¿Dura más el verano o el invierno?

¡Qué pregunta tan interesante! Sobre todo, teniendo en cuenta que la respuesta varía dependiendo de dónde nos encontremos. Todos sabemos que cuando en el hemisferio norte es verano, en el hemisferio sur es invierno, y viceversa, por lo que la respuesta es diametralmente opuesta en cada uno de los casos, aunque igualmente cierta para ambos:

El verano es la estación más larga en el hemisferio norte, por el mismo motivo que el invierno es la estación más larga en el hemisferio sur.

¿A qué se debe, entonces, que no duren lo mismo el verano y el invierno en un mismo hemisferio? La razón se encuentra en la variación en la posición y en la inclinación de la Tierra con respecto al Sol a lo largo del año. En primer lugar, debemos tener en cuenta que la Tierra no realiza un único movimiento, sino que se producen varios movimientos al mismo tiempo.

El movimiento más evidente es el de rotación, responsable de la sucesión de los días y las noches, debido al giro de la Tierra sobre sí misma en torno a un eje imaginario que pasa por sus polos, dando una vuelta completa en un día (denominado día sidéreo, cuya duración es de 23 h 56 min 4 s, ligeramente inferior al día solar de 24 h). El plano perpendicular al eje de rotación terrestre que pasa por su centro de masas se denomina plano ecuatorial o plano del Ecuador.

rotacion-de-la-tierra

También existe un movimiento de traslación alrededor del Sol, que tiene un periodo de 365’24 días (un año sidéreo). De acuerdo con la primera ley de Kepler, la Tierra, como el resto de los planetas, describe una órbita elíptica con el Sol en uno de sus focos:

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La principal consecuencia de este movimiento es que en la trayectoria se pueden definir dos puntos característicos:

  • El afelio, o punto de la órbita más alejado del Sol.
  • El perihelio, o punto de la órbita más próximo al Sol.

La Tierra pasa por el afelio hacia el 4 o 5 de julio, y alcanza el perihelio el 2 o 3 de enero. Como vemos, la mayor o menor lejanía no determina la estación en la que nos encontramos, pues esta es distinta en cada hemisferio. Lo que sí influye es la inclinación de la Tierra en cada tramo de su trayectoria. El movimiento orbital de la Tierra se produce en un plano, conocido como eclíptica, que está desviado un ángulo de 23º 26’14” (conocido como oblicuidad):

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La oblicuidad actual es de 23º26’14” (en 1917 fue exactamente de 23º27′, y disminuye aproximadamente 1” cada dos años)

La existencia de esta oblicuidad hace que el plano ecuatorial y la eclíptica se corten en dos puntos concretos de la órbita que denominamos equinoccios, en los cuales el Sol se encuentra justamente en el mismo plano que el Ecuador terrestre (por lo que los rayos solares inciden perpendicularmente en el Ecuador). Los equinoccios tienen lugar alrededor de los días 21 de marzo y 22 de septiembre, y dan comienzo, en el hemisferio norte, a la primavera y al otoño, respectivamente (en el hemisferio sur, sería a la inversa).Durante los equinoccios, el número de horas de luz coincide con el número de horas de sombra (así que el día y la noche duran lo mismo).

Por otra parte, el plano perpendicular a la línea que une los equinoccios, que pasa por el centro del Sol, corta a la órbita terrestre en otros dos puntos característicos, que denominamos solsticios, y que ocurren en torno al 21 de enero y al 22 de diciembre, respectivamente. El primero da comienzo al verano en el hemisferio norte, ya que el Sol ilumina más directamente esta zona de la Tierra, y alcanza su máxima inclinación respecto al plano del Ecuador. La situación se invierte unos seis meses después, y el verano comienza en el hemisferio sur (y el invierno en el hemisferio norte). En los solsticios, la diferencia entre el número de horas de luz y de oscuridad es máxima (día más largo en el solsticio de verano, o noche más larga en el solsticio de invierno).

Estaciones_del_año

Si en los equinoccios los rayos solares llegan perpendiculares al ecuador, en los solsticios lo hacen a los Trópicos (que están situados a una latitud de 23º26’14”, norte o sur, precisamente por ser ese el ángulo entre el plano ecuatorial y la eclíptica)

La excentricidad de la órbita elíptica, es decir, su desviación con respecto a la trayectoria circular, no es muy grande. En realidad, sólo se desvía un 1’7 %, pero esta pequeña cantidad es suficiente para afectar a la duración de las estaciones, ya que en el punto más alejado (afelio), la fuerza de atracción gravitatoria es menor que en el punto más próximo al Sol (perihelio). Siendo esta fuerza la responsable del movimiento orbital, cuando esta disminuye, la velocidad también lo hace, por lo que:

En el punto de la órbita más alejado del Sol (afelio), la Tierra se mueve a menor velocidad que en el más próximo (perihelio), cuando la velocidad es máxima.

segunda ley de kepler

Según la segunda ley de Kepler, en un mismo intervalo de tiempo, el área barrida durante el movimiento (en color azul) debe ser también la misma, por lo que en los puntos más alejados la velocidad de la Tierra tiene que ser mayor que en los puntos más próximos al Sol. (Como en muchas representaciones, las distancias no se corresponden con la realidad, y la forma elíptica está exagerada)

Esta consecuencia, derivada de la segunda ley de Kepler, nos permite deducir que cuando estamos situados más alejados del Sol, nos movemos más lentamente, y la estación en la que nos encontremos se prolonga unos días, mientras que en la situación contraria, es decir, en la zona más próxima al Sol, ocurre lo contrario, y la estación correspondiente se acorta. En definitiva:

  • El verano es la estación más duradera en el hemisferio norte (algo más de 93 días).
  • El invierno es la estación más breve en el hemisferio norte (89 días).
  • En el hemisferio sur, la estación más larga es el invierno y la más corta, el verano. 
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