O que se pode dizer das estações do ano conforme a localização em diferentes hemisférios Norte e sul?

Questões de revisão sobre: Movimento anual do Sol

1. Como se chama a trajetória aparente do Sol na esfera celeste ao longo do ano? Qual a sua inclinação em relação ao equador celeste?

A trajetória se chama eclíptica e a inclinação é  em torno de 23 graus e 27 minutos.

1. Quantos equinócios acontecem durante o ano? Em que datas, aproximadamente? O que caracteriza um equinócio?

O equinócio é um termo latino que significa noites iguais, referindo-se às noites que são iguais aos dias, ou seja, onde o período de insolação é igual ao período sem iluminação solar. Ocorrem dois por ano, caracterizando civilmente o começo das estações primavera e outono, respectivamente próximo ao dia 20 de setembro e 21 de março no hemisfério Sul. No momento do equinócio o Sol cruza exatamente o Equador celeste, sendo que no equinócio de março o Sol passa do hemisfério sul para o hemisfério norte, e no equinócio de setembro o Sol passa do hemisfério norte para o sul.

1. Quantos solstícios acontecem durante o ano? Em que datas, aproximadamente? O que caracteriza um solstício?

Ocorrem no ano dois solstícios, momentos onde o Sol atinge suas máximas declinações Sul e Norte. Nestas datas ocorrem os dias mais longos e as noites mais curtas (solstícios de verão) e os dias mais curtos e as noites mais longas (solstícios de inverno). O solstício de inverno ocorre no Hemisfério Norte próximo ao dia 21 de Dezembro e o de verão próximo ao dia 20 de junho. Os solstício no Hemisfério Sul ocorrem inversamente aos do Hemisfério Norte, verão em 21 de dezembro e inverno em 20 de junho.

1. Explique por que o fato da Terra orbitar o Sol com o eixo inclinado causa as estações do ano.

A inclinação do eixo da Terra faz com que aparentemente o Sol atinja diferentes pontos na superfície da Terra com máxima insolação. Assim, ora o Hemisfério Sul é preferencialmente atingido pelos raios solares e ora o Hemisfério Norte recebe maior insolação.

1. Qual a relação entre a latitude de um lugar e a variação da duração do dia (sol acima do horizonte) ao longo do ano nesse lugar?

Quanto maior a latitude (em módulo) maior a variação entre a duração das horas de luz e sem luz ao longo do anor: no equador não existe variaçã, tem 12h de luz e 12 h de escuridão o ano inteiro; nos polos ela é extrema, chegando a 24 h de luz no verão e 24h de escuridão no inverno.

1. Mercúrio tem o eixo de rotação praticamente paralelo ao eixo da eclíptica. Existem estações do ano em Mercúrio?

Mercúrio, devido a este fato, não possui estações, visto que não existe variação de insolação ao longo do ano em diferentes pontos deste planeta.

1. Como podemos medir a duração de cada estação usando um gnômon?

Podemos traçar uma reta no equinócio e observar quando que a sombra, no caso de Porto Alegre, fica mais ao Sul desta reta. Enquanto a sombra avança em direção ao Sul, teremos o outono. Quando a sombra pára, teremos o dia que marca o inverno em nosso hemisfério. Deste momento, a sombra avança em direção ao Norte. Quando a sombra encontra novamente a reta do equinócio, teremos o equinócio da primavera. Depois, teremos o ponto em que a sombra alcança o ponto mais ao Norte, caracterizando o solstício de verão. Daí em diante, a sombra volta em direção ao Sul, encontrando a reta original do equinócio e fechando o ciclo.

1. Como se pode saber, usando um gnômon, qual a direção norte-sul?

É, aproximadamente, a reta que contém dois pontos de sombra diametralmente opostos em relação ao meio-dia. Por exemplo, tomamos um ponto às 10h e às 14h. Tomando a sombra do extremo do gnômon nestes dois instantes e unindo-os, teremos uma reta que indica, com bom grau de precisão, a direção norte-sul.

1. Observando o sol se pôr no horizonte, ao longo do ano, o que se nota a respeito do ponto onde ele se põe? Em que ponto ele se põe nos equinócios?

No equinócio, o Sol nasce exatamente no ponto cardeal leste e se põe exatamente no ponto cardeal oeste. Do solstício de dezembro em diante, o Sol aparentemente se move para o Norte, sendo que o ponto onde o Sol nasce varia com a latitude. Ou seja, quanto maior for a latitude maior será o ângulo máximo entre o ponto do horizonte onde o Sol nasce e o ponto Leste. No Equador, teremos este ângulo máximo como a inclinação da eclíptica (23,455 graus). Quanto maior a latitude, maior este ângulo.

1. Por que nós não vemos as mesmas estrelas no verão e no inverno?

A diferença de tempo entre o verão e o inverno é de seis meses. Durante este tempo, a Terra percorre metade de sua órbita, de modo que a face não-iluminada fica voltada para o outro lado, que não era visível seis meses antes, pois então o Sol ficava nessa direção. Veja esta figura.

1. Qual a declinação do sol nas seguintes datas:
1. Equinócio de primavera e equinócio de outono no HS.

Sol no Equador (0 grau de declianação)

1. Solstício de verão e solstício de Inverno no HN.

Solstício de Verão no HN: Sol a +23,455 graus. Solstício de Inverno no HN: Sol a -23,455 graus.

1. Qual o dia mais longo do ano no HS e no HN?

No HS o dia mais longo é o dia do Solstício de Verão (próximo de 21 de dezembro) e no HN o dia mais longo é o dia do Solstício de Verão (próximo de 21 de junho).

1. Em que datas do ano o dia e a noite tem a mesma duração em toda a Terra?

Nos equinócios, próximo dos dias 21 de setembro e 21 de março.

1. Que estação é, no HN, quando o sol está aumentando sua declinação (se afastando do equador) para norte? Nessa época no HS, os dias estão ficando mais longos ou mais curtos?

Primavera no HN. No HS é outono e os dias estão ficando mais curtos.

1. Se num determinado lugar, ao meio dia do solstício de verão, a direção do Sol forma um ângulo de 10° com a direção do zênite, qual o ângulo entre o equador e o zênite nesse lugar?

O ângulo entre o equador e o zênite é igual à latitude do lugar, que pode ser norte ou sul. As possibilidades são:

• A declinação do Sol é +23,5° (solstício de verão no HN) e a passagem meridiana é ao norte do zênite:
  z = + (δ - φ) => 10 ° = ( +23,5° - φ ) --> φ = 13,5 ° e o ângulo entre o equador e o zênite é igual a 13,5 °
• A declinação do Sol é +23,5° (solstício de verão no HN) e a passagem meridiana é ao sul do zênite:
  z = - (δ - φ) => 10 ° = - ( +23,5° - φ ) = ( -23,5° + φ ) --> φ = 10 ° + 23,5 ° = 33,5 ° e o ângulo entre o equador e o zênite é igual a 33,5 °
  
• A declinação do Sol é -23,5° (solstício de verão no HS) e a passagem meridiana é ao norte do zênite:
  z = + (δ - φ) => 10 ° = ( -23,5° - φ ) --> φ = - 13,5 °e o ângulo entre o equador e o zênite é igual a 13,5°
• A declinação do Sol é -23,5° (solstício de verão no HS) e a passagem meridiana é ao sul do zênite: z = - (δ - φ) => 10 ° = - ( -23,5° - φ ) = ( +23,5° + φ ) --> φ = 10 ° - 23,5 ° = - 33,5 ° e o ângulo entre o equador e o zênite é igual a 33,5 °

Portanto, o problema tem duas respostas possíveis: 13,5 ° e 33,5 °

1. Em que lugares da Terra (em que latitude) o sol incide perpendicularmente ao meio-dia no solstício de verão do HN? E no Solstício do HS?

HN: Trópico de Câncer. No solstício do HS: Trópico de Capricórnio.

1. Quantas vezes por ano o sol passa no zênite, ao meio dia, em lugares com latitude:
1. 0° Duas vezes
2. 15° Duas vezes
3. 30° Nenhuma vez
4. 45° Nenhuma vez
2. Se tu observares o intante em que a sombra de uma estaca atinge o menor tamanho a cada dia, durante todos os dias do ano, a sombra será mínima sempre à mesma hora do dia? Explique.

Não; a sombra mínima sempre ocororre no instante da passagem meridiana superior do Sol, de forma que o tempo entre duas sombras mínimas consecutivas é igual ao tempo entre duas passagens meridianas consecutivas, definidas como o dia solar. Mas como o movimento aparente do Sol não é uniforme (pois � o reflexo do movimento da Terra em torno do Sol, que n�o � uniforme), os dias solares (verdadeiros) não tem todos a mesma duração, enquanto que no nosso rel�gio todos os dias t�m 24 horas de dura��o. Devido a isso, a passagem meridiana do sol sofre uma variação de at� 16 min para mais ou para menos em relação � hora que aconteceria se o movimento aparente do Sol fosse uniforme. Para saber mais sobre isto, olhar em equa��o do tempo.

1. a. Exatamente 12h, tendo em vista que o �ngulo hor�rio � de 6h ao se por e ao nascer � de -6h. b. cos H = -tan f tan d = -tan 30 * tan 0 = -0,5773* 0 = 0. Assim, H = 6h ou 90 graus. Este � o �ngulo para o por do astro. Para o nascer do Sol, temos -6h. c. Independentemente do local, o valo da tan d ser� sempre o mesmo (0), o que implica em um �ngulo de 6h para o �ngulo hor�rio. d. Exatamente 90 graus no nascer e 270 no por do Sol. Sabendo que cos A = sen d sec f, temos para a declina��o o valor de zero graus, tendo como valor zero. Independente do valor da declina��o, teremos o mesmo valor para o azimute do nascer e por do Sol, n�o interessando qual a declina��o do lugar na Terra. e. Teremos uma altura m�nima para o Sol igual � declina��o do lugar, tendo em vista que o Sol tem uma declina��o de zero graus.

   1. Sabendo que cos H = -tan f tan d, calculamos cos H = -tan 30 tan - 23,5. Assim, cos H = -0,5773* -0,4348 = 0,2510 e H = 75d27. 48. ou 5h01min51s. O tempo que o Sol fica acima do horizonte, será o dobro disso.

O que se pode dizer das estações do ano conforme a A localização em diferentes hemisférios Norte e sul )?

Por que os hemisférios norte e sul estão sempre em estações diferentes?

Quais estações do ano estão ocorrendo nos hemisférios Norte e sul?

Por que as estações do ano ocorrem de maneira invertida nos hemisférios norte e sul ou seja enquanto no Hemisfério Norte e inverno no hemisfério sul e verão?