Nosso planeta se desloca continuamente no espaço. Entre os vários movimentos que descreve, dois se destacam: rotação e revolução (translação). O primeiro é responsável pela alternância de dias e noites e pelo movimento aparente das estrelas à noite. Aqui vale a pena destacar que a palavra dia tem dois significados diferentes e freqüentemente isso é causa de alguma confusão. Dia pode ser usado para expressar o período de 24 horas (uma rotação completa da Terra) e pode significar também o período claro do dia, quando o Sol fica acima do horizonte. Os gregos chamavam o período de 24 horas de nictêmero para diferenciar do dia claro.
A Terra orbita em torno do Sol em 365,2422 dias (graças a essa fração, a cada quatro anos ocorre um ano com 366 dias). Nesse período a Terra passa por quatro pontos especiais, os dois solstícios e os dois equinócios, que marcam o início das estações do ano.
Os planetas percorrem órbitas elípticas (muito pouco achatadas, quase circulares). Desse modo, há períodos em que o planeta fica mais próximo do Sol e em outras épocas fica mais afastado (essa diferença contudo é mínima).
Embora vários livros ainda definam como a causa das estações do ano esta diferença na órbita do planeta, a explicação correta não é esta.
Estações do ano
A Terra leva um ano para descrever uma órbita em torno do Sol, ao longo de um plano denominado eclíptica.
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A Terra gira em torno de si cerca de 24 horas. O eixo de rotação projetado na superfície dá lugar aos pólos norte e sul. Perpendicularmente ao eixo e passando pelo centro da Terra, temos o plano do equador. A projeção desse plano na superfície da Terra recebe o nome de linha do equador, e na esfera celeste de equador celeste.
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O equador celeste não coincide com a eclíptica; um está inclinado em relação ao outro cerca de 23,5 graus. O eixo de rotação terrestre, projetado na esfera celeste, indica os pólos norte e sul celeste; este eixo "sempre" aponta para o mesmo ponto na esfera celeste. Graças a isso, ao longo de um ano o nosso planeta passa por quatro posições particulares: dois solstícios que marcam os inícios do verão e do inverno, e dois equinócios que marcam os inícios da primavera e do outono.
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Solstícios (verão ou inverno)
Ocorrem quando o Sol atinge seu máximo afastamento angular do equador celeste. O hemisfério da Terra em que estiver acontecendo o solstício de verão, terá o dia (período de insolação) com duração mais longa, enquanto o hemisfério oposto marca o solstício de inverno, quando as noites têm duração mais longa.
Quanto mais afastados estivermos do equador terrestre, maiores serão as diferenças entre os dias e as noites ao longo do ano. No equador, em qualquer época, os dias e as noites têm sempre a mesma duração.
Equinócios (primavera ou outono) - Ocorrem quando o Sol cruza o equador celeste. Nestes dias, em qualquer ponto da Terra, dias e noites têm igual duração (12 horas). Quando em um hemisfério estiver acontecendo o equinócio de outono, no outro estará ocorrendo o de primavera.
Os equinócios podem ocorrer em 20 ou 21 de março e 22 ou 23 de setembro, já os solstícios nos dias 21 ou 22 de dezembro e 20 ou 21 de junho. Essa variação é conseqüência de o ano civil ter um número inteiro de dias, 365 ou 366, e o período decorrido entre uma mesma estação consecutiva ser de 365,2422 dias.
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Dias e horários do início das estações para o ano 2005 no hemisfério Sul (tempo legal de Brasília)
outono: 20/3 às 9h33min
inverno: 21/6 às 3h46min
primavera: 22/9 às 19h23min
verão: 21/12 às 15h35min
No horário de verão adicione 1h ao valor listado.
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No desenho acima vemos, além do equador, outras duas linhas denominadas Trópico de Câncer e Trópico de Capricórnio. Estas linhas delimitam a faixa na superfície da Terra em que ocorre o "Sol a pino". No equador isso ocorre no dia dos equinócios; já no Rio de Janeiro, que está pertinho do Trópico de Capricórnio, o Sol a pino acontece em dois dias muito próximos: 10 de dezembro e 2 de janeiro. Em alguns anos pode ocorrer nos dias 11 e 3.
Fora da região intertropical, no dia em que se dá o solstício de verão, o Sol estará culminando com a sua altura máxima, perto do meio-dia. No dia do solstício de inverno, a altura será mínima na culminação.
Nas regiões polares e equatoriais, as estações têm características bastante particulares. Próximo aos pólos o ano é dividido simplesmente em períodos claro e escuro, e cada um deles dura vários meses. Já nas proximidades do equador, o ano se divide em períodos de chuva e estiagem. A conhecida descrição das estações - primavera (período das flores), outono (período dos frutos), etc. - é válida apenas em locais de clima temperado.
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Em alguns livros explicam-se de maneira equivocada as estações do ano. Segundo estas publicações, as estações ocorreriam devido à variação da distância entre a Terra e o Sol (no verão a Terra estaria mais perto do Sol e no inverno mais afastada). De fato a órbita da Terra é uma elipse, mas a variação da distância ao longo do ano em termos percentuais é muito pequena, menos de 2%. Além disso, por esta explicação, teria que ocorrer a mesma estação em toda a Terra ao mesmo tempo. A variação anual da distância entre o Sol e a Terra afeta, contudo, a duração das estações do ano, em função da segunda lei de Kepler (o planeta se desloca mais rápido quanto mais próximo ele estiver do Sol). Com isso, o verão no hemisfério Sul e o inverno no hemisfério Norte são as estações mais curtas, atualmente duram 88,99 dias, pois a Terra passa pelo periélio em 2 ou 3 de janeiro. Já o inverno do hemisfério Sul e o verão do hemisfério Norte duram 93,65 dias, sendo as estações mais longas.
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