espai12.gif (814 bytes)

foedblau.gif (1455 bytes)

espai12.gif (814 bytes)

Les estacions

©
FOED

trans.gif (43 bytes)

  Index 

  Pàgina anterior  espai6.gif (815 bytes) espai6.gif (815 bytes)
blank.gif (49 bytes) blank.gif (49 bytes)

Introducció

Una vegada es té clara la ideade  que l'eix de la Terra es troba fixe respecte al pla de l'eclíptica i de les estrelles fixes del fons, és fàcil entendre altres fenòmens fonamentals com per exemple les estacions. Si algú no tenia fins ara clara la influència de l'Astronomia en la vida quotidiana, pocs efectes influeixen tant en la vida, economia i fins i tot el curs de la història com són les estacions. Per tant val la pena detenir-se un moment per a estudiar les seves causes.

 

La causa de les estacions

Segons s'ha vist anteriorment, l'eix de la Terra té una inclinació de 23,45º respecte el pla orbital terrestre. Per aquesta raó, l'eclíptica es troba inclinada aquesta mateixe quantitat en relació a l'equador celeste. La conseqüència immediata d'això és que el Sol, en el seu recorregut al llarg de la eclíptica durant un any, de vegades se situa sobre l'equador celeste i de vegades per sota. L'altura màxima que arribarà a el Sol en el cel en qualsevol punt de la Terra dependrà de la seva latitud i de l'època de l'any. Per exemple, per a una latitud aproximada de 41ºN com és el nostre cas, sabem que l'equador celeste arriba a una altura sobre l'horitzó en el sud (en la seva intersecció amb el meridià) de 90º - 41º = 49º. Per a una latitud de 41ºN, quan el Sol es troba justament sobre l'equador celeste, aleshores la seva altura màxima sobre l'horitzó és precisament de 49º. En el punt de màxima separació de la eclíptica per sobre de l'equador celeste, el Sol se situarà a 49º + 23.5º = 72,5º sobre l'horitzó al passar pel meridià, mentre que al passar pel punt més baix de la eclíptica, la seva altura serà tan sols de 49º - 23,5º = 25,5º.

La nostra experiència ens indica que quan el Sol passa més alt sobre l'horitzó el clima és més calorós i l'estació correspon a l'estiu, mentre que en els moments en que el Sol passa més baix, les temperatures són més fredes i ens situarem a l'hivern. Així que en definitiva, la inclinació de l'eix de la Terra és responsable dels canvis d'altura del Sol sobre l'horitzó i de la successió de situacions climàtiques que donen lloc a les estacions.

De tots és sabut que les estacions són quatre: primavera, estiu, tardor i hivern, corresponent-se amb les successives altures que va arribant a el Sol sobre l'horitzó en el seu moviment anual al llarg de la eclíptica.

Figura 1.

La Figura 1, esquerra, ens explica què passa al llarg de l'any i representa a la Terra en la seva òrbita vista des del nord, i cal recordar que tots els fenòmens que es detallen a continuació són deguts a que l'eix de rotació terrestre posseeix una inclinació i orientació fixa respecte al pla orbital. Quan la Terra es troba a la posició 1, el seu eix de rotació es troba completament orientat cap al Sol, i per tant aquest arribarà a la seva màxima altura sobre l'horitzó tal com es representa en la figura de la dreta. El moment que el Sol passa pel punt més allunyat de l'equador celeste sobre la eclíptica s'anomena solstici d'estiu , i té lloc al voltant del 21 de juny. En el solstici d'estiu es té el dia més llarg i la nit més curta de l'any.

Quan la Terra en el recorregut de la seva òrbita al voltant del Sol arriba al punt 2, l'eix de rotació es troba completament paral·lel a la línia que separa el dia de la nit. En aquesta situació, el Sol se situa directament sobre l'equador celeste (veure la figura de la dreta), el Sol surt exactament per l'est i es posa exactament per l'oest, i les durades del dia i de la nit són idèntiques. A l'encreuament de l'equador celeste pel sol se l'anomena equinocci, en aquest cas de tardor, que esdevé al voltant del 23 de setembre, i marca la fi de l'estiu.

Quan la Terra arriba a la posició 3 en la seva òrbita al voltant del Sol, tenim la situació oposada a l'1 . El Sol arriba a la seva mínima altura sobre l'horitzó i la durada del dia és la més curta de l'any mentre que la de la nit és la més llarga. Quan això succeeix, al voltant del 22 de desembre, aleshores es produeix el solstici d'hivern, finalitza la tardor i entrem a l'estació invernal, amb els mesos més freds de l'any.

Finalment, quan la Terra es troba a la posició 4, la situació és anàloga a la 2 : l'eix terrestre es troba paral·lel a la línia del dia i de la nit, el Sol creua l'equador celeste i esdevé l'equinocci de primavera, cap al 21 de març, i la durada del dia i de la nit és idèntica.

El mateix lector pot comprovar si ha entès els conceptes fonamentals, imaginant com es veu el Sol i quan es produeixen les estacions en l'hemisferi sud de la Terra.

 

Els cercles notables

Anem a veure ara que passa en distints punts de la Terra durant el solsticio d'estiu, i per a això estudiarem la Figura 2.

Figura 2.

Durant el solstici d'estiu, l'eix de la Terra (verd), es troba completament dirigit cap al Sol. D'acord amb la figura, qualsevol punt de la Terra que es trobi per sobre del cercle P tindrà sempre el Sol per sobre de l'horitzó, és a dir, serà de dia durant les 24 hores. Aquest cercle es troba a una latitud de 66º,5N. El cercle P es  denomina Cercle Polar Àrtic, i indica la latitud a partir de la qual durant el solstici d'estiu el Sol no es posa en tot el dia. Una vegada passat el solstici, la latitud a partir de la qual no es posa el Sol es va retirant cap al pol nord, fins que arriba el equinoccio de tardor. En aquest moment l'únic punt des del qual pot veue's el Sol tot el dia és el pol nord.

Durant el solstici d'estiu, també pot veure's a la Figura 1 que existeix una regió de la Terra a l'hemisferi sud delimitada pel cercle P’, a partir del qual sempre és de nit. El cercle P’ se'l denomina Cercle Polar Antàrtic, es troba a una latitud de 66º,5S . A partir d'aquest cercle polar i fins el pol Sud, comprenent gran part del continent antàrtic, mai es fa de dia durant el solstici d'estiu. El lector pot comprovar que durant el solstici d'hivern la situació és justament la contrària, és a dir, que per sobre del cercle polar àrtic no surt el Sol durant tot el dia, mentre que entre el cercle polar antàrtic i el pol sud no es posa el Sol.

Si a partir del cercle polar àrtic ens anem movent progressivament cap al sud també durant el solstici d'estiu, el Sol cada vegada creuarà el meridià a més altura sobre l'horitzó fins arribar al cercle marcat com T, en el qual el Sol se situarà justament en el cenit. Per a qualsevol punt de la Terra situat a una latitud més alta que el cercle T, el Sol mai arriba al cenit, mentre que en T ho fa exacta i únicament durant el solsticio d'estiu. A aquest cercle se'l denomina Tròpic de Càncer, i es troba a una latitud de 23º,45N. L'homòleg del Tròpic de Càncer a l'hemisferi sud és el Tròpic de Capricorn, indicat per la línia T’. A la latitud del Tròpic de Capricorn, el Sol culmina en el zenit durant el solstici d'hivern.

Tots aquests cercles delimiten les grans àrees climàtiques de la Terra. La zona tropical és la franja compresa entre els tròpics de Càncer i de Capricorn amb l'equador I al mig. Les regions polars són les limitades pels cercles polars, i les àrees denominades temperades són les bandes situades entre els tròpics i els cercles polars.

 

Qüestions

He aquí algunes qüestions per a repassar conceptes.

1. Per a un observador situat sobre l'equador terrestre, en quin moment passa el Sol pel zenit, i quantes vegades a l'any?.

2. La capital de Bolívia, La Paz, es troba entre l'Equador i el Tròpic de Capricorn, quantes vegades passa el Sol pel cenit de La Pau al llarg d'un any?.

3. Com varia la durada del dia i de la nit en el decurs de l'any a l'equador?.

4. La ciutat de Múrcia es troba gairebé exactament a 38ºN de latitud. A quina altura culmina el Sol sobre l'horitzó durant el solstici d'estiu? I durant el d'hivern?.

I si has entès el concepte d'eclíptica...

5. En quin punt de la Terra la eclíptica pot coincidir amb l'horitzó i quan ocorre això?

 

Els canvis estacionals del clima

Està clar que l'altura màxima del Sol sobre l'horitzó varia amb el transcurs de l'any, i que aquesta està directament relacionada amb els canvis estacionals del clima. Una de les raons principals per les quals la temperatura varia tant en les zones temperades al llarg de les estacions (no tant en les zones polars i sobretot en les tropicals), està en cóm l'energia provinent del Sol pot escalfar de manera efectiva la superfície terrestre.

Figura 3.

Ja que el Sol es troba a diferent altura sobre l'horitzó, la seva radiació escalfa la superfície amb més o menys efectivitat. Per a un feix d'energia solar (llum i altres radiacions) amb una secció de 1m2, quan arriba al sòl durant el solstici d'estiu (vegeu la Figura 3) a una latitud de 40ºN, aquesta es reparteix sobre una àrea de 1,04m2, mentre que durant el solsticio d'hivern ho fa sobre una àrea de 2,24m2. És a dir que durant l'hivern 1m2 de superfície terrestre rep menys de la meitat de l'energia que rep durant l'estiu, raó per la qual l'ambient resulta més fred.

 

Com són les estacions en altres planetes?

El pas de les estacions, sobretot a les regions temperades de la Terra, suposa l'alternança d'una sèrie de canvis climatològics i meteorològics que formen part del cicle vital de molts ecosistemes en el nostre planeta. La vida s'ha adaptat perfectament al pas de les estacions i no suposa cap impediment per al desenvolupament d'aquesta. Malgrat això, com serien les estacions si l'eix de rotació de la Terra tingués una inclinació distinta?. Curiosament, planetes com Mart o Saturn tenen els seus eixos de rotació inclinats de manera semblant, 25,19º i 26,73º respectivament. Però Júpiter i Urà representen dos casos extrems. El gegant dels planetes té l'eix inclinat 3,12º mentre que Urà el té 97,86º.

Si pots respondre a les següents preguntes, és que has entès perfectament el fenomen de les estacions.

6. A quines latituds es troben els cercles polars i els tròpics a Júpiter i Urà?. El cas d'Urà és certament més complicat i requereix pensar-ho detingudament. Segur que un esquema t'ajudarà Què a ocorregut amb els cercles polars i els tròpics?

7. Imagina't com seria el clima a la Terra si l'eix de rotació estigués inclinat 0º i 90º. En l'últim cas discuteix si seria possible la vida a la Terra.

 

blank.gif (49 bytes)

 trans.gif (43 bytes)Fundació Observatori Esteve Duran         

trans.gif (43 bytes)
blank.gif (49 bytes)