O sol é o causador do aquecimento global?

Você talvez já tenha ouvido falar de que a Terra aquece porque o Sol está emitindo mais calor, e a ação humana tem efeito desprezível no clima, comparada ao Sol. Apesar de um argumento muito antigo, você talvez tenha ouvido ele recentemente, devido à atenção que a pauta climática tem ocupado visto a tragédia que estamos testemunhando no estado do Rio Grande do Sul [LINK]. Pois bem, vamos dar uma olhada na origem deste argumento e o porque sabemos que ele está errado.

Primeiro vamos à origem dessa ideia. Toda a história por trás da origem e propagação dessa ideia, que iniciou em 1989 mas até hoje é um argumento persistente, é tratada no livro Merchants of Doubt da historiadora da ciência Naomi Oreskes. E é esse trecho do livro que eu trago aqui (ele está na minha página de recomendações também, junto com vários outros livros que gosto, caso queira conferir).

Em 1989, um relatório do Instituto Marshall (publicado oficialmente em 1991) argumentava que o aumento de temperatura observado não seguia a tendencia de aumento de $\mathrm{CO}_2$ na atmosfera (imagem abaixo). A maior parte do aquecimento tinha ocorrido antes de 1940 e havia um período de resfriamento por volta de 1975. Só depois a temperatura voltava a aumentar. Isso não batia com o aumento contínuo de $\mathrm{CO}_2$ no ar. Ao mesmo tempo o relatório argumentava que o Sol havia entrado em um período de alta atividade, injetando mais energia na atmosfera terrestre. Logo, o Sol deveria ser o culpado.

O relatório ainda mostrava uma projeção feita por James Hansen da tendência de aumento da temperatura do planeta, devido ao acúmulo de $\mathrm{CO}_2$ (linha tracejada) e o aumento real (linha contínua). Mostrando que o previsto por $\mathrm{CO}_2$ não batia.

Acontece que Hansen produziu 3 modelos na verdade, um onde ele apenas considerava os efeitos de $\mathrm{CO}_2$ na atmosfera, um considerando $\mathrm{CO}_2$ + vulcões e um último com $\mathrm{CO}_2$ + vulcões + Sol. E adivinhem só, o modelo mais completo era o que melhor descrevia a temperatura observada.

O que Hansen dizia era que vulcões e o Sol possuem sim seu impacto no clima terrestre. Mas o $\mathrm{CO}_2$ também. Na verdade, o $\mathrm{CO}_2$ era o fator dominante. Mas o Instituto Marshall deixou de fora isso, ao falar dos modelos climáticos. Na verdade o relatório foi uma grande forma de se fabricar dúvidas a respeito do que se sabia sobre as mudanças climáticas. Isso não devia ser surpresa para ninguém, dado que um dos autores do relatório, Frederick Seitz, era uma associado da industria do tabaco, e já esteve participando de estratégias para negar os impactos negativos do tabaco alguns anos antes (essa história também é contada no livro que mencionei).

Entre 1990 e 1992 o primeiro relatório do IPCC (talvez a maior instituição no mundo de avaliação das mudanças climáticas) foi lançado. Nele, avaliaram e rejeitaram o que o Instituto Marshall declarava. Afinal de contas, se o sistema terrestre é tão sensível assim às pequenas mudanças na injeção de energia pelo Sol, ele também é sensível às mudanças por $\mathrm{CO}_2$. Simplesmente não tem como o sensibilidade da atmosfera à adição de calor ser sensível a calor vindo do Sol e não a calor mantido na atmosfera pelo $\mathrm{CO}_2$. Mas o impacto do relatório do instituto Marshall foi responsável pela propagação de mais dúvidas e o adiamento de mais ação frente às mudanças climáticas, apesar dos grupos científicos já terem descartado a hipótese solar, já naquela época.

Mas então vamos lá, por que o Sol não pode ser o causador?

Além do que falei sobre sensibilidade, há várias formas de se investigar isso. A principal delas (eu creio) é olhando para o padrão de aquecimento de várias camadas da atmosfera, em especial a estratosfera. A estratosfera é uma camada da atmosfera que fica logo acima da troposfera (onde vivemos e onde os aviões voam). Ela é aquecida por baixo pela troca de calor com a camada de baixo, a troposfera que por sua vez é aquecida pelo planeta, e também é aquecida pela presença de ozônio, que absorve radiação UV do sol. E aqui alguém poderia perguntar até o porque de a troposfera ser aquecida pela Terra e não pelo sol, sendo que o sol é muito mais quente que a Terra, mas eu deixarei a resposta para essa pergunta para o final, para os mais curiosos, quem não se importar com esse fenômeno pode continuar lendo.

Devido à composição da atmosfera e sua dinâmica de ar, quando subimos de altitude na troposfera a temperatura diminui. Mas ao chegarmos na estratosfera, a temperatura volta com a altitude devido à presença do ozônio que absorve a luz UV do Sol e aquece o ar.

Então vamos trabalhar aqui com 2 cenários:

1 - O Sol é o principal causador do aumento de temperatura na Terra

2 - Atividade humana é o principal motivo de aumento de temperatura na Terra e liberação de $\mathrm{CO}_2$

Se 1 for verdadeiro , devemos observar um aquecimento tanto da troposfera, que é aquecida pela luz refletida da Terra, que chega do Sol. E também devemos observar um aquecimento da estratosfera, devido a mais radiação UV chegando no ozônio. Já se 2 for verdadeiro , então a superfície da Terra está ficando mais quente e então a troposfera deve aquecer. Ao mesmo tempo, o $\mathrm{CO}_2$ absorve mais calor liberado pela superfície, permitindo que menos calor passe para a estratosfera. Logo, a estratosfera que está muito alta, deve esfriar, já que o ozônio que a aquece continua absorvendo a mesma quantidade de radiação solar, mas ela recebe menos calor vindo da troposfera (na verdade ela deve esfriar ainda mais, devido à perda de ozônio causada por nós).

E no final das contas o que nós vemos?

Vejam só, comparado à média de 1981 até 2010, a estratosfera (parte mais alta do gráfico) está esfriando (cor mais azul na parte superior do gráfico) e a troposfera está esquentando (cor mais vermelha na parte central do gráfico). Isso é exatamente o proposto pelo cenário 2 !

Portanto, conclusão final:

O Sol não pode ser o principal causador da variação de temperatura na Terra. O padrão de aquecimento da atmosfera concorda melhor com a hipótese de ação humana e aumento de gases do efeito estufa (principalmente $\mathrm{CO}_2$). Essa ideia veio de início já como uma forma de incitar dúvida e impedir políticas que regulassem combustíveis fósseis. No fundo sempre foi uma estratégia de negação. Mas mesmo uma investigação dessa hipótese mostra que ela está errada.

E porque a Terra aquece a troposfera e o sol não?

O sol é muito mais quente? Sim. E por esse exato motivo a maior parte da luz emitida por ele possui frequência alta e comprimento de onda baixo (possui mais energia). Pela composição molecular da atmosfera, $\mathrm{N}_2$, $\mathrm{O}_2$, $\mathrm{CO}_2$, $\mathrm{H}_2\mathrm{O}$… a maior parte da luz absorvida está nos comprimentos de onda mais altos (no infravermelho), que é menos emitido pelo sol. Já a Terra, por ser mais fria, emite a maior parte da luz como luz infravermelha, que é absorvida pela troposfera. Na estratosfera a presença do ozônio ($\mathrm{O}_3$) muda essa dinâmica pois ele absorve a luz de frequência alta na faixa do ultravioleta.

Algumas referências e indicações extras

• Simon Clark. Why the sun CANNOT be behind global warming. YouTube.

• Alison Hewitt. (2023). Stratospheric cooling: The concerning flip side of global warming