O inverno chegou! Como funciona "dança" do Sol que marca essa fase do ano

Hoje, 21 de junho de 2021, é o solstício de inverno no hemisfério sul e solstício de verão no hemisfério norte. Portanto, começou oficialmente o inverno ao sul do equador enquanto o hemisfério norte entrava no verão. E falo no passado porque tudo aconteceu às 0h32min, horário exato em que este texto foi ao ar.

Portanto, se você está ao sul do equador, bem-vindo ao inverno. Mas se está no hemisfério norte do planeta Terra, bem-vindo ao verão.

Se você, como eu, tem o hábito de observar o Sol nascendo, já deve ter reparado que o ponto onde a nossa estrela desponta no céu diariamente varia. Para comprovar este fato pitoresco, entre o início do inverno de 2017 e o início do inverno de 2018, registrei o nascer do Sol pela janela do meu apartamento em solstícios e equinócios consecutivos. Veja o resultado na fotomontagem abaixo.

Note que o Sol não nasce sempre no leste (posição central na imagem acima), mas ao redor deste ponto cardeal. Somente nos dois dias do ano chamados de equinócios o Sol nasce exatamente no ponto cardeal leste. Para efeito didático, a imagem abaixo é a mesma acima, só que legendada. Veja os pontos onde o Sol desponta no horizonte em solstícios e equinócios.

Ficou claro que nas imagens acima o leste está ao centro? Sendo assim, o norte se encontra para a esquerda e o sul para a direita.

Note que, num solstício de inverno para nós no hemisfério sul, o Sol está deslocado para o norte (para a esquerda no registro fotográfico acima). Isso quer dizer que os raios de Sol iluminam melhor o hemisfério norte, para onde o Sol parece estar deslocado, e por isso mesmo, com maior insolação, lá tem início o verão enquanto aqui ao sul do equador, com menor insolação, começa o inverno. Faz sentido?

Já num solstício de verão aqui para nós ao sul do equador, o Sol está deslocado para o sul (para a direita no registro fotográfico acima). Agora os raios de Sol iluminam melhor o hemisfério sul, para onde o Sol parece estar deslocado, e por isso aqui para nós tem início verão enquanto ao norte do equador começa o inverno. Dá para entender a lógica da quantidade de luz solar que atinge cada hemisfério terrestre e que chamei de insolação?

Se quiser saber mais detalhes desta "dança do Sol nascente", confira este post onde aprofundo o tema. Não o faço aqui neste texto para não ser repetitivo.

Mas por que o Sol nasce, a cada dia, num ponto diferente no horizonte? Em outras palavras, por que o Sol nascente parece se deslocar periodicamente em torno do ponto cardeal leste, para a esquerda (ou para o norte) e para a direita (ou para o sul)?

A resposta é relativamente simples: isso ocorre porque a Terra orbita o Sol com o seu eixo de rotação com inclinação fixa em relação ao plano orbital. Desta forma, em certa época do ano o Sol melhor ilumina o hemisfério norte enquanto noutra época, seis meses depois, melhor ilumina o hemisfério sul.

Veja esta ideia nas ilustrações didáticas logo abaixo e obtidas com o "Seasons Simulation", um dos módulos de simulação do "Astronomy Education at the University of Nebraska-Lincoln", um curso de Astronomia completo e interativo que você pode baixar/instalar daqui se quiser. O único inconveniente deste fantástico material será a língua se você não dominar o inglês. No mais, super recomendo!

Na primeira imagem abaixo, no quadro maior à esquerda, temos a posição da Terra em sua órbita ao redor do Sol quando começa o inverno no hemisfério sul, exatamente como no dia de hoje, um solstício de inverno para o hemisfério sul. Note, no quadro superior à direita, que pela inclinação do eixo da Terra, os raios solares incidem mais diretamente sobre o hemisfério norte, onde está começando o verão. Já ao sul do equador, temos menor incidência de raios solares, caracterizando a estação mais fria do ano. O terceiro quadro à direita e abaixo mostra os raios solares incidindo num ponto da superfície da Terra. Escolhi no simulador latitude parecida com a minha (21,9 graus sul).

Na segunda imagem abaixo, vemos no quadro maior a posição da Terra em sua órbita ao redor do Sol quando começa o verão no hemisfério sul, seis meses depois, quando a Terra terá dado meia volta ao redor do Sol e, por isso mesmo, passa a ocupar posição diametralmente oposta. Agora é um solstício de verão para o hemisfério sul. Note, na janela superior à direita, que pela inclinação fixa do eixo da Terra, neste outro momento do ano os raios solares incidem mais diretamente sobre o hemisfério sul, onde está começando o verão. Já para quem estiver ao norte do equador, com menor incidência de raios solares, estará começando o inverno. É possível, como na imagem acima, conferir a inclinação dos raios solares numa região da Terra ao sul do equador com latitude semelhante a minha (21,9 graus sul) na janelinha inferior direita.

Resumindo: é a inclinação fixa do eixo de rotação do nosso planeta que produz, ao longo de uma volta completa no Sol, diferentes níveis de insolação nos dois hemisférios do planeta, provocando as quatro estações do ano porque onde "bate" mais radiação vinda do Sol tente a ser mais quente do que onde "bate" menos energia solar. É também por este motivo que, visto da Terra, no nosso referencial terrestre, o Sol nascente parece se deslocar na direção norte-sul, em torno do ponto cardeal leste ao longo dos dias do ano. Se quiser saber mais sobre o tema, veja-o em detalhes neste post. Tente observar esta "dança" do Sol nascente ao redor do ponto cardeal leste. Tem que levantar cedo, antes do nascer do Sol. Mas garanto que vale a pena! Se preferir, você pode observar "dança" análoga do Sol poente, ao redor do ponto cardeal oeste. Do lado oposto ao do Sol nascente, ocorre o mesmo deslocamento aparente do Sol. E é igualmente divertido. E bem melhor de ser observado por quem não curte pular cedo da cama.

Encerro o texto lembrando da conhecida canção que ficou famosa na voz de Tim Maia e que diz "Quando o inverno chegar, eu quero estar junto a ti". Mas trago a canção para lembrar a todos os compatriotas de que talvez não seja possível ainda neste inverno estar junto de muitas pessoas queridas. Infelizmente, ainda estamos em plena pandemia do novo Coronavírus e aqui no Brasil o cenário ainda inspira muitos cuidados. E a estação do inverno, para doenças respiratórias, é a pior. Logo, isolamento social e distanciamento ainda são medidas necessárias para o controle da contaminação. Uso de máscara idem, preferencialmente as PFF2 (tratei deste assunto neste post onde você vai encontrar explicações técnicas do "truque" eletrostático que, mais do que simplesmente filtrar, aprisiona partículas nas máscaras N95 ou PFF2 que, portanto, são mais eficientes).

De qualquer forma, desejo a você um bom inverno, com saúde e segurança! Juntos, apoiados na Ciência, venceremos a pandemia! Se tivermos juízo, antecipamos a data da vitória sobre o SarsCoV2!

Abraço do prof. Dulcidio. E Física (e Astronomia) na veia!