Porque ocorre a inversão das estações entre o Hemisfério Norte e sul?

8 de setembro, 2018 às 18:15 | Postado em Astronomia, Cosmologia

Por que a precessão dos equinócios não altera, com o passar do tempo, as estações do ano no planeta terra, numa escala geológica de tempo? Exemplificando: o hemisfério norte nunca terá o verão entre 21 de dezembro e 21 de março?

A precessão dos equinócios altera o ponto da órbita em que a Terra se encontra em uma determinada estação do ano, mas não altera os meses correspondentes a cada estação porque nosso calendário não é baseado no ano sideral – o tempo para a Terra dar uma volta completa em torno do Sol, tomando como referência uma estrela fixa, e sim  no ano tropical – o tempo que a Terra leva para dar uma volta em torno do Sol tomando como referência o ponto Áries (representado pela letra gama).

O ponto Áries é uma das interseções da órbita da Terra (eclíptica) com o plano do equador da Terra, e quando a Terra está nesse ponto acontece o equinócio vernal, ou equinócio de março, que é o equinócio de primavera no hemisfério norte e equinócio de outono no hemisfério sul. Quando a Terra está no outro ponto de intersecção de sua órbita com o equador acontece o equinócio de setembro, ou equinócio de primavera no hemisfério sul e equinócio de outono no hemisfério norte.

Devido ao movimento de precessão do eixo da Terra os pontos de equinócio não são fixos, mas se deslocam lentamente (50 segundos de arco por ano) no sentido de antecipar o equinócio seguinte, de forma que o ano tropical é um pouquinho (aproximadamente 20 min) mais curto do que o ano sideral. Mas, como  nosso calendário de 12 meses segue o ano tropical, o equinócio de março sempre será o equinócio de primavera no hemisfério norte e o o verão no hemisfério norte sempre   começará em junho.

Como a posição da Terra na órbita em determinada estação se altera lentamente com o passar dos anos,  a aparência do céu em determinada estação também se altera e as constelações típicas de cada estação vão mudando gradualmente.  Atualmente o Escorpião é uma constelação típica dos meses de inverno no hemisfério sul e Órion é uma constelação típica dos meses de verão no hemisfério sul.

Daqui a 13 mil anos, quando tiver fechado metade de um ciclo de precessão,  Órion brilhará no  céu de inverno (junho – setembro) do hemisfério sul e Escorpião será visto no céu do verão (dezembro a março) do mesmo hemisfério.

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Em virtude do movimento da Terra no percurso de sua órbita, um observador terrestre vê, durante o ano, o Sol se deslocar ao longo de uma linha no céu que perpassa todas as constelações zodiacais. Tal linha denomina-se eclíptica, e nada mais representa que o plano orbital do nosso planeta em interseção com a esfera celeste. Uma interseção similar a essa, desta vez entre a esfera celeste e o plano que divide o planeta ao meio, resulta em outra linha imaginária no céu, denominada equador celeste, que não é paralela à eclíptica. O não paralelismo de tais linhas denota que o plano orbital da Terra não coincide com o plano que a divide ao meio, de modo que nosso planeta se move em torno do Sol com seu eixo de rotação inclinado em relação à órbita – uma obliquidade representada por um ângulo de 23,5° entre a eclíptica e o equador celeste.

A inclinação do eixo de rotação da Terra faz com que a incidência dos raios solares sobre os hemisférios sul e norte não seja homogeneamente distribuída no curso de uma translação. Sendo fixa a orientação do eixo de rotação, a porção da superfície terrestre mais voltada para o Sol vai gradativamente se alternando entre os hemisférios conforme o planeta percorre sua órbita. Ora a região austral da superfície está sujeita a uma maior insolação, ora a região setentrional.

Em que pese o caráter gradativo da alternância, existem quatro posições orbitais do planeta marcantes para a transição. Em dois pontos da órbita, os raios solares incidem igualmente sobre ambos os hemisférios, enquanto há outros dois em que cada hemisfério, respectivamente, atinge a máxima insolação. São eles os chamados solstícios e equinócios, eventos astronômicos que delimitam as estações do ano.

Ilustração dos Solstícios e Equinócios no Hemisfério Sul. Ilustração: SCI Jinks/JPL/NASA .

O solstício (do latim solstitium, “parada do Sol”) se caracteriza pela máxima incidência de raios solares sobre um determinado hemisfério – onde é chamado de solstício de verão – e, consequentemente, pela mínima incidência sobre o outro – onde é denominado solstício de inverno. Por volta do dia 21 de dezembro, ocorre o solstício de verão no hemisfério sul e o solstício de inverno no norte. Nesse dia, devido à obliquidade do eixo de rotação da Terra, os raios solares incidem perpendicularmente sobre o trópico de capricórnio, paralelo situado a 23,5° ao sul do equador terrestre. A insolação no hemisfério sul é máxima e o dia tem a maior duração do ano. Seis meses depois, por volta do dia 21 de junho, a situação se inverte: os raios solares incidem perpendicularmente sobre o trópico de câncer, a 23,5° ao norte do equador, e o hemisfério sul passa pelo solstício de inverno, data em que ocorre a noite mais longa do ano.

A meio caminho entre dois solstícios, a Terra atinge um ponto de sua órbita em que os raios solares incidem perpendicularmente sobre a linha do equador, distribuindo-se igualmente entre os hemisférios. Ocorre então um equinócio, palavra do termo latino aequinoctium, “noite igual”, em alusão à igualdade de duração dos períodos diurno e noturno em todo o globo. Os equinócios ocorrem por volta do dia 23 de março, equinócio de outono no hemisfério sul e equinócio de primavera no hemisfério norte, e por volta do dia 23 de setembro, equinócio de primavera no hemisfério sul e equinócio de outono no hemisfério norte.

Referências:

KEPLER, S. O.; SARAIVA, M. F. O. Astronomia & Astrofísica. São Paulo: Editora Livraria da Física, 2014. p. 43-46.

MILONE, A. C. et al. Introdução à Astronomia e Astrofísica. São José dos Campos: INPE, 2003. p. 29-32.

Texto originalmente publicado em https://www.infoescola.com/geografia/solsticio-e-equinocio/