As Estações, o Equinócio e os Solstícios
Existem apenas duas épocas do ano em que o eixo da Terra não está inclinado nem para o sol nem para longe dele, resultando numa “quase” igual quantidade de luz do dia e escuridão em todas as latitudes. A palavra equinócio é derivada de duas palavras latinas – aequus (igual) e nox (noite). No equador, o sol está diretamente sobre o meio-dia nestes dois equinócios. As “quase” horas iguais de dia e de noite são devidas à refração da luz solar ou a uma flexão dos raios de luz que faz com que o sol apareça acima do horizonte, quando a posição real do sol está abaixo do horizonte. Além disso, os dias tornam-se um pouco mais longos nas latitudes mais elevadas (aquelas a uma distância do equador) porque o sol leva mais tempo para se levantar e pôr-se. Portanto, no equinócio e durante vários dias antes e depois do equinócio, a duração do dia varia de cerca de 12 horas e seis minutos e meio no equador, a 12 horas e 8 minutos a 30 graus de latitude, a 12 horas e 16 minutos a 60 graus de latitude.
Os Solstícios (Verão & Inverno)
O solstício de Verão ocorre no momento em que a inclinação da terra em direcção ao Sol está no máximo. Portanto, no dia do solstício de verão, o sol aparece na sua maior elevação com uma posição do meio-dia que muda muito pouco durante vários dias antes e depois do solstício de verão. O solstício de verão ocorre quando o sol está diretamente sobre o Trópico de Câncer, que está localizado a 23,5° de latitude Norte, e passa pelo México, Bahamas, Egito, Arábia Saudita, Índia e sul da China. Para cada lugar ao norte do Trópico de Câncer, o sol está no seu ponto mais alto no céu e este é o dia mais longo do ano.
O solstício de inverno marca o dia mais curto e a noite mais longa do ano. No Hemisfério Norte, ele ocorre quando o sol está diretamente sobre o Trópico de Capricórnio, que está localizado a 23,5° ao sul do equador e passa pela Austrália, Chile, sul do Brasil e norte da África do Sul.
Para uma lista completa das datas dos solstícios de inverno e verão e equinócios de primavera e outono até 2025, confira este site do Observatório Naval dos Estados Unidos. Um link de texto alternativo é encontrado aqui.
The Seasons
Todos sabemos que a Terra faz uma revolução completa em torno do Sol uma vez a cada 365 dias, seguindo uma órbita que é elíptica em forma. Isto significa que a distância entre a Terra e o Sol, que é em média de 93 milhões de milhas, varia ao longo do ano. Durante a primeira semana de Janeiro, a Terra está cerca de 1,6 milhões de milhas mais próxima do Sol. Isto é referido como o periélio. O apélio, ou o ponto em que a Terra está cerca de 1,6 milhões de milhas mais distante do Sol, ocorre durante a primeira semana de julho. Este fato pode parecer contrário ao que sabemos sobre as estações no hemisfério norte, mas na verdade a diferença não é significativa em termos de clima e NÃO é a razão pela qual temos estações. As estações são causadas pelo facto da Terra estar inclinada no seu eixo em 23,5°. A orientação da inclinação em relação ao espaço não muda durante o ano; assim, o Hemisfério Norte é inclinado para o sol em junho e para longe do sol em dezembro, como ilustrado no gráfico abaixo.
A Relação entre Duração do Dia e Temperatura
Existe um atraso entre o dia mais longo do ano e as temperaturas médias mais quentes para a maioria dos locais de latitude média e alta.
No norte de OH/Northwest PA, a temperatura máxima diária ocorre quase 3 semanas mais tarde, em meados de Julho. Assim como a parte mais quente do dia geralmente ocorre várias horas depois do meio-dia, quando o sol está mais alto no céu, também a parte mais quente do verão retarda o solstício de verão. Este atraso deve-se ao tempo necessário para o aquecimento do solo e da água. As temperaturas médias continuam a subir até o sol cair mais baixo no céu. Embora o efeito seja evidente em um gráfico de temperatura diária, ele é mais prontamente visível ao observar as mudanças na temperatura média mensal. Em Cleveland, julho é em média 3,3°F mais alto do que junho, com agosto também mais quente do que junho em 2,8°F, embora a duração dos dias em agosto seja consideravelmente menor do que a duração dos dias em junho.