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Uma coleção diferente de relógios
O movimento do Sol para um observador em repouso na superfície da Terra - isto é, tomando-se como referencial um sistema fixo na superfície da Terra - é conhecido com bastante detalhes desde a Antigüidade. Esse movimento depende da latitude na qual o observador se encontra. A latitude é a distância angular que separa um ponto da superfície da Terra do plano equatorial terrestre.
Para uma determinada latitude, esse movimento varia ao longo do ano. É fácil observarmos algumas características desta variação:
O movimento do Sol possui inúmeras conseqüências importantes. Apenas para citar alguns exemplos, ele é responsável pelas Estações Climáticas, pode ser utilizado na determinação da latitude e da direção Norte-Sul geográfica, deve ser tomado em conta no planejamento de habitações e cidades e, historicamente, foi utilizado por Eratóstenes (bibliotecário da grande coleção de manuscritos de Alexandria) no século III a.C. na determinação do diâmetro da Terra.
Devido ao movimento de translação da Terra em torno do Sol, o Sol aparentemente se move entre as estrelas, ao longo do ano, descrevendo uma trajetória na esfera celeste chamada Eclíptica. A Eclíptica é um círculo máximo que tem um inclinação de 23 graus e 27 minutos em relação ao Equador Celeste. É esta inclinação que causa as Estações do ano.
 As Estações do Ano no hemisfério Sul (fig 1.1) |
Uma observação simples que permite "ver" o movimento do Sol durante o ano é através do gnômon. Um gnômon nada mais é do que uma haste vertical fincada no solo. Durante o dia, a haste, ao ser iluminada pelo Sol, forma uma sombra cujo tamanho depende da hora do dia e da época do ano. A direção da sombra ao meio-dia real local, que NÃO é necessariamente o meio-dia marcado pelo relógio, nos dá a direção Norte-Sul. Ao longo de um dia, a sombra é máxima no nascer e no ocaso do Sol, e é mínima ao meio-dia. Ao longo de um ano, considerando-se sempre a mesma hora do dia, a sombra é máxima no solstício de inverno e mínima no solstício de verão. A bissetriz marca o tamanho da sombra nos equinócios. Foi observando a variação do tamanho da sombra do gnômom ao longo do ano (fig 1.2) que os antigos determinaram o comprimento do ano das estações, o chamado ano tropical.
Embora a órbita da Terra em torno do Sol seja uma elipse, e não um círculo, a distância da Terra ao Sol varia somente 3%, sendo que a Terra está mais próxima do Sol em janeiro. Mas é fácil lembrar que o hemisfério norte da Terra também está mais próximo do Sol em janeiro e é inverno lá.
 Variação do tamanho da sombra durante o ano (fig 1.2) |
A causa das estações é a inclinação do eixo de rotação da Terra com relação à sua órbita. Este ângulo, chamado de obliquidade (inclinação da órbita da Terra em torno do Sol, eclíptica, em relação ao equador da Terra), é de 23º 27'. Devido a esta inclinação, à medida que a Terra orbita em torno do Sol, os raios solares incidem mais diretamente sobre um dos hemisférios, proporcionando mais horas com luz durante o dia sobre este hemisfério e, portanto, aquecendo-o mais (veja a fig 1.1).
No Equador todas as estações são muito parecidas: todos os dias do ano o Sol fica 12 horas acima do horizonte e 12 horas abaixo do horizonte. A única diferença é a altura do Sol: ao redor de 21 de junho o Sol cruza o meridiano 23º 27' ao norte do Zênite, ao redor de 23 de setembro o Sol cruza o meridiano 23º 27' ao sul do Zênite e, no resto do ano, ele cruza o meridiano entre esses dois pontos. Portanto a altura do Sol ao meio-dia no Equador não muda muito ao longo do ano e, conseqüentemente, não existe muita diferença entre inverno, verão, primavera ou outono.
À medida que nos afastarmos do Equador, as estações ficam mais acentuadas. A diferença torna-se máxima nos pólos.
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Na Terra, a região entre as latitudes -23,5° e +23,5° é chamada de região tropical. Nesta região, o Sol passa pelo zênite pelo menos uma vez por ano. Fora desta região o Sol não passa pelo zênite. A linha de latitudes 66,5° é chamada de Círculo Polar, norte ou sul. Acima desta linha, o Sol está sempre acima do horizonte no verão e sempre abaixo do horizonte no inverno.
Kepler de Souza Oliveira Filho da UFRGS - Movimento Anual do Sol e as Estações do Ano.
De Fernando Lang da Silveira da UFRGS - O movimento anual do Sol em Porto Alegre.
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