Pró-Reitoria de Graduação Curso de Física Trabalho de Conclusão de Curso

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1 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

2 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 ( ) formular a primeira hipótese sobre a natureza da luz, uma teoria corpuscular. Na mesma época, Christiaan Huygens ( ) 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

3 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 ( ), 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

4 Thomas Young ( ) 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 ( ) 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). d A Q = 0 Lei de Gauss (1) d A = 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

5 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

6 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 ( ), (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

7 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

8 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). ^ (, ) = máx Sen.( ) Campo elétrico (7) ^ (, ) 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

9 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). 1 I = 4 (8) Onde I é a intensidade da 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

10 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 de Rayleigh(FREEDMAN, 2010). Figura 7:Espalhamento da Luz de Rayleigh( ON,2012). 10

11 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 ( ), 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

12 Foi professor de física experimental e diretor do Cavendish Laboratory, em Cambridge ( ), e professor de filosofia natural na Royal Institution, Londres ( ). Em 1904, Rayleigh ganhou o prêmio Nobel de física pelas suas pesquisas sobre a densidade dos gases e pela descoberta do argônio (UFCG, 2012) 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

13 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

14 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 Monóxido Hidrocarbonetos Óxido de Enxofre Fuligem Motor De Carbono Nitrogênio Gasolina 27,7g/km 2,7g/km 1,2g/km 0,22g/km 0,21g/km Álcool 16,7g/km 1,9g/km 1,2g/km 0,0g/km 0,0g/km Diesel 17,8g/km 2,9g/km 13,0g/km 2,72g/km 0,81g/km Gás 6,0g/km 0,7g/km 1,1g/km 0,0g/km 0,0g/km 14

15 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 NO 2 SO 2 CO 2 Compostos Orgânicos Voláteis CO Metais Material Particulado 15 Origem 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 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

16 estação é dotada de dois equipamentos Amostrador de Grande Volume (HI- VOL), 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 9. Plano Piloto (IBRAM, 2008). Figura 10. Fercal I(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

17 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 DETRAN- DF 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). 17

18 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 ASSUNÇÃO, de Vicente João. Engenheiro Químico e Sanitarista Faculdade de Saúde Pública da USP - Artigo Controle Ambiental do AR 2007 BRAGA, A.L.F. Qualificação dos efeitos da poluição do ar sobre a saúde da população da cidade de São Paulo e proposta de monitorizarão f 18

19 Tese (Doutoramento em Medicina)- Faculdade de Medicina, Universidade de São Paulo. CONSELHO NACIONAL DO MEIO AMBIENTE. Resolução Conama n 005 de 15 de junho de Dispõe sobre padrões de qualidade do ar, previsto no PRONAR Disponível em: Acesso em: 14 mar.2012 CONSELHO NACIONAL DO MEIO AMBIENTE. Resolução n 003 de 28 de junho de Estabelecem Padrões de Qualidade do Ar Disponível em: Acesso em: 14 mar.2012 COSTA, Elenice dos Santos. Tese de Mestrado sobre Efeitos da Poluição do ar relacionados com o crescimento da Área Urbanizada e o número de Veículos Automotores no Distrito Federal- Universidade Católica de Brasília 2002 DETRAN-DF (2012) Departamento de Trânsito do Distrito Federal. Disponível em: Acesso em: 13 mar.2012 EISBERG, Robert Martin e RESNICK, Robert. Física Quântica: Átomos, moléculas, sólidos, núcleos e partículas. Rio de Janeiro, FAVA, Fernanda Luiz. Departamento de Física Universidade Federal Santa Catarina, Florianópolis- Artigo Por Que é o Céu Azul Caderno Catarinense Ensino de Física, Florianópolis 3 abr FREEDMAN, A. Roger. Física-Ótica e Física Moderna, 12 Ed. São Paulo, GOUVEIA N.C. Air pollution and health effects in São Paulo, Brazil: a time series analysis. Londres, Tese (Doutoramento em Saúde Pública)- Faculty of Medicine, University of London. HALLIDAY, David. Fundamentos de Física, volume 4: óptica e física moderna- Rio de Janeiro,

20 IBRAM (2008)-Instituto do Meio Ambiente e dos Recursos Hídrico do Distrito Federal. Relatório de Monitoramento da Qualidade do Ar no Distrito Federal- Brasília. Ambiental. Ano 2008 ISKANDAR, Ibrahim Jamil. Normas da ABNT. 4 Ed-2009 MSPC. Dipolo Elétrico Oscilante Disponível: Acesso em: 23: abr.2012 ON. Espalhamento da Luz de Rayleigh Disponível: Acesso em 23: abr.2012 KERR, Sansigolo Américo. Para o Curso de Física Poluição do Ar - Artigo Espalhamento de Luz na Atmosfera FAP 346, 2 Semestre RAMOS, Clinton Marcico. Física Completa, volume único. 2 Ed. São Paulo: FTD, ROCHA, Fernando José. Origens e evolução das ideias da física. Salvador: EDUFBA, SALDIVA P.H.N.et al. Association between air pollution and mortality due to respiratory diseanary in children in São Paulo, Brazil: a preliminary report. Environ Research, 65: , SERWAY, Raymond A. & JEWETT JR., John W. Princípios de Física: Eletromagnetismo, 1ª Ed. vol.3, São Paulo, SILVEIRA, da Lang Fernando. Departamento de Física da Universidade do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Artigo- As Cores da Lua Cheia, v.9 n.2 Física na Escola

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