Física na Veia!

Solstício: o inverno começa hoje

Prof. Dulcidio Braz Júnior

Solsticios_Equinocios

 

Hoje, 20 de junho de 2016, é a data do solstício (de inverno no hemisfério sul e de verão no hemisfério norte). E o que isso significa? Significa que para nós, ao sul do equador, vai começar oficialmente a estação do inverno. Para os moradores do hemisfério norte terá início a estação do verão. E essa mudança de estação ocorrerá exatamente às 19h35min (horário de Brasília).

A palavra solstício significa Sol parado. E o termo faz muito sentido uma vez que, do ponto de vista de um observador na Terra, o ponto do nascer do Sol parece se mover em torno do ponto cardeal leste (L), exceto nas datas dos dois solstícios anuais em que ele parece parar de se deslocar para inverter o sentido do seu movimento aparente.

Como podemos ver nas figuras acima, o Sol nasce exatamente no ponto cardeal leste (L) somente em dois dias do ano chamados de equinócios. Nos demais dias o nascer do Sol está sempre deslocado para o norte ou para o sul, dependendo da época do ano. Nos solstícios o deslocamento norte ou sul em relação ao ponto cardeal leste (L) é máximo. Quando saí de casa para o trabalho, por volta das 7h, vi o Sol nascendo, ainda baixo no horizonte, e bastante deslocado para o norte, exatamente como mostra a figura [2] logo acima.

A seguir aprofundo um pouco o tema. Acompanhe.

 

Entendendo a figura acima

As imagens acima simulam o nascer do Sol para a minha cidade, São João da Boa Vista, interior de São Paulo. Elas foram feitas com o software Stellarium, um planetário desktop freeware e opensource que roda em diversas plataformas, inclusive em dispositivos móveis. Vale a pena experimentar!

No equinócio de outono [1] no hemisfério sul o Sol nasce exatamente a leste (L). E a partir daí tem o ponto do nascer deslocado cada vez mais para o norte até o dia do solstício de inverno [2] (como hoje, 20 de junho) quando o nascer do Sol atinge máximo afastamento norte em relação ao leste (L) e, portanto, ''para'' de se deslocar. A partir dessa data o ponto do nascer do Sol começa a se mover para a direita (a rigor para o sul) e retorna até que no equinócio de primavera [3] coincide novamente  com o ponto cardeal leste (L). E prossegue o seu movimento aparente para a direita do observador, ou seja, cada vez mais para o sul. No solstício de verão [4] o Sol nasce no ponto de máximo afastamento sul em relação ao ponto cardeal leste (L) e, mais uma vez, ''para'' de se deslocar. A partir daí o nascer do Sol retorna, em movimento cada vez mais para a esquerda do observador, ou seja, para o norte, até que noutro equinócio de outono [5], um ano depois do equinócio de outono anterior [1], nasce mais uma vez exatamente a leste (L). E o ciclo se repete dessa forma a cada ano.

Observação: Optei por representar o deslocamento aparente do nascer do Sol em torno do ponto cardeal leste (L). Mas há uma simetria: efeito análogo ocorre do outro lado da esfera celeste, onde o Sol se põe, em torno do ponto cardeal oeste. Somente nos equinócios, quando o Sol nasce exatamente a leste, ele também se põe exatamente no ponto cardeal oeste. Veja as figuras a seguir, com simulações da trajetória diária aparente do Sol nas datas dos solstícios e dos equinócios para entender melhor essa ideia e, de brinde, visualizar como dias e noites têm duração diferente no decorrer do ano.

A duração dos dias e das noites

A imagem abaixo mostra (em amarelo) uma simulação do caminho aparente do Sol no céu hoje (solstício de inverno) para um observador na minha cidade, São João da Boa Vista, interior de São Paulo, na latitude de quase 23 graus sul. O disco verde representa os 360 graus de horizonte do observador que está representado bem ao centro. Indiquei pela palavra ''eixo'' a direção do eixo imaginário de rotação da Terra e, portanto, da esfera celeste imaginária que envolve o observador. O ponto onde o Sol nasce está sempre representado por P1 e onde se põe por P2. As marcações ''P1'', ''P2'' e ''eixo'' são minhas e não do software que utilizei e indico mais abaixo.

Solsticio_I_caminho_aparente_Sol_

Note que o Sol nasce (ou começa a ascender no céu) no ponto P1 deslocado para o norte (N) em relação ao ponto cardeal leste (E de East, em inglês), como já afirmamos acima. E se põe (ou começa a ficar abaixo da linha do horizonte) no ponto P2 também deslocado para o norte (N) em relação ao oeste (W de West, em inglês).

Na verdade, se reparar bem, todo o caminho aparente do Sol no céu está bastante deslocado para o norte. Isso faz com que a porção do arco amarelo acima do horizonte fique menor do que a porção do mesmo arco abaixo do horizonte. Concorda? E o que isso significa na prática? Pense. Enquanto o Sol está acima do horizonte do observador temos luz solar, ou seja, é dia. Com o Sol abaixo da linha do horizonte será noite no local onde se encontra o observador. Logo, no solstício de inverno, se o arco amarelo acima do horizonte é mais curto do que o arco abaixo do horizonte, temos o dia mais curto do que a noite. Aproximando dia + noite = 24 h, no solstício de inverno temos um dia menor do que 12 h e, portanto, uma noite maior do que 12 h. É por isso que nessa data temos o dia mais curto do ano e, portanto, a noite mais longa.

Na próxima imagem vemos novamente em amarelo outra simulação do caminho aparente do Sol no céu num equinócio (de outono ou de primavera). Note que agora o Sol nasce exatamente no ponto P1 que coincide com o ponto cardeal leste (E) e se põe no ponto P2 que coincide com o ponto cardeal oeste (W). O arco amarelo acima do horizonte (dia) tem exatamente o mesmo comprimento do arco amarelo abaixo do horizonte (noite). Nos equinócios, que ocorrem duas vezes por ano, temos dia e noite de igual duração (12 h cada um).

Equinocio_caminho_aparente_Sol_

Analogamente, na imagem abaixo temos mais uma simulação (arco em amarelo) do caminho aparente do Sol  mas agora na data do solstício de verão.

Solsticio_V_caminho_aparente_Sol_

O Sol agora nasce com máximo afastamento sul (S) em relação ao ponto cardeal leste (E) e se põe num ponto de máximo afastamento sul (S) em relação ao ponto cardeal oeste (W). Note que agora o arco amarelo acima do horizonte e que representa o dia tem comprimento maior do que o arco amarelo abaixo do horizonte e que representa a noite. No solstício de verão temos um dia maior do que 12 h e, consequentemente, uma noite menor do 12 h. Nessa data, que marca o início do verão, temos o maior dia e a menor noite do ano.

Deu para entender como dias e noites têm duração variável ao longo de um ano?

Para instigar a sua imaginação, uma pergunta: o que aconteceria com a inclinação da trajetória aparente diária do Sol no céu (arco amarelo) se o observador estivesse numa cidade situada exatamente sobre a linha do equador terrestre? Pense!

O observador estaria numa latitude zero graus. Consegue imaginar?

As simulações abaixo ilustram a ideia.

Solsticios_Equinocios_equador

[1] solstício de inverno; [2] equinócios; [3] solstício de verão

Note que os arcos diários aparentes descritos pelo Sol não teriam inclinação, ou seja, seriam verticais (ou perpendiculares) em relação ao horizonte do observador. Mas o efeito sobre a duração dos dias e das noites seria o mesmo. Concorda?

Analisando as imagens acima podemos concluir que, quanto mais afastado um observador estiver do equador, ou seja, quanto maior a sua latitude (em graus), mais inclinadas serão as trajetórias aparentes (arcos) diários do Sol no céu. Certo?

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Gostou das simulações das trajetórias solares aparentes diárias mostradas acima? Bastante didáticas! As fiz com o aplicativo Motions of the Sum Simulator, um dos aplicativos em Flash do acervo do The Nebraska Astronomy Applet Project.  Trata-se de um material espetacular! Se você ainda não o conhece, garanto que vai gastar muitas horas se divertindo e aprendendo bastante sobre Astronomia com eles! Não tenha medo. Abra cada aplicativo e vá clicando, arrastando botões, digitando parâmetros, etc.. Experimente também o clicar/arrastar com o mouse que funciona em muitos deles, como no  Motions of the Sum Simulator em que você pode girar o horizonte do observador em 3D. É tudo bastante intuitivo. Se você tiver um bom conhecimento de inglês, ajuda. Todos os aplicativos estão originalmente em inglês.

 

Vamos aquecer o inverno?

O inverno aproxima as pessoas. Reúne amigos, familiares, gente querida. E todos buscam aconchego em um bom papo, em ambiente aquecido e de preferência com boa comida e boa bebida. Aproveite esse período especial que, no nosso país tropical, é bem curto!

E, como tudo indica que em 2016 teremos um inverno acentuadamente mais frio aqui no Brasil (já tivemos ''amostras grátis'' de dias bem frios ainda no final do outono), aproveite para fazer uma limpeza no seu armário e escolher alguns agasalhos velhos para doar. Não faz sentido guardar roupa ainda útil mas em desuso enquanto pessoas necessitadas estão passando frio. Não é mesmo? Já fiz isso dias atrás quando a temperatura caiu. Se todo mundo colaborar, teremos um inverno mais quentinho e, portanto, mais aconchegante e feliz para a maioria das pessoas.


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