Causas de las Estaciones

1. Causas de las Estaciones

3. Primavera Verano Invierno Otoño

4. Entonces… ¿Cómo justificar que cuando en un hemisferio es verano, en el otro es invierno, y viceversa?

5. Seguramente, porque esa no es la causa de las estaciones… La órbita de la Tierra es elíptica, pero “ligeramente”, casi circular. Si viéramos su dibujo no notaríamos la diferencia con una circunferencia perfecta.

6. Sólo Válido para 35º de latitud Sur Lugar de Salida del Sol Altura de Culminación del Sol Lugar de Puesta del Sol Duración comparada del día y la noche S hc P d/n FECHA 21 de marzo Equinoccio de Aries E 55º W d = n 21 de junio Solsticio de Cáncer ENE 31,5º WNW día más corto (55-23,5) noche más larga 23 de setiembre Equinoccio de Libra E 55º W d = n 22 de diciembre Solsticio de Capricornio ESE 78,5º WSW día más largo (55+23,5) noche más corta

7. El Movimiento del Sol Para 35º de latitud Sur 22-12 Z 23-9 21-3 PCS 21-6 E S N W

8. 21/3 21/6 23/9 22/12 21/3 21/6 Iluminación Solar

9. 21/3 21/6 23/9 22/12 21/3 21/6 Acumulación de Calor

10. 21/3 21/6 23/9 22/12 21/3 21/6 Verano Otoño Invierno Primavera Verano Otoño Inv Resultante

11. Las Estaciones sólo existen en Latitudes Intermedias (entre los trópicos y los círculos polares) PN Zona Fría Círculo Polar Ártico (62,5º) Latitud Intermedia Norte Trópico de Cáncer (23,5º) Zona Tórrida Ecuador (0º) Trópico de Capricornio (-23,5º) Latitud Intermedia Sur Círculo Polar Antártico (-62,5º) Zona Fría Polo Sur PS

12. LAS ESTACIONES La órbita de la Tierra es una elipse, pero de poca excentricidad. La distancia Tierra – Sol es variable, pero no tanto como producir cambios significativos de temperatura en el planeta. Las Estaciones NO OBEDECEN A ESA CAUSA. La distancia media es de 149,6 millones de km, la mínima de 148 millones de km y la máxima de 151 millones de km. La diferencia total, de 3 millones de km, representa poco más de un 2% del total. Imaginemos una estufa a 10 metros en una noche invernal. ¿Cuánto más calor recibiré si me acerco 20 cm? El cálculo se hace sabiendo que la iluminación de una fuente está en proporción inversa al cuadrado de la distancia, pero es obvio que la diferencia de calor es despreciable. Además, las estaciones son en cada hemisferio, inversas. Si fuera verano cuando la Tierra se acerca más al Sol (perihelio) sería verano en todo el planeta a la vez. Si el invierno fuera en el afelio (máxima distancia), sería invierno en todo el globo. Otras explicaciones corrientes, manejan que es verano cuando el Sol está más alto en el cielo, e invierno cuando está más bajo. Esto también es incorrecto, porque la mayor altura del Sol se da el 22 de diciembre (para el hemisferio Sur) y es notorio que ese día comienza el verano, pero la temperatura aumenta aunque la altura del Sol comenzó a caer. Del mismo modo, el día más frío del año en estas latitudes sería el 21 de junio. Es claro que esta tampoco es LA causa de las estaciones, aunque es un factor a tener en cuenta. Las Estaciones son períodos del año caracterizados, entre otras cosas, por su temperatura y luminosidad. Son propias de latitudes intermedias, ya que en el ecuador desaparecen, y a medida que aumenta la latitud se hacen más notorias, hasta que en las zonas polares se convierten en dos épocas extremas. Las estaciones son de gran importancia para el hombre, por su influencia en la flora y producciones agrícolas, o con la crianza de animales. Antes de describir sus causas, es preciso subrayar algunos apuntes. El Sol no sale siempre por el mismo lugar, va cambiando sus recorridos diarios y sus puntos de puesta, a la vez que la duración día/noche cumple un ciclo.

13. Como quedó claro, el día más iluminado del año para nuestra latitud es el 22 de diciembre, cuando el Sol está más horas sobre el horizonte y culmina (cruza el meridiano) a menor distancia del cenit. Pese a que ese es el día en que se recibe más calor, no es el pico máximo de temperatura. La razón es que existe una segunda causa a la que podemos llamar “acumulación de calor”. Desde el 23 de Setiembre hasta el 21 de marzo, los días son más largos que las noches. Si comenzamos nuestra “cuenta” el 23 de setiembre (día igual que la noche), el calor ganado en horas de sol se pierde en el lapso de oscuridad. Los días siguientes, cada vez más largos en comparación con la noche, arrojarán un “saldo”. Quiere decir que se ganará calor durante más de 12 horas y se perderá calor durante menos de 12 horas. El saldo se acumula. El sobrante diario será cada vez mayor hasta el 22 de diciembre, y cada vez menor hasta el 21 de marzo, pero habrá sobrante todo ese período, que llegará a un máximo acumulado el 21 de marzo (día de mayor acumulación de calor). Después del 21 de marzo las noches superan en extensión a los días, y el calor acumulado se va “gastando” cada vez más hasta el 21 de junio (día menos iluminado del año) y cada vez menos hasta el 23 de setiembre. Este último día será el de menor calor acumulado.El mar, que por su gran masa de agua tarda en calentarse, suele estar caliente en marzo aunque la atmósfera esté más fría; y frío en setiembre, cuando la temperatura comenzó a aumentar. Sin embargo, tampoco el 21 de marzo es el día más cálido del año. Las estaciones se producen por la acción conjunta de dos causas, la iluminación solar y la acumulación decalor. De todas maneras, para la temperatura existen causas no astronómicas, como vientos, lluvias, nubes, masas de aire. No necesariamente los días tienen la temperatura que marca la gráfica, pero esa es la tendencia astronómica. Además, existe una causa extra que es la humedad o presencia de grandes masas de agua. En zonas húmedas o muy cerca del mar, la acumulación de calor tendrá mayor influencia y el máximo de la resultante estará algo corrido hacia el 21 de marzo. En lugares secos, predomina la iluminación solar. Las estaciones van siempre desde un equinoccio hasta un solsticio, o viceversa. El ciclo de las cuatro estaciones se denomina “Año Trópico” y su duración es de 365 días 5 horas 48 minutos y 46 segundos.

14. Si pudiéramos ver el movimiento de la Tierra desde el exterior, notaríamos que el eje de rotación del planeta está inclinado aproximadamente 23,5º respecto a la perpendicular al plano de su órbita. Teniendo en cuenta que el eje ocupa a lo largo de la traslación terrestre, posiciones paralelas a sí mismo, los hemisferios quedarán más expuestos al Sol en diferentes momentos del año. Esto motiva que desde la Tierra veamos al Sol recorrer el cielo con diferentes trayectorias cada día, que van hacia el Sur hasta el 22 de diciembre y hacia el Norte hasta el 21 de junio. Dos días el Sol recorre el Ecuador Celeste: el 21 de marzo, equinoccio de Aries, y 23 de setiembre, equinoccio de Libra. Estas trayectorias determinan la inclinación de los rayos solares. A mayor inclinación, recibimos menos calor, puesto que la luz abarca una mayor superficie. (Encienda una linterna y diríjala perpendicularmente a una hoja de papel; notará que la luz se concentra en una pequeña superficie circular. Si luego inclina la linterna y la mantiene a la misma distancia del papel, verá que la misma luz abarca una superficie mucho más grande: cada centímetro cuadrado recibirá menos luz. Esto se resume con la “Ley del Coseno”: la cantidad de calor que recibe una superficie expuesta oblicuamente a los rayos solares, es igual a la que recibiría la superficie en forma perpendicular, multiplicada por el coseno del ángulo de incidencia. Para latitud = 35º, el ángulo de incidencia mínimo es 11,5º el 22 de diciembre, y el máximo 58,5º el 21 de junio.  Obsérvese que la línea vertical recorre menor porción de atmósfera, que las otras, y la horizontal es la que atraviesa más aire. Lo anterior explica claramente por qué el Sol calienta más a mediodía que al amanecer o al atardecer. Del mismo modo, recibimos más calor del Sol un mediodía próximo al 22 de diciembre, que cerca del 21 de junio. Pero además, a mayor inclinación de los rayos solares, mayor absorción atmosférica y mayor reflexión.

15. En realidad, el día dura algo más que la noche en los equinoccios. La refracción de la atmósfera hace que el Sol parezca estar a mayor altura de la real especialmente cerca del horizonte; y puede verse cuando está levemente debajo del horizonte. Si a esto sumamos que el día comienza cuando aparece el primer borde del Sol y finaliza cuando se esconde el último borde, y no el centro, en total el día dura entre 8 y 9 minutos más que la noche en los equinoccios. En cercanías del solsticio de Cáncer (21 de junio) el día dura menos de 10 horas, y la noche más de 14. Cuando nos aproximamos al solsticio de Capricornio (22 de diciembre) el día dura casi catorce horas y media. No obstante, el día más largo no es necesariamente aquel que amanece más temprano ni el día más corto el que amanece más tarde, porque existen otras variables que contempla la “Ecuación del Tiempo”. Esta ecuación establece la diferencia entre el ángulo horario del sol medio y el ángulo horario del sol verdadero, es decir, entre nuestra hora y la verdadera posición del Sol en el cielo, tomando como referencia el meridiano del lugar. Esto provoca alteraciones previsibles en la hora de salida, culminación y puesta del Sol. Es preciso aclarar que el día solar verdadero no es uniforme, y las horas solares verdaderas tampoco. Por eso se creó un Sol teórico, que recorre diariamente el Ecuador Celeste, y se le llama “sol medio”. El movimiento imaginario del sol medio se toma como base para establecer la hora. Las Estaciones en otras latitudes En la zona intertropical, la altura de culminación del Sol varía muy poco, 23,5º a uno y otro lado del cenit para un observador en el Ecuador, o un máximo de 23,5º + latitud hacia un lado del cenit, y 23,5º - latitud hacia el otro lado. La duración de los días prácticamente no cambia, y en esa región puede considerarse que existe un largo verano. En los casquetes polares las Estaciones se reducen a dos épocas extremas. Para un observador exactamente en el Polo (Sur o Norte) el Sol describirá una circunferencia paralela al horizonte, aproximadamente seis meses por encima de este, y otros seis meses por abajo. El “día polar” dura seis meses, y otro tanto la “noche polar”. Si el observador no está exactamente en el Polo, pero cerca de él, la trayectoria solar será oblicua. Los círculos polares tienen una latitud de 66,5º (23,5º del Polo) En fechas próximas al solsticio respectivo (Cáncer para el Hemisferio Norte y Capricornio para el Sur) el Sol podrá verse las 24 horas encima del horizonte. En ese caso, el punto más bajo “tocará” el horizonte si el observador está en el círculo polar, y estará por encima del horizonte a mayor latitud (compensa con menor altura de culminación superior). La culminación inferior, es decir, el punto más cercano al horizonte, se conoce como “sol de medianoche”. En el otro solsticio, el Sol permanecerá las 24 horas debajo del horizonte. De todos modos, la proximidad del Astro Rey debajo del límite de visibilidad, y el hielo que caracteriza a las regiones polares, hacen que nunca se tenga una noche completamente oscura.