio, porém a quantidade emitida ainda é menor que nos motores a
gasolina e álcool. A grande vantagem do gás como combustível é a ausência
de emissões de fuligem ou compostos de enxofre, fazendo com que ônibus
movidos a gás natural sejam 80% menos poluentes que os movidos a diesel,
além de redução considerável de ruídos. No caso do Distrito Federal, esta
margem é considerável para discussão e fontes alternativas de combustível
menos poluentes para centro urbano (IBRAM, 2008).
A Tabela 2 apresenta a quantidade de poluentes em gramas por
quilômetro rodado para diferentes motores, emitidos através dos escapamentos
de automotores, segundo o (CONAMA N°3, 1990).
Tabela 2- Taxa de emissão de poluentes de acordo com o tipo de combustível (CONAMA N°3,2011)
Tipo de
Motor
Gasolina
Álcool
Diesel
Gás
Monóxido
De Carbono
27,7g/km
16,7g/km
17,8g/km
6,0g/km
Hidrocarbonetos
2,7g/km
1,9g/km
2,9g/km
0,7g/km
14
Óxido de
Nitrogênio
1,2g/km
1,2g/km
13,0g/km
1,1g/km
Enxofre
Fuligem
0,22g/km
0,0g/km
2,72g/km
0,0g/km
0,21g/km
0,0g/km
0,81g/km
0,0g/km
Há no Distrito Federal, na região da Fercal em Sobradinho-DF, a
presença de duas cimenteiras de grandes portes (Ciplan e Tocantins). O
cimento é um material existente na forma de um pó fino, com dimensões
médias da ordem dos 50 µm que resulta da mistura de clínquer com outras
substâncias, tais como gesso, ou escórias silícios, em quantidades que
dependem do tipo de aplicação e das características procuradas para o
cimento. Uma unidade de produção de cimento origina um conjunto de
efluentes para o ambiente, que sob o ponto de vista prático, se resume a
emissões para atmosfera.
As emissões resultam de produtos da combustão da suspensão da
matéria prima e produto final, da evaporação de compostos voláteis e
semivoláteis durante o aquecimento, calcinação e sinterização, e da formação
de novos compostos. A Tabela 3 seguinte lista os principais poluentes emitidos
por cimenteiras e suas principais fontes:
Tabela- 3 Poluentes emitidos por cimenteiras e suas origens (IBRAM, 2008).
Poluente
Origem
NO 2
Reação do N2 atmosférico
com o Oxigênio, na chama
(NO-térmico) e pela oxidação
decompostos azotados
presentes no combustível
(NO-combustível).
Produzido a partir da
oxidação do enxofre
presente no combustível.
Produção do clínquer a partir
da matéria prima (calcinação
dos carbonatos) e da
oxidação do combustível.
Compostos orgânicos
presentes na matéria prima
SO 2
CO 2
Compostos Orgânicos
Voláteis
CO
Metais
Material Particulado
Combustão incompleta
matéria prima e combustível.
Matéria Prima
Poeira proveniente das
várias unidades de produção
de cimento.
O Instituto do Meio Ambiente e dos Recursos Hídricos do Distrito
Federal Brasília Ambiental (IBRAM) mantém uma rede de monitoramento da
qualidade do ar que tem permitido a avaliação das concentrações de três
poluentes, (partículas totais em suspensão, fumaça e dióxido de enxofre), em
três locais diferentes do DF. Basicamente, o monitoramento é realizado
atualmente por uma rede manual composta de cinco estações fixas, cada
15
estação é dotada de dois equipamentos Amostrador de Grande Volume (HIVOL), utilizado na coleta de PTS (Partículas Totais em Suspensão) e
Amostrador de Pequeno Volume (OPS/OMS) usado na coleta de fumaça e
so 2 .
As estações encontram-se instaladas nos locais considerados como
pontos críticos em relação à questão da poluição do ar no DF. Na rodoviária do
Plano Piloto, e Taguatinga Centro e na Fercal (três estações). O parque da
cidade já é monitorado um e é lugar bastante frequentado pela população do
DF, destinado à realização de atividades físicas e de lazer. As figuras (8, 9,10
e 11) mostram a localização das estações de monitoramento do Distrito
Federal.
Figura 8. Taguatinga Centro (IBRAM, 2008).
Figura 10. Fercal I(IBRAM 2008)
Figura 9. Plano Piloto (IBRAM, 2008).
Figura 11. Fercal II (IBRAM, 2008)
A qualidade do ar do Distrito Federal, segundo dados coletados pelo
IBRAM no ano de 2010, demonstra uma preocupação sobre a qualidade do ar.
Análises feitas nas estações de monitoramento em pontos críticos, como a
rodoviária do Plano Piloto, onde há uma concentração de ônibus e uma
considerada parcela de veículos das cidades satélites do Distrito Federal,
mostra uma qualidade do ar como regular ou inadequada (IBRAM, 2010).
16
A Fercal é o segundo ponto crítico em condição de poluição do ar, pois
as medições anuais de PTS apontam para valores máximos. A qualidade do ar
nesta região é vista como regular ou inadequada e, na estiagem das chuvas, a
qualidade do ar é considerada como ruim, devido às fábricas cimenteiras na
região. (IBRAM, 2010).
4. Metodologia
A metodologia empregada neste trabalho é uma pesquisa bibliográfica.
Uma pesquisa bibliográfica consiste no levantamento, seleção, fichamento e
arquivamento de informações relacionado à pesquisa (ISKANDAR, 2009). Foi
feito um levantamento sobre os ramos da Óptica Geométrica já publicada e
constituída principalmente de livros e artigos periódicos e materias disponível
na internet.
Os livros utilizados foram de graduação acadêmica na área de Óptica
e Eletromagnetismo, nas quais informações foram seletivas ao assunto das
propriedades da luz e suas aplicações, juntamente com alguns artigos
publicados na área sobre espalhamento da luz na atmosfera. Buscou-se, dados
de poluição atmosférica em Brasília, utilizando como base o IBRAM (Instituto
de Meio Ambiente de Recursos Hídricos do Distrito Federal), que é órgão
ambiental local responsável pela elaboração dos relatórios anuais no
Monitoramento da Qualidade do Ar no Distrito Federal, e dados do DETRANDF sobre a frota veicular no DF.
Para ilustrar o efeito do espalhamento da luz na atmosfera, foi
realizado um experimento didático, cujo roteiro encontra-se no anexo (8) e que
simula este processo físico.
5.
Análise dos Resultados
Nos meses de inverno em Brasília observa-se uma presença mais
aguda de PTS no ar. Isso acontece, devido às queimadas na vegetação do
cerrado, às correntes de poeiras, às indústrias do DF e às fontes de
combustíveis queimadas pela frota de veículos em Brasília, analisado pelo com
órgão fiscalizador e de monitoramento do DF (IBRAM-DF).
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O estudo Rayleigh demonstra de fato que a intensidade de luz solar
espalhada, além de depender do comprimento de onda, é influenciada pelo
comprimento do trajeto que a radiação percorre. Esta análise é percebida no
experimento didático com leite e água e uma lâmpada incandescente.
Ao diluir o leite misturando-o com uma quantidade de água suficiente,
variando as posições do ângulo da luz, a concentração dos glóbulos de gordura
passará a ser muito pequena. De modo que a cor azul será espalhada mais
substancialmente do que outras cores, portanto, a solução fortemente diluída
será azul é não branca conforme as fotos no anexo(8).
As Cores do pôr do Sol que observamos são o resultado da intensidade
de cada linha no espectro Solar que chega a Terra e da sensibilidade de
nossos olhos para cada cor. Com aumento de PTS nos meses de inverno em
Brasília, visualiza-se uma cor de um pôr do Sol belo cenicamente, conforme as
fotos em anexo (8).
6. Conclusão
Da análise feita conclui que a intensidade da luz solar espalhada,
além de depender do comprimento de onda, é influenciada pelo comprimento
do trajeto que a radiação percorre ao atravessar a atmosfera.
Ao entardecer, quando o sol se encontra próximo ao horizonte a luz
solar, deve percorrer um caminho mais longo na atmosfera do que quando o
Sol se encontra elevado no céu. Isto explica porque a cor do Sol muda do
quase branco quando se encontra elevado no céu para tons avermelhados,
característicos do nascente ou poente, as partículas de poeira presente na
atmosfera contribuem para o avermelhado.
7. Referências Bibliográficas
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18
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19
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centre for Environmental and Heal. Bonn.October.p.55 2001
8. Anexos (Roteiro Experimental Espalhamento da Luz na Atmosfera e
Fotos do Pôr do Sol)
8.1Material
 Um aquário para 10 ou 15 litros com vidros bem limpos, 250 mililitros.
 Uma xícara de leite
 Uma colher de madeira de cabo longo
 Lanterna
(LOPES, De Araújo Leandro. Foto do Material 14/04/12. Color, 10X10CM).
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8.2 Procedimento
Coloque o aquário sobre uma mesa (pequena) no centro da sala, de
modo que você possa vê-lo de todos os lados. Preencha-o com água até 3/4
do seu nível total. Acenda a lanterna e mantenha-a encostada numa das
paredes do aquário, ao longo de seu comprimento.
(LOPES, De Araújo Leandro. Foto da Montagem do Experimento 14/04/12. Color, 10X10CM).
Acrescente aproximadamente 60 mililitros (1/4 de xícara) de leite na
água e misture com a colher de madeira.
(LOPES, De Araújo Leandro. Foto da Realização do Experimento 14/04/12. Color, 10X10CM).
Repare observe o feixe de luz olhando pelas outras laterais e pela face
oposta a da lanterna, por onde a luz escapa do recipiente. Repare que, de lado,
o feixe é visto ligeiramente azul e na extremidade oposta, aparece um pouco
amarelado. Acrescente outro 1/4 de xícara de leite na água e mexa agora o
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feixe de luz apresenta-se mais azulado quando visto de lado, e com um
amarelo mais intenso olhando-se pela face oposta à entrada da luz; até mesmo
um tom alaranjado pode ser observado.
(LOPES, De Araújo Leandro. Foto Do Resultado Do Experimento14/04/12, Color, 10x10cm).
(LOPES, De Araújo Leandro. Ponte Alta Gama-DF 12/05/12, Color 10x10cm).
(LOPES, De Araújo Leandro. Ponte Alta Gama-DF 05/05/12, Color 10x10cm).
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