Carta Solar

Rotação

A Terra atualmente se movimenta sobre seu eixo em aproximadamente 24 horas (23horas, 53 mintos e 4 segundos) com uma velocidade de 160km/h. Devido a força centrifuga a zona equatorial tende a ficar mais saliente do que os polos, de maneira que o diametro no equador é de 12.756 m, 42 km a mais do que nos polos. A Terra não é uma esfera, é um geoide. É o movimento de rotação que determina os dias e as noites.

Translação

A orbita de um planeta é o caminho por ele percorrido em volta do sol. A orbita do planeta Terra não tem a forma de um círculo, é uma elipse com desvio de alongamento de menos de 2% do circulo, de forma que sua órbita é quase circular ( a órbita de mercurio, por exemplo, é mais de 20% de desvio). Chama-se afelio o ponto mais afastado ocupado pela Tera na elipse em relação ao sol, e chama-se perielio o ponto mais proximo ocupado pela Terra na elipse em relaçao ao sol. Como vimos, como a excentricidade da elipse da Terra é pequena, as diferenças entre o afelio e o perielio também são. é o movimento de translação que determina a duração dos dias e das noites. O caminho aparente do Sol em volta da esfera celeste é chamado de eclíptica.

Inclinação e Precessão

Os planetas estão inclinados em relação ao seu plano de órbita ou sua eliptica. O eixo de rotação, isto é o eixo polar, faz um angulo de inclinação com o plano de orbita, chamado de obliquidade, e no caso da Terra é de 66,5°. O eixo polar também faz um angulo com o plano perpendicular a sua órbita, nesse caso a inclinação da Terra é cerca de 23,5 °.

Atualmente o eixo polar da Terra aponta para a Estrela Polar (alpha ursae minoris), contudo essa direção varia. Além dos movimentos de rotação (em redor de si mesma) e de translação (em redor do sol), a Terra também gira como um pião, mudando a direção de seu eixo polar em um ciclo de milhares de anos. Dessa forma, por volta do ano 2.750-2.830 antes de cristo, a direção do eixo polar da Terra estava voltada para Thuban, a estrela alpha draconis da constelação do dragão que era adorada pelos egipcios. Da mesma maneira, por volta do ano 14.000 depois de cristo Vega, que é a estrela alpha lyrae da constelação de Lira será a estrela polar.

Inclinação e Estações do Ano

A inclinação do eixo polar de 23,5° é fixa em todo trajeto de sua órbita, é essa inclinação que faz com que um hemisferio receba mais energia solar do que o outro a depender da posição na trajetoria, o que resulta no ciclo das estações do ano. Essa inclinação causa portanto variação no fluxo de energia solar recebida pela Terra e divide o ano em periodos: os solticios de verão e inverno, e os equinocios de outono e primavera. Portanto é a inclinação da Terra em relação ao eixo perpendicular a sua orbita, e não a distancia da Terra em relação ao sol (se esta no afelio ou no perielio) que causa as estações do ano.

Observe que no hemisfério Sul, devido a inclinação da terra, no solticio de verão, a maior incidencia dos raios solares alcança sua maxima no tropico de capricornio, determinando no polo sol luz solar nas 24 horas do dia, e no polo norte ausencia de luz solar nas 24 horas do dia. O dia do solticio de verão no hemisferio sul é 22 de dezembro e dura até o dia 21 de março que marca o equinocio de outono no hemisferio sul. Note que durante os meses entre 22 de dezembro e 21 de março, a Terra continua sua orbita ao redor do sol, dessa maneira, o dia 22 de dezembro marca o dia com maior duração de luz solar. A medida que a Terra continua seu trajeto, a duração do dia vai diminuindo até chegar o equinocio de outono que marca uma igualdade de duração entre o dia e a noite em todo o planeta, uma vez que a posição do sol está o ponto onde a ecliptica intercepta o equador celeste. A partir de 21 de março a duração do dia continua a diminuir atingindo seu ponto maximo em 22 de junho com a noite mais longa do ano para o hemisferio sul e o dia mais longo do ano para o hemisferio norte, uma vez que a maior incidencia solar estará atingindo o tropico de cancer, equivalendo ao solsticio de verão no hemisferio norte.

Observe o gif no seguinte link para ajudar na percepção do movimento:

https://imgur.com/gallery/QJdeufv

Se não houvesse inclinação e a Terra girasse com o eixo perpendicular a orbita, os dias e as noites seriam iguais dentro de cada faixa de latitude e o clima seria uniforme porque o vento e a temperatura seriam uniformes dentro de latitudes simétricas, assim existiria um equinocio perpetuo.

Precessão Axial

O angulo de inclinação da Terra que foi descrito como 23,5° atualmente, é também variavel de forma cíclica mas em um periodo de tempo bastante longo entre 41.000 a 54.000 anos. Essa variação pode assumir valores minimos de 22,1° e valores maximos de 24,5°. A consequencia dessa variação de inclinação faz com que a radiação solar recebida aumente ou diminua nos polos.

Carta Solar

Uma carta solar é uma representação gráfica do trajeto aparente do sol na abobada celeste, isto é, sua ecliptica, durante o ano e em diferentes horas do dia. Essa trajetoria é identificada a partir do azimute e da altitude solar transposta sobre o plano e projeções que podem ser equidistantes ou estereográfica.

As projeções principais identificadas na carta são durante os solsticios de verão (22 de dezembro) e inverno (22 de junho) e dos equinocios de outono (21 de março) e de primavera (23 de setembro) para a nossa localização ao sul da linha do Equador. Dessa maneira, a carta solar varia dependendo da latitude do lugar, portanto a posição aparente do sol é percebida de acordo com a localização escolhida.

Na carta solar as linhas horizontais indicam a trajetória solar durante os meses do ano, e as linhas verticais indicam as horas do dia. No centro esta a sua localização e a rosa dos ventos nos dá as coordenadas em norte, nordeste, leste, sudeste, sul, sudoeste, oeste, e nordeste. Assim é possivel identificar nas diferentes estações do ano, em que direção o sol aparentemente nasce e se põe, bem como a quantidade de luz solar durante o dia.

Vamos observar alguns exemplos, variando a latitude:

1) Belem

esta localizada muito proxima a linha do Equador, sua latitude é -1.38, sendo que o sinal negativo indica que ela está ao sul do Equador. Assim, durante o outono e no inverno o sol nascerá na direção nordeste, sendo que no outono ele se dirige cada vez mais para o nordeste, e n inverno ele se dirige cada vez mais para o leste. Durante o verão e a primavera o sol nascerá na direção sudeste. Não há grande variação de temperatura, nem de duração do dia nas diferentes estações.