Estación del año
Keywords: Estación del año, Afelio, Ares, Año, Año bisiesto, Calendario gregoriano, Carl Sagan, Eclíptica, Elipse
El año se divide en cuatro estaciones, primavera (entre el equinoccio de primavera y el solsticio de verano), verano (entre el solsticio de verano y el equinoccio de otoño), otoño (entre el equinoccio de otoño y el solsticio de invierno) e invierno (entre el solsticio de invierno y el equinoccio de primavera).
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La causa de las estaciones
350px|right|Cómo funcionan las estaciones del año La sucesión de las estaciones no se debe como podría creerse, al hecho de que en su movimiento elíptico la Tierra se aleja y acerca al Sol, lo cual aunque influye solo causa efectos secundarios. La causa principal es la inclinación del eje de giro del globo terrestre . Este eje se halla siempre orientado en la misma dirección (salvo fenómeno de la ‘’’precesión’’’) y por tanto los hemisferios boreal y austral son desigualmente iluminadas por el sol. Cada 6 meses la situación se invierte. Si el eje de la Tierra no estuviese inclinado respecto a la Eclíptica , el Sol se hallaría todo el año sobre el ecuador; culminaría todos los días del año a la misma altura sobre el horizonte, que seria igual a la misma latitud N y S, y tanto menor cuanto mayor fuese la latitud h=90-lat . En suma no habría estaciones.
Movimiento anual
- Ver: Movimiento anual
En realidad el plano de la eclíptica en el cual se mueve aparentemente el sol forma un ángulo de 23°26' con el plano del ecuador. Por consiguiente este astro solo puede hallarse en el cenit de un observador ecuatorial cuando pasa por la intersección de ambos planos, línea de los equinoccios, lo cual ocurre 20, 21 de Marzo cuando el Sol pasa del hemisferio sur al norte, y el 22, 23 Septiembre cuando pasa del norte al sur. Entre esos dos momentos, el ida 22, 23 de Junio el Sol alcanza en el hemisferio boreal su máxima declinación (distancia angular al ecuador) lo cual ocurrirá para el hemisferio sur el 21, 22 diciembre. El día que el Sol cruza el ecuador, el movimiento de rotación de la Tierra le hace describir aparentemente una trayectoria ecuatorial, estando 12h por arriba del horizonte y 12 por debajo en cualquier latitud . Si es Marzo a partir de esa fecha el sol culmina mas alto en los lugares del h. norte y cada vez mas bajo sobre el hemisferio sur . Los días se alargan en el norte y acortan en el sur . Por si fuese poco los rayos solares caen cada vez mas perpendiculares en el norte y mas rasantes en el sur . La consecuencia de este proceso es un calentamiento primaveral del norte y un enfriamiento otoñal del sur lo cual prosigue hasta el 22 de junio. En esta fecha el Sol pasa por el solsticio de verano y se inicia en el Norte ese estación mientras en el Sur comienza el invierno.
El sol ese día alcanza en el hemisferio norte su máxima altura sobre el horizonte alcanzando al mediodía el cenit en el Trópico de Cáncer , es decir el paralelo 23°27'N. Todas las regiones situadas a latitud mayor que 66°33'N (correspondientes al circulo polar Ártico) reciben permanentemente la luz del Sol. En el resto del hemisferio los días son los mas largos y las noches las mas cortas. En el hemisferio austral por el contrario la situación es totalmente la contraria , es invierno , los días cortos y las noches largas ,en el círculo polar Antártico es noche permanente.
A partir de esa fecha , la declinación solar disminuye y en consecuencia el sol culmina cada vez a menor altura en el Norte y a mayor altura en el Sur. El 22, 23 de Septiembre el sol vuelve a estar en el Ecuador y los días y las noches duran igual en los dos hemisferios. Las temperaturas en el norte han ido bajando y subiendo en el sur. Al llegar el 21 de Diciembre entra el invierno en el hemisferio boreal y el verano en el austral produciéndose la situación inversa a la del 21 de junio. Por último se llega al 21 marzo donde comienza de nuevo el ciclo anual. Este ciclo presenta ciertas irregularidades inherentes a la órbita terrestre que es una elipse con el sol ocupando uno de los focos.
Duración de las estaciones
Actualmente la línea de los solsticios forma con el eje mayor de la elipse un ángulo de 10°, la línea de los solsticios y la de los equinoccios dividen a la elipse en 4 zonas, correspondientes a las estaciones. Por la 2° ley de Kepler la velocidad areolar de la Tierra en su giro alrededor del sol es constante luego áreas mas grandes significa que las correspondientes estaciones tienen mayor duración. Esta es la causa de que las estaciones tengan duración diferente:
| PRIMAVERA Boreal= OTOÑO Austral | 92 Días 20 Horas |
| VERANO Boreal= INVIERNO Austral | 93 Días 15 Horas |
| OTOÑO BOREAL= PRIMAVERA Austral | 89 Días 19 Horas |
| INVIERNO Boreal= VERANO Austral | 89 Días 0 Horas |
Por consiguiente el hemisferio boreal se beneficia de una mayor duración de la insolación en primavera y verano. Este fenómeno se encuentra parcialmente compensado por el hecho de que la Tierra alcanza su máximo acercamiento al sol el 3 o 4 Enero cuando el hemisferio sur es verano . En definitiva el hemisferio norte recibe un 7% de insolación mas que el sur gozando aunque en escasa proporción de inviernos menos fríos y veranos menos calurosos que el Sur. La situación esta también compensada por otro hecho no astronómico , los mares mas abundantes en el Sur que en el Norte acumulan calorías durante el verano y las ceden durante el invierno por intermedio de la atmósfera, gracias a ellos los inviernos son menos crudos y los veranos menos tórridos.
Comienzo de las estaciones
Las estaciones varían su inicio porque el añocivil dura 365 o 366 días mientras el año astronómico o trópico dura 365,2422 días.
Como el año bisiesto dura más que el astronómico, después de un año bisiesto las estaciones empiezan más pronto. Luego con cada año normal las estaciones retrasan su inicio unas 6 horas, de modo que en los tres años normales retrasan su inicio 18 horas, hasta que un nuevo año bisiesto devuelve su inicio casi al momento de empezar el ciclo.
Se calcula el comienzo de las estaciones usando las siguientes fórmulas:
Equinoccio primavera del año Y: JD = 1721139,2855 +365,2421376*Y +0,067919*(Y/1000)2</sub>-0,0027879*(Y/1000)3</sub>
Solsticio de verano del año Y: JD =1721233,2486 +365,2417284*Y -0,053018*(Y/1000)2</sub>+0,009332*(Y/1000)3</sub>
Equinoccio otoño del año Y: JD =1721325,6978 +365,2425055*Y -0,126689*(Y/1000)2</sub>+0,0019401*(Y/1000)3</sub>
Solsticio de invierno del año Y: JD =1721414,392 +365,2428898*Y -0,010965*(Y/1000)2</sub>-0,0084885*(Y/1000)3</sub>
Luego hay que convertir la fecha juliana al calendario gregoriano. Restando las fechas julianas se obtiene la duración de las estaciones, excepción hecha de la duración del invierno; para obtener esta última se suma la cantidad aproximada de la duración del año trópico 365,2422 al comienzo de la Primavera del año Y obteniendo la del año Y+1 y se resta del comienzo del invierno.
Las estaciones en Marte
Al igual que en la Tierra, el ecuador marciano está inclinado respecto al plano de la órbita un ángulo de 25º,19. Ambos planos se cortan señalando una dirección que se llama punto Aries (Vernal) en la Tierra o punto Vernal de Marte cuando la órbita corta ascendentemente el ecuador del planeta. Ambos puntos se toman como origen de las longitudes solares (aerocéntricas, en honor al dios Ares). Las medidas sobre la órbita o de las Ascensiones Rectas As medidas sobre el Ecuador. La primavera comienza en el hemisferio Norte en el equinoccio de primavera cuando el Sol atraviesa el punto Vernal pasando del hemisferio Sur al Norte (Ls=0 y creciendo). En el caso de Marte esto tiene también un sentido climático. Los días y las noches duran igual y comienza la primavera en el hemisferio Norte. Esta dura hasta que LS=90º solsticio de verano en que el día tiene una duración máxima en el hemisferio Norte y mínima en el Sur.
Análogamente, Ls = 90°, 180°, y 270° indican para el hemisferio Norte el solsticio de verano, equinoccio otoñal, y el solsticio invernal, respectivamente mientras que en el hemisferio Sur es al revés. Por ser la duración del año marciano aproximadamente doble que el terrestre también lo es la duración de las estaciones.
La diferencia entre sus duraciones es mayor porque la excentricidad de la órbita marciana es mucho mayor que la terrestre. He aquí la duración de las cuatro estaciones en Marte:
| ESTACIÓN | DURACIÓN EN MARTE | DURACIÓN TIERRA | ||
| hemisferio boreal | hemisferio austral | Soles | Días | Días |
| primavera | otoño | 194 | 199 | 92,9 |
| verano | invierno | 178 | 183 | 93,6 |
| otoño | primavera | 143 | 147 | 89,7 |
| invierno | verano | 154 | 158 | 89,1 |
La comparación con las estaciones terrestres muestra que, así como la duración de éstas difiere a lo sumo en 4,5 días, en Marte, debido a la gran excentricidad de la órbita, la diferencia llega a ser primeramente de 51 soles.
Actualmente el hemisferio Norte goza de un clima más benigno que el hemisferio Sur. La razón es evidente: el hemisferio Norte tiene otoños (143 días) e inviernos (154 días) cortos y además cuando el Sol está en el perihelio lo cual dada la excentricidad de la órbita del planeta, hace que sean más benignos. Además la primavera (194 días) y el verano (178 días) son largos, pero estando el Sol en el afelio son más fríos que los del hemisferio Sur. Para el hemisferio Sur la situación es la inversa. Hay pues una compensación parcial entre ambos hemisferios debido a que las estaciones de menos duración tienen lugar estando el planeta en el perihelio y entonces recibe del Sol más luz y calor. Debido a la retrogradación del punto Vernal y al avance del perihelio, la situación se va decantando cada vez más.
En 2.940 años terrestres el perihelio se alineará al solsticio de invierno. Carl Sagan propuso en 1971, para conciliar la evidente erosión hídrica con la actual escasez de vapor de agua, la teoría del "largo invierno". Con la alineación del perihelio al solsticio de invierno, tendremos para el hemisferio Norte, cortos inviernos y muy benignos (por su proximidad al perihelio) y largos veranos. Al revés en el hemisferio Sur. Ello provocaría que el extenso y grueso casquete polar Norte, sea transferido a través de la atmósfera, al casquete polar Sur. En la operación, la mayor parte de los hielos de agua y CO2 se encontrarían en forma de vapor en la atmósfera, produciendo un efecto invernadero. Se elevaría la temperatura superficial, aumentaría la presión y durante unos pocos miles de años se interrumpiría el "largo invierno" para dar lugar a una "corta primavera". Al cabo de 27.850 años la situación se invertiría.
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