Casos

Para comprender mejor de qué forma la órbita elíptica y la inclinación del eje de la Tierra afectan el recurso solar en distintos lugares de la Tierra, a continuación se compararán un par de casos hipotéticos con el caso real.

Caso 1:

Vamos a suponer que el eje de inclinación de la Tierra es vertical al plano de translación y la traslación se realiza en una órbita circular en cuyo centro se encuentra el sol.

Figura 8. Representación gráfica del caso 1.

Al ser la distancia entre la Tierra y el Sol constante no hay cambios en la irradiancia que llega a la Tierra. A su vez, en un mismo lugar siempre habrá el mismo comportamiento solar y la altura solar no variará de un día a otro. Por tanto, tampoco habrá estaciones y los días durarán lo mismo que las noches en todo el mundo: 12 horas.

Caso 2:

El eje de rotación de la Tierra sigue siendo vertical y la órbita de traslación es elíptica, en cuyo centro se encuentra el Sol.

Figura 9. Representación Caso 2.

La distancia entre la Tierra y el Sol varía por lo que hay épocas en las que llega más irradiancia sobre la superficie terrestre que en otras. Esto marca la existencia de dos “estaciones” en todo el mundo: Invierno y Verano. Los días tienen la misma duración que las noches, 12 horas y no hay diferencias entre el hemisferio norte y el sur.

Caso 3 (Caso real):

La órbita de traslación es elíptica;   el Sol se encuentra en uno de los focos y el eje de rotación de la Tierra está inclinado 23,5º. Este caso refleja los movimientos reales de la Tierra.

 

Figura 10. Representación Caso 3.

En este caso aparecen 4 estaciones y los días no tienen la misma duración en el hemisferio norte ni en el hemisferio sur. Existe un día al año que es más largo que los otros y, equivalentemente, hay otro día que es más corto que los otros. A estos días se les denomina solsticios. A los días que tienen igual cantidad de horas que sus noches se les llama equinoccio.

Hemisferio Norte:
•     Solsticio de verano (21 Junio): día más largo (noche más corta)
•     Solsticio de invierno (21 de Diciembre): día más corto (noche más larga)
•     Equinoccio de primavera (21 de Marzo): día = noche
•     Equinoccio de otoño (21 de Septiembre): día = noche
 

Hemisferio Sur:
•     Solsticio de verano (21 de Diciembre): día más largo
•     Solsticio de invierno (21 de Junio): día más corto
•     Equinoccio de primavera (21 de Marzo): día = noche
•     Equinoccio de otoño (21 de Septiembre): día = noche

Así pues, las estaciones no las marca la proximidad entre la Tierra y el Sol, sino la inclinación del eje de la Tierra, que se mantiene fijo durante la traslación. Esto hace que los rayos del Sol incidan más perpendicularmente unos periodos del año que otros sobre un mismo punto.

Figura 11. Incidencia de los rayos solares en verano e invierno.

Como se ha observado, este hecho hace también que el día y la noche duren distinto número de horas. El motivo puede observarse en el siguiente esquema:

 

Es importante mencionar cuáles son los días significativos que marcan los puntos de máximo y mínimo alejamiento de la Tierra respecto al Sol (no confundir con Solsticios y Equinoccios).

• 4 Julio, Apogeo, se denomina así al día en el cual la distancia entre el Sol y la Tierra es máxima, siendo su valor 1,017 AU.
• 3 Enero, Perigeo, se denomina así al día en el cual la distancia entre el Sol y la Tierra es mínima, siendo su valor 0,983 AU.
• 4 Abril y 5 Octubre, en esos días el valor de la distancia entre el Sol y la Tierra es igual al valor medio anual, 1 AU.

En la Figura 12 aparece la trayectoria de la Tierra en su movimiento de traslación alrededor del Sol. Se observa dónde se dan los días de máximo y mínimo alejamiento de la Tierra respecto al Sol:

 

Figura 12. Trayectoria de la Tierra alrededor del Sol

 De esta forma, el verano del hemisferio sur es más cálido que el verano del hemisferio norte, porque el verano en el hemisferio sur sucede cuando la Tierra está más cerca del Sol.

La Figura 13 representa la variación en los valores de la irradiancia (en una superficie perpendicular a la incidencia de los rayos solares y fuera de la atmósfera) y de la distancia Tierra-Sol a lo largo del año en un sitio ubicado en el hemisferio Norte.

 

Figura 13. Variación de la Irradiancia y de la distancia Tierra-Sol a lo largo del año