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.