Por que existem estações do ano
Em poucas palavras
A Terra gira em torno de um eixo inclinado em relação ao plano em que orbita o Sol. Por isso, ao longo do ano, cada hemisfério ora recebe a luz solar mais direta e por mais horas, ora mais inclinada e por menos horas. Quando um hemisfério está inclinado para o Sol, é verão nele; no outro, é inverno. A distância até o Sol tem papel pequeno nesse fenômeno.
Status do conhecimento: Consolidado
Fato ou mecanismo bem estabelecido, confirmado por observação e experimento repetidos.
A causa das estações, a inclinação do eixo de rotação da Terra em relação ao plano de sua órbita, é conhecimento plenamente estabelecido. A distância entre a Terra e o Sol não é a causa.
Aprofundamento científico
A inclinação do eixo
O eixo em torno do qual a Terra gira está inclinado cerca de 23 graus e meio em relação à perpendicular ao plano da órbita. Essa inclinação se mantém praticamente apontada para a mesma direção do espaço durante todo o ano, enquanto o planeta percorre sua órbita.
Como consequência, em uma metade da órbita o Hemisfério Norte fica mais voltado para o Sol e, na outra metade, é o Hemisfério Sul que fica. Quando um deles está mais voltado para o Sol, o outro está menos. Por isso as estações são opostas nos dois hemisférios: quando é verão no Brasil, é inverno no Canadá.
Por que isso muda a temperatura
Dois efeitos se combinam. O primeiro é o ângulo dos raios solares: quando o Sol está alto no céu, a mesma quantidade de energia se distribui por uma área menor do solo, aquecendo-o mais. Quando o Sol está baixo, os raios são mais oblíquos, espalham-se por uma área maior e atravessam mais atmosfera, e o aquecimento por unidade de área é menor.
O segundo efeito é a duração do dia. No verão, o Sol fica acima do horizonte por mais horas, e a superfície tem mais tempo para absorver energia. No inverno, os dias são mais curtos e a noite, mais longa, o que permite maior resfriamento. A combinação dos dois efeitos produz a diferença sazonal de temperatura.
Solstícios e equinócios
Os solstícios são os momentos em que um dos hemisférios está no máximo de inclinação em direção ao Sol, marcando o início do verão nesse hemisfério e o do inverno no outro. Nos equinócios, o eixo não está inclinado nem para perto nem para longe do Sol, e o dia e a noite têm durações próximas em quase todo o planeta.
Perto da linha do Equador, a variação de duração do dia e de incidência da luz ao longo do ano é pequena, e por isso as estações térmicas são pouco marcadas; muitas regiões tropicais têm, em vez disso, estações chuvosa e seca.
A distância ao Sol não é a causa
A órbita da Terra é uma elipse levemente alongada, quase circular. A Terra está mais próxima do Sol no início de janeiro e mais distante no início de julho. Se a distância fosse a causa das estações, o verão seria simultâneo nos dois hemisférios, o que não ocorre.
A variação de distância existe e afeta ligeiramente a energia recebida, mas é um efeito secundário diante da inclinação do eixo. Isso é bem estabelecido.
Diagrama
- Eixo inclinadoA Terra gira em torno de um eixo inclinado cerca de 23,5 graus.
- Terra percorre a órbitaA inclinação aponta para a mesma direção enquanto o planeta circula o Sol.
- Hemisfério voltado ao SolUm hemisfério recebe luz mais direta e por mais horas.
- Aquecimento diferenteO hemisfério mais iluminado esquenta; o outro recebe menos energia.
- Estações opostasUm hemisfério vive o verão enquanto o outro vive o inverno.
A inclinação do eixo, e não a distância até o Sol, explica a alternância das estações.
Tabelas e comparações
| Época do ano | Hemisfério Sul | Hemisfério Norte |
|---|---|---|
| Dezembro (solstício) | Início do verão; dia mais longo | Início do inverno; dia mais curto |
| Março (equinócio) | Início do outono | Início da primavera |
| Junho (solstício) | Início do inverno; dia mais curto | Início do verão; dia mais longo |
| Setembro (equinócio) | Início da primavera | Início do outono |
| Inclinação do eixo | Distância até o Sol | |
|---|---|---|
| Explica as estações? | Sim, é a causa principal | Não |
| Estações nos dois hemisférios | Opostas, como se observa | Seriam simultâneas |
| Efeito sobre a duração do dia | Explica dias longos e curtos | Não explica |
Exemplos do cotidiano
- No Brasil, o Natal acontece no verão, enquanto no norte da Europa e da América do Norte é pleno inverno.
- Na região Sul do Brasil, os dias de dezembro são visivelmente mais longos que os de junho.
- A sombra de um poste ao meio-dia é mais curta no verão do que no inverno, pois o Sol está mais alto no céu.
- Em regiões muito ao norte ou ao sul, como a Escandinávia, o Sol quase não se põe em parte do verão e quase não nasce em parte do inverno.
Conceitos relacionados
- Inclinação axial
- Ângulo entre o eixo de rotação do planeta e a perpendicular ao plano de sua órbita; para a Terra, cerca de 23,5 graus.
- Solstício
- Momento do ano em que o Sol atinge sua posição mais alta ou mais baixa ao meio-dia, marcando os dias mais longo e mais curto.
- Equinócio
- Momento em que o Sol incide diretamente sobre o Equador e o dia e a noite têm duração aproximadamente igual.
- Translação
- Movimento de uma volta completa da Terra em torno do Sol, que dura aproximadamente um ano.
Curiosidades
- A Terra está mais próxima do Sol durante o verão do Hemisfério Sul, e não durante o verão do Hemisfério Norte.
- Em Marte, que também tem eixo inclinado, existem estações, e elas são mais longas do que as terrestres por causa da órbita maior.
- Em latitudes polares, o Sol pode permanecer acima do horizonte por dias seguidos no verão.
Em resumo
- As estações resultam da inclinação do eixo terrestre.
- Ela muda o ângulo dos raios solares e a duração dos dias.
- Os hemisférios Norte e Sul têm estações opostas.
- A distância até o Sol tem efeito pequeno e não é a causa.
Fontes
- Earth's Seasons — NASA, Institucional
- What Causes the Seasons? — NOAA, Institucional
- Season — Encyclopaedia Britannica, Enciclopédia
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