Horas de Sol no Hemisfério Sul = Hemisfério Norte?

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perguntou 25 Dez, 2015 em Diversos por nhayden69 Stardust (300 pontos)
editado 9 Fev, 2016 por Administrador
Quando é Verão no Hemisfério Sul o número de horas de sol é igual quando é Verão no Hemisfério Norte?
  

3 Respostas

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respondida 26 Dez, 2015 por Filipe Dias Astrónomo Avançado (6,420 pontos)
selecionada 5 Fev, 2016 por Administrador
 
Melhor resposta
"Aproximadamente sim", mas na realidade, não. E dependendo da interpretação da pergunta, pode-se dizer que é mais ou menos!

De um ponto de vista geométrico de uma esfera que dá uma volta precisamente no mesmo tempo sobre si própria (a menos de um ou dois segundos), alguém localizado numa dada latitude no Hemisfério Norte, estaria nas mesmas condições que alguém na latitude simétrica no Hemisfério Sul (a menos de um desfasamento de 6 meses). Por isso, é de esperar que haja o mesmo tempo de sol.
Na prática há dois pormenores que baralham. A terra orbita o Sol, e fá-lo numa órbita não perfeitamente circular. Ao orbitar o Sol aproximando-se ligeiramente por alturas de início de Janeiro (altura do Periélio), ela está a viajar mais rápido em torno do Sol do que quando se afasta mais (no afélio). Como cada volta que a Terra dá sobre ela própria dura sempre "o mesmo" (23h 56m 4.1s mais segundo menos segundo http://oal.ul.pt/hora-legal/tempo-universal-coordenado/), a velocidade a que a Terra orbita o Sol em dado instante influencia o resto da duração do "dia aparente", ou tempo de sol. Estes "dias" ficam mais longos ou curtos, consoante a Terra está mais veloz (próxima) ou lenta (afastada) na sua translação ao Sol.
Por exemplo, se olharmos às datas dos solstícios e equinócios entre 2010 e 2020 (https://en.wikipedia.org/wiki/Season#Mid-latitude_astronomical), descobrimos que as estações duram um número de dias diferente: Entre o Equinócio de Março e Solstício de Junho são próximo de 92,75 dias, entre Junho e Setembro: 93.66 dias, entre Setembro e Dezembro: 89.85 dias, e de Dezembro a Março: 89.99 dias. Assim, o verão do Hemisfério Norte tem maior número de dias (3,67 dias a mais) do que o verão do Hemisfério Sul.
Mas no que toca à duração desses dias, existe uma coisa chamada equação do tempo, que nos dá a diferença entre a hora (média) do relógio e a hora solar observada (https://pt.wikipedia.org/wiki/Equa%C3%A7%C3%A3o_do_tempo). Esta não nos diz directamente a duração do dia, só nos fala da diferença da hora solar verdadeira (a aparente, que é observada) para a hora solar média (que tem sempre a mesma duração em qualquer dia do ano e assim ser simples de construir relógios). Mas cada diferençazinha diária acumular-se-á numa duração diferente.
No final, um dia solar próximo do periélio pode ter uma diferença na ordem dos 8 a 10 minutos a mais em relação ao dia na altura do afélio. Ou seja, para a latitude simétrica, os dias solares do verão do Hemisfério Sul (em menor número) são mais compridos.
Ou seja, cada dia de verão do Hemisfério Sul pode ser mais comprido (poucos minutos em cada dia) que o verão do Hemisfério Norte, mas em horas de sol dentro do período da estação do "verão", o hemisfério Norte ainda "fica a ganhar" por ter mais três dias e meio empacotados nessa estação...

Esta talvez não é uma resposta exaustiva, nem muito precisa, mas creio que ajuda. Digo "não muito precisa" porque não tive em consideração um valor para a latitude. A posição na superfície de uma esfera, afastada do equador, complica o raciocínio de imaginar o caso do eixo de rotação da Terra mais ou menos inclinado por alturas dos afélios e periélios...
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respondida 2 Jan, 2016 por Guilherme de Almeida Super-Nova (24,890 pontos)
editado 16 Jan, 2016 por Guilherme de Almeida

Como complemento, posso acrescentar o seguinte.

Já agora, convém referir que não há acordo internacional sobre a definição e a forma de apresentar a equação do tempo (ET): há quem considere (ou defina)  ET=Tsv-Tsm e quem defina como ET=Tsm-Tsv , onde "Tsm" é o tempo solar médio e "Tsv" é o tempo solar verdadeiro.
Mas não há ambiguidade: a primeira forma dá (para cada data) o tempo solar verdadeiro em função do tempo solar médio e o gráfico começa por subir; a segunda forma dá (para cada data) o tempo solar médio em função do tempo solar verdadeiro e o gráfico começa por descer.
Vejam-se exemplos das duas formas
aqui: https://en.wikipedia.org/wiki/Equation_of_time
e aqui: https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89quation_du_temps
e aqui: http://aa.usno.navy.mil/faq/docs/eqtime.php
e aqui, com animação: https://en.wikipedia.org/wiki/Equation_of_time

A equação do tempo pode ser decomposta em duas, pois há duas contribuições para o seu valor global:
a) a equação do centro (que tem a ver com  a forma elíptica da órbita da Terra);
b) a equação da obliquidade, que tem a ver com a obliquidade da eclíptica (a equação do tempo é a soma algébrica das duas).

A primeira componente tem a ver com o facto de que, na vizinhança do perigeu, a Terra se move-se mais depressa na sua órbita, o que faz com que o Sol pareça mover-se mais rápido sobre a eclíptica (movimento anual), para de oeste; isto atrasa o movimento diurno do Sol verdadeiro. No apogeu sucede o contrário.

A segunda componente, de obliquidade, deve-se ao facto de que, mesmo que a órbita da Terra fosse circular, o movimento aparente (anual) do Sol verdadeiro, apesar de uniforme nesse caso, teria maior velocidade em ascensão recta nas proximidades dos solstícios* (e menor variação em declinação); pelo contrário, na vizinhança dos equinócios**, a componente em declinação teria a velocidade mínima e a componente em ascensão recta teria a velocidade máxima.

*  — Isto acontece porque, nos solstícios,  o movimento aparente anual do Sol é paralelo ao equador celeste; e não anda longe disso em datas próximas das dos solstícios. Assim sendo, a contribuição em declinação assume o menor valor.

** – isto acontece porque, nos equinócios,  o movimento aparente anual do Sol é o mais inclinado possível em relação ao equador celeste; e não anda longe disso em datas próximas das dos equinócios. Nos equinócios, a contribuição em declinação assume o seu maior valor.

Guilherme de Almeida

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respondida 16 Jan, 2016 por Guilherme de Almeida Super-Nova (24,890 pontos)

NOTA COMPLEMENTAR

Se compararmos a duração da parte clara do dia (intervalo de tempo em que o Sol está acima do horizonte) para duas latitudes simétricas, por exemplo 40º N e 40º S, seria de esperar que num dia semelhante (dia equivalente) para os dois hemisférios, por exemplo, 21 de Junho para o hemisfério Norte e 21 de Dezembro para o hemisfério Sul , a duração da parte clara do dia fosse igual (ambas as datas marcam o início do Verão nos hemisférios respectivos).

Se a órbita da Terra fosse circular, a duração seria igual. Mas como a órbita da Terra é elíptica, e o periélio ocorre em Janeiro (a Terra move-se mais rápido), o Verão no hemisfério Sul demora menos do que o Verão no Hemisfério Norte.
Basta contar os dias:
---  de 21  de Dezembro a 21 de Março (Verão Sul), 89,99 dias;
--- de 21 de Junho a 22 de Setembro (Verão Norte), 93,66 dias.

Consideremos um só dia, por exemplo 21 de Junho ou 21 de Dezembro. O Sol anda para trás (para leste) mais depressa, em relação à eclíptica (e em relação às estrelas), durante o Verão do hemisfério Sul (Terra próxima do periélio). Este movimento aparente é no sentido oposto do movimento diurno aparente do Sol, o que faz com que o Sol evolua efectivamente de leste para oeste (na composição destes dois movimentos) mais devagar do que sucederia com a Terra no afélio. Assim, a duração do dia com luz em 21 de Dezembro, no hemisf. Sul, é ligeiramente maior do que a duração do dia com luz a 21 de Junho, no hemisf. Norte.

No dia 21 de Junho,  dia do início do Verão no hemisfério Norte,  a parte clara do dia dura menos do que no dia equivalente (21 de Dezembro) do hemisfério Sul porque a Terra está próxima do afélio e move-se mais devagar. Por isso, o Sol move-se mais devagar na eclíptica, para leste, e o movimento resultante, para oeste, será mais rápido, levando a uma parte clara do dia com duração ligeiramente menor do que no hemisfério Sul.

Guilherme de Almeida

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