Movimiento aparente anual del Sol y estaciones
En diciembre, en la Rambla de Montevideo, todavía hay luz a las 20:00. En junio, a las 18:00 ya es de noche y el Sol sale recién pasadas las 7:30. El Sol sale y se pone todos los días, pero no siempre por el mismo lugar ni durante el mismo tiempo. ¿Qué cambia a lo largo del año? ¿Y por qué en diciembre hace calor y en junio frío? Eso vamos a resolver en esta página.
El Sol en un día
Si te quedás mirando el cielo desde la mañana hasta la noche, el Sol parece recorrer un arco: sale por un lado del horizonte, sube, y baja hasta ponerse por el lado opuesto. Aproximadamente sale por el este y se pone por el oeste.
Ese movimiento es aparente: el Sol no está dando vueltas alrededor nuestro. Lo que gira es la Tierra, sobre su eje, una vuelta cada 24 horas y hacia el este. Por eso a nosotros el cielo nos parece moverse hacia el oeste. Es la misma sensación que tenés en un ómnibus parado cuando el de al lado arranca: parece que te movés vos.
Hay una particularidad del hemisferio Sur. Al mediodía solar el Sol está en el punto más alto de su arco, y ese punto queda hacia el norte. En Uruguay el Sol nunca pasa justo sobre tu cabeza (el cenit): siempre lo ves un poco hacia el norte. En el hemisferio Norte pasa al revés, el Sol de mediodía está hacia el sur.
En el dibujo, mirado desde arriba, cada línea marca el recorrido del Sol sobre el horizonte. Fijate que en verano sale y se pone del lado sur y en invierno del lado norte. Lo vamos a explicar en las próximas secciones.
Cuando mirás el cielo en Montevideo durante un día entero, el Sol sale por un lado del horizonte y se pone por el otro. Indicá por qué lado del horizonte…
Cuando mirás el cielo en Montevideo durante un día entero, el Sol sale por un lado del horizonte y se pone por el otro. Indicá por qué lado del horizonte (aproximadamente) sale el Sol y por cuál se pone, y explicá en una o dos frases cuál es la causa real de ese movimiento aparente diario.
La inclinación del eje terrestre
La Tierra da una vuelta alrededor del Sol en un año. Mientras tanto gira sobre su eje, y ese eje no es perpendicular al plano de su órbita: está inclinado unos 23,4° (aproximadamente $23{,}4^\circ$).
Lo importante es que el eje apunta siempre hacia el mismo lado del espacio, casi hacia la Estrella Polar del norte, mientras la Tierra se mueve. Entonces, en una parte de la órbita el hemisferio Sur queda inclinado hacia el Sol y, medio año después, inclinado en sentido contrario.
Con el eje inclinado, a lo largo del año se suceden cuatro estaciones. En Uruguay, empezando por el verano: verano, otoño, invierno y primavera. En el hemisferio Norte van invertidas: cuando acá es verano, allá es invierno.
Las estaciones del año se deben a la inclinación del eje de rotación terrestre respecto de la perpendicular al plano de su órbita. Escribí cuál es el valor aproximado de…
Las estaciones del año se deben a la inclinación del eje de rotación terrestre respecto de la perpendicular al plano de su órbita. Escribí cuál es el valor aproximado de esa inclinación y nombrá las cuatro estaciones en el orden en que se suceden en Uruguay, empezando por el verano.
Por qué hay estaciones
Con el eje inclinado, el verano en Uruguay ocurre cuando nuestro hemisferio está inclinado hacia el Sol. Eso tiene dos efectos:
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Los rayos llegan más «de arriba». El Sol sube más alto en el cielo, así que la misma cantidad de luz se reparte sobre una superficie más chica y calienta más. En invierno los rayos llegan más «de costado»: la misma luz se reparte sobre una superficie mayor y calienta menos.
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Los días son más largos. En verano el Sol pasa más tiempo sobre el horizonte (cerca de 14 horas en diciembre) y calienta durante más tiempo; la noche enfría menos. En invierno el día dura cerca de 10 horas.
El segundo dibujo tiene el mismo haz de luz, pero cubre más suelo; por eso cada metro cuadrado recibe menos energía.
Valentina dice que en verano hace calor en Uruguay porque la Tierra está más cerca del Sol en esa época. Explicá por qué esa idea es incorrecta. En tu respuesta mencioná…
Valentina dice que en verano hace calor en Uruguay porque la Tierra está más cerca del Sol en esa época. Explicá por qué esa idea es incorrecta. En tu respuesta mencioná la inclinación del eje terrestre, el ángulo con que llegan los rayos solares y la duración del día.
Santiago y Camila discuten sobre un modelo de la Tierra y el Sol hecho con una lámpara y una pelota con el eje inclinado. Santiago afirma que, si el eje terrestre no…
Santiago y Camila discuten sobre un modelo de la Tierra y el Sol hecho con una lámpara y una pelota con el eje inclinado. Santiago afirma que, si el eje terrestre no estuviera inclinado (perpendicular al plano de la órbita), igual habría estaciones, porque la distancia al Sol cambia un poco durante el año. Camila afirma que no habría estaciones marcadas.
- a) Argumentá quién tiene razón, describiendo qué pasaría con la altura del Sol al mediodía y con la duración del día en Uruguay a lo largo del año en ese caso.
- b) Explicá por qué el cambio de distancia al Sol no puede ser la causa principal de las estaciones, usando el hecho de que cuando en Uruguay es verano en el hemisferio Norte es invierno.
Solsticios y equinoccios
El Sol aparente no sale siempre por el mismo punto. A lo largo del año su recorrido se va corriendo hacia el norte o hacia el sur, y hay cuatro fechas especiales:
| Fecha aproximada | Nombre | Qué comienza en Uruguay |
|---|---|---|
| 21/12 | Solsticio de diciembre | Verano |
| 20/03 | Equinoccio de marzo | Otoño |
| 21/06 | Solsticio de junio | Invierno |
| 22/09 | Equinoccio de setiembre | Primavera |
Las fechas varían un día de un año a otro, por eso decimos «aproximadamente».
Calendario. Las estaciones se repiten cada año trópico, que dura unos 365,24 días. Como el calendario tiene 365 días, cada cuatro años agregamos un día (29 de febrero, año bisiesto) para que los solsticios y equinoccios no se vayan corriendo de fecha. En el calendario uruguayo caen alrededor del 20/03, 21/06, 22/09 y 21/12.
Puntos de salida en Uruguay. En el verano el Sol sale hacia el sureste y se pone hacia el suroeste, con un arco largo y alto: día de unas 14 horas. En el invierno sale hacia el noreste y se pone hacia el noroeste, con un arco corto y bajo: día de unas 10 horas. En los equinoccios sale por el este. Entre una fecha y otra el punto de salida se va corriendo de a poco, y por eso el punto de salida y la duración del día cambian juntos: cuanto más al sur sale el Sol, más largo es su camino sobre el horizonte.
Definí con tus palabras qué es un solsticio y qué es un equinoccio. Luego indicá en qué estación del año comienza en Uruguay el solsticio de diciembre y qué estación…
Definí con tus palabras qué es un solsticio y qué es un equinoccio. Luego indicá en qué estación del año comienza en Uruguay el solsticio de diciembre y qué estación comienza con el solsticio de junio.
Sofía observa que en Rivera el Sol sale cada día por un punto distinto del horizonte. En un día de comienzo de verano sale bastante hacia el sur del este, y en un día de…
Sofía observa que en Rivera el Sol sale cada día por un punto distinto del horizonte. En un día de comienzo de verano sale bastante hacia el sur del este, y en un día de comienzo de invierno sale bastante hacia el norte del este.
- a) Explicá en qué fechas aproximadas el Sol sale exactamente por el este.
- b) Describí cómo cambia a lo largo del año la duración del día entre el invierno y el verano, y relacionalo con el punto de salida del Sol.
Altura del Sol y sombras
La altura del Sol es el ángulo que forma con el horizonte. Al mediodía solar es máxima y se mide mirando hacia el norte. Depende de dos cosas: la latitud del lugar y la época del año. Para Uruguay, en los solsticios y equinoccios, podés estimarla así:
La lógica es simple: en los equinoccios el Sol de mediodía queda «a la latitud» del lugar respecto de la vertical. En diciembre se mueve 23,4° hacia nuestro lado, y en junio 23,4° hacia el otro.
La sombra. Un palo vertical (gnomon) proyecta una sombra que es más corta cuanto más alto está el Sol. Al mediodía solar el Sol está hacia el norte, así que la sombra apunta siempre hacia el sur, todo el año. La sombra de mediodía es la más corta del día y es más corta en diciembre (Sol alto) que en junio (Sol bajo). Si marcás cada día el extremo de la sombra de mediodía, la más corta del año indica el solsticio de diciembre y la más larga el de junio.
Hay una dificultad práctica: cerca de un solsticio la altura cambia muy poco de un día para otro (el Sol llega a su extremo y «se frena»), así que la sombra casi no varía durante varios días y es difícil elegir la fecha exacta. En los equinoccios, en cambio, el cambio es rápido.
Mateo mide la altura del Sol sobre el horizonte, hacia el norte, al mediodía solar en Salto, en distintas fechas del año. Obtiene estos valores aproximados: | Fecha |…
Mateo mide la altura del Sol sobre el horizonte, hacia el norte, al mediodía solar en Salto, en distintas fechas del año. Obtiene estos valores aproximados:
| Fecha | Altura del Sol al mediodía |
|---|---|
| Aproximadamente 21 de diciembre | $82^\circ$ |
| Aproximadamente 21 de marzo | $58^\circ$ |
| Aproximadamente 21 de junio | $35^\circ$ |
- a) Indicá a qué estación corresponde cada fecha en Uruguay.
- b) Explicá por qué la altura varía de ese modo a lo largo del año.
- c) Calculá cuántos grados cambió la altura entre diciembre y junio y comentá cómo se relaciona ese valor con la inclinación del eje terrestre.
Un grupo de estudiantes de un liceo de Maldonado clava un palo vertical en el patio y marca, a la hora del mediodía solar, el extremo de la sombra a lo largo del año.…
Un grupo de estudiantes de un liceo de Maldonado clava un palo vertical en el patio y marca, a la hora del mediodía solar, el extremo de la sombra a lo largo del año. Anotan que la sombra es más corta en diciembre y más larga en junio.
- a) Explicá, con un esquema descrito en palabras, por qué la sombra de mediodía es más corta en diciembre.
- b) Indicá hacia qué punto cardinal apunta la sombra de mediodía en Uruguay durante todo el año y justificá por qué.
- c) Proponé cómo usarían esas mediciones para identificar la fecha de los solsticios y qué dificultad práctica tendría ese método cerca de cada solsticio.
Volvamos al comienzo: en diciembre hay luz hasta las 20:00 porque el hemisferio Sur está inclinado hacia el Sol, el arco es largo y alto y el día dura unas 14 horas; en junio pasa lo contrario.