Movimento Anual do Sol e as Estações do Ano

Movimento Anual do Sol e as Estações do Ano
Devido ao movimento de translação da Terra em torno do Sol, o Sol aparentemente se move entre as estrelas, ao longo do ano, descrevendo uma trajetória na esfera celeste chamada Eclíptica. A Eclíptica é um círculo máximo que tem um inclinação de em relação ao Equador Celeste. É esta inclinação que causa as Estações do ano.

Uma observação simples que permite "ver" o movimento do Sol durante o ano é através do gnômon. Um gnômon nada mais é do que uma haste vertical fincada ao solo. Durante o dia, a haste, ao ser iluminada pelo Sol, forma uma sombra cujo tamanho depende da hora do dia e da época do ano. A direção da sombra ao meio-dia real local nos dá a direção Norte-Sul. Ao longo de um dia, a sombra é máxima no nascer e no ocaso do Sol, e é mínima ao meio-dia. Ao longo de um ano (à mesma hora do dia), a sombra é máxima no solstício de inverno, e mínima no solstício de verão. A bissetriz marca o tamanho da sombra nos equinócios. Foi observando a variação do tamanho da sombra do gnômom ao longo do ano que os antigos determinaram o comprimento do ano das estações, ou ano tropical.

Estações em diferentes latitudes
Embora a órbita da Terra em torno do Sol seja uma elipse, e não um círculo, a distância da Terra ao Sol varia somente 3%, sendo que a Terra está mais próxima do Sol em janeiro. Mas é fácil lembrar que o hemisfério norte da Terra também está mais próximo do Sol em janeiro e é inverno lá.
A causa das estações é a inclinação do eixo de rotação da Terra com relação à sua órbita. Este ângulo, chamado de obliqüidade (inclinação da órbita da Terra em torno do Sol, eclíptica, em relação ao equador da Terra), é de . Devido a esta inclinação, à medida que a Terra orbita em torno do Sol, os raios solares incidem mais diretamente em um hemisfério ou outro, proporcionando mais horas com luz durante o dia a um hemisfério ou outro e, portanto, aquecendo mais um hemisfério ou outro.
No Equador todas as estações são muito parecidas: todos os dias do ano o Sol fica 12 horas acima do horizonte e 12 horas abaixo do horizonte; a única diferença é a altura do Sol: em 21.06 o Sol cruza o meridiano ao norte do Zênite, em 23.09 o Sol cruza o meridiano ao sul do Zênite, e no resto do ano ele cruza o meridiano entre esses dois pontos. Portanto a altura do Sol ao meio-dia no Equador não muda muito ao longo do ano e, conseqüentemente, não existe muita diferença entre inverno, verão, primavera ou outono.
À medida que nos afastamos do Equador, as estações ficam mais acentuadas. A diferença torna-se máxima nos pólos.


Na Terra, a região entre latitudes -23,5° e +23,5° é chamada de região tropical. Nesta região, o Sol passa pelo zênite pelo menos uma vez por ano. Fora desta região o Sol não passa pelo zênite. A linha de latitudes 66,5° é chamada de Círculo Polar, norte ou sul. Acima desta linha, o Sol está sempre acima do horizonte no verão e sempre abaixo do horizonte no inverno.