Os movimentos do Sol no céu

Entenda os movimentos que o Sol realiza ao longo do dia e do ano, a relação com os pontos de nascer e ocaso, e as estações do ano.

Você certamente já observou o movimento que o Sol faz no céu ao longo de um dia, mas talvez não tenha percebido que ele percorre uma trajetória diferente a cada dia do ano. É também muito comum ouvir que o Sol nasce no ponto cardeal leste e se põe no ponto cardeal oeste, enquanto que na verdade isso só ocorre duas vezes por ano. Você sabia disso?! Continue lendo o texto e você irá se surpreender!

O movimento diário (ou diurno) do Sol

O Sol apresenta dois movimentos aparentes no céu que nós podemos observar. O primeiro deles ocorre em uma escala de tempo de um dia e recebe o nome de movimento aparente diário (ou diurno) do Sol. Ao longo de um dia observamos que o Sol nasce no lado leste do horizonte pela manhã e se movimenta de modo a se afastar do horizonte até atingir uma altura máxima do horizonte. Em seguida ele inicia um movimento contrário se aproximando do horizonte até ele se por no lado oeste pelo fim da tarde.

A figura ilustra o movimento aparente do Sol ao longo de um dia visto por um observador no hemisfério sul da Terra. Note que desenhamos o Sol nascendo no lado leste (mas não exatemente em cima do ponto cardeal leste) e se pondo no lado oeste (mas não exatamente em cima do ponto cardeal oeste). Os pontos cardeais norte (N), leste (L), sul (S) e oeste (O) estão indicados na figura assim como o zênite (Z) do observador e o pólo vísivel (PS).

O movimento anual do Sol

O segundo movimento do Sol que observamos no céu ocorre numa escala de tempo de um ano. Faça o seguinte exercício: observe o nascer e ocaso do Sol ao longo do ano e procure marcar os pontos (e o instante) em que o Sol nasce e se põe no horizonte em cada dia usando algum objeto (ou uma marcação) de referência na sua janela.

Após repetir esse exercício todos os dias você irá constatar algumas coisas importantes:

1) o Sol não nasce e se põe no mesmo ponto todo dia,

2) o instante (ou seja, a hora) do nascer e ocaso do Sol varia ao longo do ano, e

3) a altura máxima que o Sol atinge no céu varia a cada dia.

Assim, você poderá notar que o Sol só nasce no ponto cardeal leste e se põe no ponto cardeal oeste dois dias no ano. Os pontos de nascer e ocaso nos demais dias do ano oscilam entre os pontos cardeais leste e oeste para o norte ou para o sul dependendo da época do ano. Além disso, com a ajuda de um relógio você irá perceber que o Sol se atrasa cerca de 4 minutos por dia com relação às outras estrelas que estão no céu.

Isto é, a cada dia o Sol nasce cerca de 4 minutos mais atrasado com relação a uma estrela que tomamos de referência no céu! Isso explica como a configuração do céu noturno vai se alterando ao longo do ano com o passar dos dias. Por exemplo, uma estrela que em certo dia do ano está mais próxima do horizonte no instante de ocaso do Sol, estará mais alta no céu depois de algumas semanas mesmo se você observá-la na mesma hora do dia.

Qual é a razão disso?

Vamos agora definir alguns conceitos que nos permitam explicar nossas observações do Sol. O plano perpendicular ao eixo de rotação da Terra define a linha do equador na esfera celeste. A trajetória anual aparente do Sol no céu com relação às estrelas recebe o nome de eclíptica. Esse movimento anual aparente do Sol resulta do movimento de translação da Terra ao redor do Sol. Note que aqui estamos descrevendo essa observação com relação a um observador geocêntrico. A eclíptica está inclinada em 23,5° com relação ao equador e é justamente esta inclinação que causa as estações do ano.

Esta inclinação explica também o comportamento do Sol que observamos ao longo do ano. A componente de movimento anual do Sol ao longo do equador explica o atraso de cerca de 4min com relação às outras estrelas. Esse atraso ocorre porque o Sol se movimenta na eclíptica no sentido contrário ao da rotação da esfera celeste. E a componente do movimento do Sol que é perpendicular ao plano do equador explica a variação que observamos na altura máxima que o Sol atinge em cada dia do ano. O deslocamento dos pontos de nascer e ocaso do Sol na direção norte ou sul ao longo do ano também pode ser explicado por essa componente do movimento do Sol, pois em determinados dias do ano o Sol está se aproximando ou se afastando do equador celeste.

A figura ilustra o movimento anual aparente do Sol ao longo da eclíptica (a seta verde indica a direção do movimento do Sol). Note que a eclíptica está inclinada em 23.5 ° em relação ao equador celeste (o plano que define a linha do equador celeste é perpendicular ao eixo de rotação da Terra). O pólo norte celeste (PN) e o pólo norte da eclíptica (PNE) estão indicados na figura.

Qual é a relação do movimento anual do Sol com as estações do ano?

A intersecção da eclíptica com o equador celeste define dois pontos diametralmente opostos (veja a figura acima): o ponto de Áries (ou ponto Vernal) definido pela passagem do Sol pelo equador no sentido do hemisfério sul para o norte, e o ponto Libra que marca a passagem do Sol pelo equador no sentido do hemisfério norte para o sul. O Sol se encontra no ponto de Áries por volta do dia 21 de março marcando o equinócio de primavera do hemisfério norte e o equinócio de outono no hemisfério sul. Esta data define o início da primavera do hemisfério norte e o início do outono do hemisfério sul.

Por outro lado, quando o Sol estiver no ponto de Libra diametralmente oposto ao ponto de Áries, ou seja, por volta do dia 22 de setembro teremos a situação inversa: equinócio de outono no hemisfério norte e equinócio de primavera no hemisfério sul. Neste dia tem início o outono no hemisfério norte e a primavera no hemisfério sul.

Nas datas de equinócio o Sol nasce no ponto cardeal leste e se põe no ponto cardeal oeste. Note que isso só acontece em dois dias do ano. Nesses dois dias (início da primavera e início do outuno) o dia claro e a noite têm a mesma duração (12h). Lembre que a palavra equinócio deriva do latim e significa “noites iguais” sinalizando o momento em que o dia claro e a noite têm a mesma duração.

Cerca de três meses após a passagem do Sol pelo ponto de Áries, ou seja, por volta do dia 21 de junho o Sol estará afastado ao máximo ao norte do equador. Neste dia observamos o Sol nascendo o mais ao norte possível do ponto cardeal leste e se pondo o mais ao norte possível do ponto cardeal oeste. Temos o solstício de verão no hemisfério norte e solstício de inverno no hemisfério sul. Esta data marca o início do verão no hemisfério norte e o início do inverno no hemisfério sul.

Cerca de nove meses após a passagem do Sol pelo ponto de Áries, ou seja, por volta do dia 21 de dezembro a situação se inverte, pois o Sol estará afastado ao máximo ao sul do equador. Neste dia ocorre o solstício de inverno no hemisfério norte e o solstício de verão no hemisfério sul. Observamos o Sol nascendo o mais ao sul possível do ponto cardeal leste e se pondo o mais ao sul possível do ponto cardeal oeste. Esta data marca o início do inverno no hemisfério norte e o início do verão no hemisfério sul.

E como vocês já podem imaginar este ciclo tem duração de um ano e é neste intervalo de tempo que nós observamos a alternância das estações do ano! Um abraço e até a próxima.