(3)   Las Estaciones del Año     

"De Astrónomos a Naves Espaciales" Página de inicio e índice:
         en disco: Mintro.htm,
         en la red: http://www.phy6.org/stargaze/Mintro.htm

• Conocer cómo la inclinación del eje de rotación de la Tierra--el ángulo de 23.5 grados entre el eje y la perpendicular a la eclíptica--ocasiona las estaciones del año, al variar la longitud del día local y el ángulo en el cual los rayos del Sol llegan a la superficie de la Tierra.

• Reconcerá que las estaciones en el hemisferio sur (en latitudes medias) ocurren en tiempos opuestos del año con respecto a las estaciones de los Estados Unidos y Europa.

• Se dará cuenta que las estaciones en las latitudes medias en los Estados Unidos y Europa son bastante diferentes de las estaciones cerca del ecuador.

• Conocerá acerca del día polar, cuando el Sol nunca se pone, pero marcha justo sobre el horizonte, y la noche polar, cuando el Sol nunca se levanta (aunque uno tiene "noches blancas" de crepúsculo, cuando el Sol está justo abajo del horizonte).

Términos: Inclinación del eje de la Tierra, noche polar, día polar, solsticio, equinoccio--también solsticio de verano (en o cerca de Junio 21), solsticio de invierno (en o cerca de Diciembre 21), equinoccio de primavera (o vernal) (en o cerca del 21 de Marzo) y equinoccio de otoño (en o cerca de Septiembre 22).

Historias y extras: los océanos moderan y retrasan el verano y el invierno. La Tierra está lo más cercana del Sol a los inicios de Enero.

  Y por cierto: Shakespeare escribió una encantadora obra de teatro "El Sueño De Una Noche de Verano". ¿Cuándo es la "medianoche del verano"? ¿Porqué es esto tan especial?

(Es la noche más corta del año, cercano al 21 de Junio. En los países Bálticos y Nórdicos esto se ve con frecuencia como una ocasión para celebrar).

    Después de esto, presente el material. Las preguntas de abajo pueden ser utilizada en la presentación, durante el repaso o ambas después.

--¿Si el eje de rotación de la Tierra fuera perpendicular a la eclíptica, serían el día y la noche de la misma duración?

Sí

i = 23.5 degrees

La mitad norte de la Tierra se inclina hacia el Sol cuando en el hemisferio norte de la Tierra es verano, y está lejos del Sol cuando es invierno.

Porque cuando el polo norte se inclina hacia el Sol (produciendo el verano al norte del ecuador), el polo sur automáticamente se inclina hacia el otro lado (lejos del Sol, produciendo el invierno al sur del ecuador)--y viceversa [demuéstrelo con un globo, una pelota o una fruta]

En el verano boreal, el polo siempre está iluminado, 24 horas al día. Lo mismo aplica para los puntos cercanos al polo norte durante una gran parte del verano. Esta área se define como el Círculo Polar Ártico.

Este parece que se mueve alrededor del horizonte.

[El polo norte no es una buena opción para una base científica, debido a que está ubicado en medio del océano, cubierto con una capa flotante de hielo. Sin embargo, el polo sur está localizado sobre la gruesa capa de hielo antártico, y existe una gran base científica ubicada allí. A mediados del verano austral (por ejemplo, diciembre), ese es un buen lugar para observar el Sol, y la base científica incluye un observatorio solar. Una razón para ello es la estabilidad de la fría atmósfera (la imagen no cintila), pero otra razón es que a mediados del verano, se puede observar el Sol continuamente por semanas a la vez]

No se ve, pues nunca sale. El lugar está en oscuridad completa--la "noche polar".

En o cerca del polo, a mediados del verano, los días tienen 24 horas. A mediados del invierno, tienen cero horas. En latitudes inferiores, los días de verano son más largos que las noches, mientras que los días de invierno son más cortos.

Los solsticios son la época del año cuando el eje de la Tierra se inclina directamente en dirección del Sol--un polo se inclina hacia el Sol y el otro se inclina lejos del Sol. Al norte del ecuador, el día a mediados del verano es alrededor del 21 de Junio. El día de mediados de invierno cae alrededor del 21 de Diciembre. Al sur del ecuador, es de manera opuesta. Las fechas pueden cambiar en un día, aproximadamente.

El día más corto es el día del solsticio de invierno el 21 de Junio, en los Estados Unidos. La noche más corta es el día del solsticio de verano (Junio 21).

Los equinoccios son el momento de la órbita de la Tierra cuando la inclinación del eje de la Tierra no está apuntando hacia el Sol o retirándose de el, sino exactamente de lado [demuéstrelo con un globo, una pelota o una manzana]. El eje de la Tierra está entonces perpendicular perpendicular a la dirección del Sol.

Muestre que la línea divisoria entre la luz (= día) y la oscuridad (= noche) entonces corre de polo a polo (y de regreso al primer polo).

Los equinoccios ocurren alrededor del 21 de Marzo ("equinoccion de primavera" o "equinoccio vernal") y en Septiembre 22 ("equinoccio de otoño u otonal").

La noche ("nox") es aproximadamente igual en longitud que el día.

Los océamos son lentos para calentarse y permanecen frescos, resultando esto en una influencia moderadora sobre las variaciones de temperatura.

La Tierra está lo más cercana del Sol entre el 3 y 5 de Enero. La diferencia es un pequeño porciento de distancia, demasiado pequeña para ser vista.

(No traiga a colación la siguiente pregunta--provoca distracción del tema--a menos que algún estudiante lo haga. Si cuenta los días desde el equinoccio de otoño al equinoccio de primavera, la mitad invernal (hemisferio norte) del año será un día más largo que la mitad del año, mientras que la mitad del verano es un día más corto. ¿Porqué?

    La respuesta se discute en la sección #12a, y tiene que ver con el hecho de la órbita de la Tierra alredor del Sol no es un círculo, sino una elipse, y está ligeramente elongada. En invierno estamos más cerca de Sol, en la "mitad pequeña" de la elipse, y también, por lo tanto, la Tierra se mueve un poco más rápido. Ambos efectos hacen que la "mitad del año del invierno" (invierno del hemisferio norte) sea ligeramente más corto.

    (Se puede permitir que algunos estudiantes hagan estimaciones de esto.)

Calculemos. El Sol está aproximadamente a 23500 radios de la Tierra de distancia de la Tierra. Entonces....?

(Los estudiante deberán darse cuenta a partir del dibujo en el pizarrón, que la diferencia en distancia entre el hemisferio norte y sur es de aproximadamente un radio de la Tierra, más o menos: mucho más pequeño que la diferencia del Sol debido a la elipcicidad de la órbita de la Tierra.

De manera que la elipcicidad deberá tener un efecto mayor con respecto al calor que recibimos. Aún así, es claro que esto no es la causa de las estaciones; ¡si esto fuera, los hemisferios norte y sur se calentarían y enfriarían juntos!)