Quando eu era criança, meu entendimento sobre as estações era que dezembro e janeiro eram frios e cobertos de neve, abril e maio explodiam em flores, julho e agosto eram quentes e ensolarados, e setembro e outubro eram um caledoscópio de folhas coloridas. Era assim que o mundo funcionava, e era mágico. Se naquela época você me dissesse que um terço da população da Terra nunca viu neve ou que 4 de julho, definitivamente, não era um dia de praia, eu pensaria que você era louco. Na realidade, a mudança sazonal com 4 estações distintas acontece apenas em duas regiões do planeta. E mesmo nelas, as estações são inversas. Mas por quê? Muita gente já ouviu falar em um astrônomo chamado Johannes Kepler e em como ele provou que as órbitas planetárias são elípticas e que o sol não está no centro da órbita. Foi um feito e tanto quando ele descobriu isso centenas de anos atrás. Sua descoberta solucionou muitas questões matemáticas que astrônomos tinham com medidas da órbita planetária. Ao mesmo tempo em que é verdade que nossa órbita não é perfeitamente circular, aquelas figuras em nossos livros de ciências, na TV e nos filmes dão uma impressão exagerada de como nossa órbita é alongada. Na verdade, a órbita da Terra é quase um círculo perfeito. No entanto, devido a órbita da Terra ser tecnicamente um elipse, ainda que não se assemelhe a um, e que o Sol não esteja exatamente no centro, isso significa que nossa distância do Sol realmente muda ao longo do ano. Ah-ha! Então, o inverno acontece quando a Terra está distante do Sol! Bem, não. Vamos com calma. A Terra realmente está mais perto do Sol em janeiro do que em julho por 5 milhões de quilômetros. Janeiro está bem no meio da estação mais fria do ano para os que moram no hemisfério norte. Ainda não se convenceu? Que tal isto: Verão e inverno ocorrem simultaneamente na superfície de nosso planeta. Quando é inverno em Connecticut, é verão na Nova Zelândia. Então, se não é a distância do Sol, o que mais pode ser? Bem, precisamos de saber também que a Terra não fica parada em linha reta. Ela se inclina, na verdade. E essa inclinação da Terra é uma das principais razões de existir estações. A Terra gira em um eixo que se inclina 23.5 graus na vertical. Ao mesmo tempo, a Terra gira ao redor do Sol com o eixo sempre apontado na mesma direção no espaço. Junto com a inclinação, o giro e a rotação causam a mudança no número de horas diárias numa região à medida em que o ano passa, com mais horas no verão e menos no inverno. Então, quando o sol está brilhando na Terra, ela esquenta. Depois que o Sol se põe, ela tem tempo de resfriar. Assim, no verão, qualquer lugar que esteja a 40º ao norte do equador, como Hartford, Connecticut, terá 15 horas de luz diária a cada dia e 9 horas de escuridão. Ela aquece por mais tempo do que esfria. Isso acontece dia após dia, então há um efeito geral de aquecimento. Lembre-se deste fato daqui a pouco! No inverno, ocorre o oposto. Há muito mais horas de tempo frio do que quente, e dia após dia, isso resulta em um resfriamento. O interessante é que à medida que vamos para o norte, o número de horas de luz do dia no verão aumenta. Então, Juneau, Alaska teria umas 19 horas de luz diária . no mesmo dia de verão que Tallahassee, Flórida tem 14. De fato, durante o verão no Polo Norte, o sol nunca se põe. Ok, então, trata-se apenas de horas de luz diária, Entendi! Bem, não, há outra peça importante neste quebra-cabeça. Se as horas de luz diária fosse a única coisa a determinar a temperatura média, não seria o Polo Norte o lugar mais quente da Terra no verão do hemisfério norte já que ele recebe 24 horas de luz diária nos meses próximos ao solstício de verão? Mas ele é o Polo Norte. Ainda há icebergs no mar e neve no solo. Então, o que acontece? A Terra é uma esfera, e então, o montante de energia solar que uma área recebe muda baseado na altura do sol no céu, o qual, como se sabe, muda durante o dia entre o amanhecer e o entardecer. Mas, a altura máxima também muda durante o ano, com a maior altura solar durante os meses de verão e a mais alta de todas ao meio-dia do solstício de verão, que é em 21 de junho no hemisfério norte e em 21 de dezembro no hemisfério sul. Isso porque quando a Terra gira, o hemisfério norte se inclina para longe do Sol durante o inverno e em direção ao Sol no verão, o que posiciona o Sol mais diretamente acima por longos períodos de tempo. Lembra aquelas horas a mais de luz diurna no verão? E a energia solar por km² aumenta à medida que o Sol fica mais alto no céu. Então, quando o Sol está em um ângulo, o montante de energia recebida por cada quadrado de área de luz solar é menor. Portanto, ainda que o Polo Norte esteja recebendo 24 horas de luz diária para aquecer, a luz solar recebida é muito espalhada e transmite menos energia do que em um lugar mais ao sul, em que o sol está mais elevado no céu por estar mais inclinado em direção ao sol. Além disso, o Polo Norte tem muito o que compensar. Ele esteve esfriando sem luz solar por 6 meses direto. Então, quando as estações mudarem, onde quer que esteja, agora, você pode apreciar não apenas a beleza de cada nova estação mas também a complexidade astronômica que as trazem até você.