Como ocorrem as estações do ano?



Cortesia de Pixabay

As Estações do Ano são um fenômeno astronômico que ocorre como consequência da inclinação do eixo de rotação da Terra com relação a linha perpendicular ao plano em que o planeta faz o movimento de translação (movimento ao redor do Sol). Essa inclinação é de aproximadamente 23,5° e a figura abaixo (Figura 1) pode ajudar a ilustrar:

Figura 1: A linha de Eclíptica em verde escuro (com o Sol, representado pelo disco em laranja) e o Plano do movimento de translação em verde claro (Equador). Há um ângulo de 23° aproximadamente entre a linha perpendicular ao plano do movimento de translação e o eixo de rotação da Terra. O ponto vermelho representa o ponto vernal. Há dois pontos vernais no movimento do Sol ao longo da eclíptica e eles coincidem com os equinócios de primavera e de outono. Evidentemente, os elementos desta figura estão fora de escala propositalmente, para facilitar a compreensão. Figura adaptada de Wikimedia Commons.

 

Esta inclinação  faz com que a orientação da Terra em relação ao Sol mude continuamente enquanto a Terra gira em torno do Sol. O Hemisfério Sul se inclina para longe do Sol durante o nosso inverno e em direção ao Sol durante o nosso verão. Isto significa que a altura do Sol (h), que é o ângulo de elevação do Sol acima do horizonte para uma dada hora do dia (por exemplo, meio dia) varia no decorrer do ano. No hemisfério de verão, as alturas do Sol são maiores, os dias mais longos e há mais radiação solar. No hemisfério de inverno, as alturas do Sol são menores, os dias mais curtos e há menos radiação solar. {x}

Há quatro dias com significado especial na variação anual da quantidade de radiação solar que chega na Terra. Entre os dias 21-23 de dezembro, os raios solares incidem verticalmente (h=90°) em 23°27’S (no Trópico de Capricórnio) e esse é o Solstício de Verão para o Hemisfério Sul ou Solstício de Inverno para o Hemisfério Norte. É a situação apresentada na Figura 2 (a seguir) e é quando o Hemisfério Sul recebe mais radiação solar do que o Hemisfério Norte.

Figura 2: Solstício de Verão no Hemisfério Sul e Solstício de Inverno no Hemisfério Norte. Repare que agora são as regiões vizinhas ao pólo Norte que recebem menos radiação. Nessa época do ano (que ocorre em torno do dia 21-23 de dezembro) na proximidades do pólo Sul, o Sol praticamente não se põe e temos o Sol da Meia Noite. Fonte: Wikimedia Commons

 

Por volta do dia 21-23 de junho, os raios solares incidem verticalmente em 23°27’N (no Trópico de Câncer).  Esse é o Solstício de Inverno para o Hemisfério Sul ou Solstício de Verão para o Hemisfério Norte. É a situação apresentada na Figura 3 (a seguir) e é quando o Hemisfério Sul recebe menos radiação solar do que o Hemisfério Norte.

Figura 3: Fonte: Wikimedia Commons
Figura 3: Solstício de Inverno no Hemisfério Sul e Solstício de Verão no Hemisfério Norte. Repare que o Hemisfério Norte está recebendo mais luz solar. Repare também que as regiões em torno do pólo Sul ficam bastante escuras, ficando praticamente sem dia claro, onde o Sol aparece muito pouco, no horizonte. Por outro lado, nas proximidades do Pólo Norte, o Sol praticamente não vai se por e teremos o Sol da Meia Noite. Fonte: Wikimedia Commons

 

Outro ponto a se considerar é que ao longo do ano há uma variação na duração do dia claro. Os dias claros (período entre nascer e ocaso) vão ficando cada vez mais curtos até aproximarem sua duração mínima no Solstício de Inverno. Após o Solstício de Inverno, a duração do dia claro vai ficando gradualmente maior, passando pelo Equinócio de Primavera, até que a duração do dia claro atinge seu máximo no Solstício de Verão. Após o Solstício de Verão, a duração do dia claro vai ficando gradualmente menor, passando pelo Equinócio de Outono e até finalmente atingir o mínimo no Solstício de Inverno.

Na maior parte do Brasil, a gente não consegue notar muito essa variação da duração do dia claro. Isso ocorre porque o Brasil está muito próximo do Equador Terrestre. E no Equador, a quantidade de radiação que chega na superfície varia pouco ao longo do ano. A curvatura da superfície da Terra faz com que este efeito seja mais evidente quanto mais próxima a localidade estiver do Pólo. No Hemisfério Sul, quanto mais próximo do Pólo Sul, mais evidente será esse efeito. Um morador de Bagé-RS por exemplo consegue notar melhor essa variação da duração do dia claro ao longo do ano, enquanto um morador de Manaus-AM não consegue percebê-la.

A propósito, eu gostaria de saber como os terraplanistas explicam as estações do ano 😂🤣. Mas falando sério, a animação abaixo nos ajuda a ver o movimento de translação da Terra em torno do Sol e como os hemisférios recebem mais ou menos energia dependendo da época do ano. Para ver a animação, o Adobe Flash Player precisa estar instalado. Arraste o cursor na base da figura para a direita e veja qual hemisfério está recebendo mais radiação e em qual época do ano. Abaixo, na figura, é possível ver o mês correspondente àquela posição.

Percebam quem além dos termos Solstícios (de Inverno e Verão), outra palavra chave para compreendermos o fenômeno das estações do ano é a palavra Equinócio. Temos o Equinócio de Primavera e o Equinócio de Outono. A palavra equinócio significa igual ou uniforme {x} e os equinócios ocorrem quando o Sol fica exatamente localizado no ponto vermelho indicado na Figura 1, que também é chamado de ponto vernal. É o ponto em que o plano da eclíptica e o plano do movimento de translação se interseccionam. Temos dois pontos vernais e ocorrem quando o Sol está localizado em cada um deles e assim temos a ocorrência dos equinócios.

Quando ocorrem os equinócios (de Primavera ou de Outono),  os dois hemisférios recebem quantidade igual de radiação solar. Em 2012, escrevi um post sobre o início do outono (leia aqui) e destaquei alguns pontos importante que ocorrem durante o Equinócio de Outono, mas que valem para o Equinócio de Primavera também:

– Um observador localizado exatamente na linha do Equador (na cidade de Macapá, por exemplo), vai observar que o Sol vai estar exatamente sobre sua cabeça ao meio-dia. Dizemos que o Sol está no zênite (ponto imaginário do céu localizado exatamente sobre a cabeça do observador).

– O Sol vai nascer exatamente no ponto leste e se por exatamente no ponto oeste durante os equinócios. Nos outros dias do ano, o Sol nasce ligeiramente mais para nordeste ou sudeste e se põe ligeiramente mais para noroeste ou sudoeste.

– A duração do dia claro (período entre o nascer e o pôr-do-Sol) e da noite será aproximadamente igual durante os equinócios. Ou seja: 12h de dia claro  e 12h de noite. Eu disse aproximadamente igual. Entenda aqui porque não é exatamente igual.

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Eu acredito que com esse post eu consegui resumir bem a ideia de estações do ano. Se vocês notarem que é necessário corrigir algo, por favor, me informem! Se algo ficou meio nebuloso e precisa de uma melhor explicação, me informem também. A ideia aqui é ajudar as pessoas a entenderem o fenômeno e é por isso que os textos ficam longos. Eu gostaria de ter esse poder de síntese, mas eu noto por aí que a síntese é tão grande que as pessoas ainda saem do texto com dúvidas.

Eu tive a ideia de escrever esse post após o comentário da Amanda, que leu esse post recente que fala sobre o Natal e o Solstício de Inverno. A Amanda é educadora e comentou no meu perfil do Facebook que explicar as Estações do Ano nem sempre é tarefa fácil.  E ao longo dos anos escrevendo no blog e atendendo jornalistas, percebi que realmente não é fácil explicar esse tema, embora seja algo que aconteça todos os anos. Eu acho que entendi porquê há essa dificuldade:

  • Nós não somos estimulados a usar a imaginação: a imaginação poucas vezes é tida como um recurso para compreendermos os fenômenos naturais. Geralmente as crianças que são muito imaginativas são consideradas desajustadas ou “vivem no mundo da lua”. A imaginação precisa ser incentivada. Porque pensar em um movimento tão grande (movimento dos astros) exige um grau de abstração que na minha opinião só é conquistado se somos incentivados a usar a imaginação.
  • O ensino de ciências não é valorizado. Há escolas públicas que mal tem professores especializados na área, é algo muito preocupante.
  • Muitas vezes quem tenta explicar acaba usando alguns termos técnicos que em geral são inevitáveis. E eu tenho a impressão que isso pode criar um bloqueio em algumas pessoas.
  • Confusão entre estações do ano (fenômeno astronômico) e estações do ano (algo relacionado com o clima). Infelizmente isso gera muita confusão, porque percebi que há pessoas que esperam que depois dos solstícios ou equinócio a atmosfera mude completamente. Por exemplo, depois do Solstício de Verão há quem espere que todos os dias sejam bem quentes e ensolarados.

É até por essa razão que abordo esse tema todos os anos. No final do post vocês vão ver alguns links de outros posts sobre o tema que já escrevi aqui no blog. Quando digo que as pessoas acham que as estações do ano seguem exatamente aquele padrão “didático” dos livros de ciências mais antigos, eu não estou errada. Quem tem a minha idade lembra-se do CD Quatro Estações de Sandy e Júnior (dava para mudar a capa). A ideia está bastante arraigada no imaginário popular e faz até parte da nossa cultura, do entretenimento e das artes.

Observo que as pessoas em geral esperam o seguinte:

  • Inverno: frio
  • Primavera: flores
  • Verão: calor
  • Outono: folhas caídas pelo chão

Não está errado esperar isso, ocorre que esse tipo de situação é mais comum nas áreas temperadas do planeta, que são as áreas entre o Círculo Polar Ártico e o Trópico de Câncer e entre o Círculo Polas Antártico e o Trópico de Capricórnio. Na Região Tropical, nós não observamos tanto essas mudanças. De modo geral, nos trópicos as estações do ano são na verdade estação seca e estação chuvosa.

E aqui é que há a confusão que mencionei entre as estações do ano (fenômeno astronômico) e o que esperamos das mudanças na atmosfera ao longo do ano. Além das variações nas características da atmosfera ao longo das diferentes faixas de latitudes do planeta, não há uma chave que altere totalmente a atmosfera após os solstícios e equinócios. As mudanças são graduais e os continentes respondem de maneira distinta dependendo da altitude do local e de sua proximidade com o oceano. Os oceanos também respondem de maneiras distintas, uma vez que eles demoram mais a se aquecer quando comparado com a parte seca da superfície da Terra. Essas variações levam aos diferentes climas da Terra, cada um deles suas peculiaridades.

Links aqui do Meteorópole em que falei sobre Estações do Ano

Links externos que utilizei para escrever o post