NumaBoa Hora
Uma coleção diferente de relógios
A Terra faz um movimento de translação ao redor do Sol numa órbita plana, quase circular, com período definindo de um ano. Enquanto isso ela vai girando em torno de si mesma, originando os dias.
A orientação espacial do eixo de rotação da Terra é fixa. Do lado do hemisfério norte ele "aponta" para uma estrela bem brilhante, conhecida como Estrela Polar; do outro lado, no hemisfério sul, aponta para uma estrela bem "fraquinha", perto do limite humano de visualização a olho nú, a Sigma da constelação do Octante. Durante a sua volta anual em torno do Sol o eixo de rotação da Terra está sempre apontando para essas estrelas.
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Uma outra particularidade do movimento Terra-Sol muito importante é que, além de ter direção fixa, o eixo de rotação da Terra está inclinado 23,5º em relação à normal do plano da translação da Terra. Como consequência, ora um hemisfério está voltado para o Sol e, seis meses depois, o outro hemisfério é que está voltado para o Sol.
Estas posições da Terra em relação ao Sol são conhecidas como Solstícios. O Solstício de Verão para o hemisfério voltado para o Sol e o Solstício de Inverno para o hemisfério voltado contra o Sol. (Note que um mesmo solstício é chamado de Solstício de Inverno em um hemisfério enquanto é chamado de Solstício de Verão no outro hemisfério e vice-versa.)
Entre os Solstícios temos posições intermediárias, conhecidas como Equinócios, onde os dois hemisférios estão simétricamente dispostos em relação ao Sol. O Equinócio de Primavera para o hemisfério que está indo do Inverno para o Verão e Equinócio de Outono para o hemisfério que está indo do Verão para o Inverno.
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Daqui da superfície da Terra notamos um movimento anual do Sol na direção Norte-Sul. Nos dias de inverno, para nós do hemisfério sul, o Sol passa "mais para o Norte" e nos dias de verão passa "mais para o Sul".
Imagine uma linha, que chamamos de Equador Celeste, que fica exatamente sobre o Equador terrestre. Nos equinócios vemos o Sol sobre essa linha. No nosso Solstício de Inverno, vemos o Sol 23,5º ao norte e no Solstício de Verão 23,5º ao sul dessa linha.
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Define-se o momento de um solstício como aquele em que o Sol, visto da Terra, se encontra o mais distante possível do equador celeste (23,5º para o norte ou para o sul), o que corresponde ao instante em que um hemisfério está o mais voltado possível para o Sol. O momento de um equinócio é aquele em que o Sol passa sobre o equador celeste, o que corresponde ao instante em que os dois hemisférios estão igualmente iluminados.
Os horários normalmente são dados em Tempo Universal (UTC). O horário brasileiro normal corresponde a UTC - 3 horas; o horário brasileiro de verão corresponde a UTC - 2 horas.
Não é em toda a superfície da Terra que acontece do Sol "ficar a pino" (sombra zero, de um poste na vertical) em algum dia do ano. Para localidades a 23,5º do equador terrestre, norte ou sul, o Sol fica a pino apenas no dia do solstício de verão (ao meio dia solar, quando o Sol passa pelo meridiano do lugar). Localidades a mais de 23,5º do equador terrestre, ao norte ou ao sul, nunca têm o Sol a pino. Localidades entre 23,5º sul e 23,5º norte têm o Sol a pino dois dias por ano. Esses dias estão simétricamente dispostos em relação ao solstício de verão e tanto mais próximos do dia desse solstício quanto mais próxima da latitude 23,5º estiver a localidade. Localidades sobre o equador terrestre, têm o Sol a pino nos equinócios.
As linhas dos trópicos delimitam a região do nosso planeta por onde o Sol passa a pino algum dia do ano. Os círculos polares delimitam a região onde o Sol não se põe pelo menos um dia do ano e não nasce, pelo menos uma noite seis meses depois. Note que no solstício de verão toda a calota interna ao círculo polar fica iluminada. No solstício de inverno não chega luz do Sol a nenhum ponto dessa calota.
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Sempre temos metade do nosso planeta iluminada pelo Sol. A linha que divide o dia da noite é um círculo cujo plano é sempre perpendicular à linha Terra-Sol. Nos equinócios os dois hemisférios estão igualmente iluminados. Fora essas datas, sempre temos um hemisfério mais iluminado que o outro.
Devido ao movimento de rotação da Terra, a trajetória no espaço de uma localidade, como Belo Horizonte por exemplo, sempre será uma circunferência em um plano perpendicular ao eixo de rotação da Terra. Nos hemisférios voltados para o Sol, mais da metade do comprimento de cada uma dessas "trajetórias de localidades" fica na região iluminada pelo Sol, resultando em dias mais longos que as noites. A diferença entre a duração do dia e da noite, em cada localidade, fica extremada nos solstícios.
O maior dia do ano ocorre no sostício de verão, a maior noite do ano acontece no solstício de inverno e a duração do dia e da noite é igual nos equinócios.
Localidades ao longo do equador terrestre sempre têm dias e noites de 12 horas cada. Quanto mais distante uma localidade estiver do equador, maior será a diferença entre o dia e a noite, em qualquer data. Os polos terrestres passam períodos de seis meses iluminados e seis meses às escuras (de equinócio a equinócio).
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Inverno é época de frio e verão é época de calor. Dois fatores determinam essa variação climática.
Pelo fato dos raios solares incidirem mais verticalmente e por mais tempo sobre uma localidade, o aquecimento desta localidade, em 24 horas, será muito grande.
A órbita da Terra em torno do Sol não é uma circunferência perfeita, o que faz com que a Terra ora esteja mais próxima, ora mais distante do Sol. O ponto da órbita de um planeta mais próximo do Sol é chamado de periélio e o mais distante de afélio. À primeira vista poderíamos pensar que temos verão no periélio e inverno no afélio. Isso seria correto se a diferença entre as distâncias Terra-Sol no periélio e no afélio não fossem tão pequenas (ao redor de apenas 2%).
A Terra passa por seu periélio no início de janeiro, quando é verão no hemisfério sul e inverno no norte, e passa por seu afélio no início de julho, quando é verão no hemisfério norte e inverno no sul.
Uma outra questão que surge: Porque as estações têm seus inícios nos solstícios e equinócios, ao invés de estarem centradas nessas datas? Cada hemisfério recebe maior incidência solar no solstício de verão - não era para esse dia ser o mais quente do ano e corresponder ao meio do verão? Da mesma forma, uma vez que é no solstício de inverno que um hemisfério recebe menor incidência solar, não era para esse dia ser o mais frio do ano e ficar bem no meio do inverno? O que observamos, no entanto, é que o dia mais quente do ano acontece depois do solstício de verão, assim como o dia mais frio acontece depois do solstício de inverno.
Mesmo assim convencionou-se corresponder os inícios das estações aos solstícios e equinócios. A defasagem do dia mais quente ou mais frio do ano é devida a um fenômeno que chamamos "inércia térmica". Os hemisférios demoram algum tempo para se aquecerem pelo aumento da incidência solar, assim como demoram algum tempo para esfriarem, quando diminui essa incidência. Esta inércia é devida principalmente à grande quantidade de água espalhada pela superfície do planeta. A água tem uma grande "capacidade térmica", "demorando" para variar sua temperatura. No solstício de inverno os oceanos ainda retêm uma boa parte do calor absorvido no verão. No solstício de verão os oceanos ainda estão "absorvendo calor" e se aquecendo.
Prof. Renato Las Casas da UFMG - Observatório Astronômico Frei Rosário.
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