En astronomia, l’inici de les estacions (variable d’un any a un altre) esta relacionat amb el grau d’inclinació de l’eix de rotació de la Terra i amb l’angle solar.
Les estacions de l’any en meteorologia i climatologia no coincideixen totalment amb les astronòmiques. En el primer cas, l’entrada a les estacions s’estableix el primer dia del mes i unes tres setmanes abans de la data astronòmica. Es tracta d’un criteri científic, el qual es basa en el cicle de temperatura anual, i que ajuda els científics a analitzar el clima i les tendències meteorològiques.
El grau d’inclinació de l’eix de rotació de la Terra, l’element clau
El grau d’inclinació de l’eix de rotació de la Terra és justament l’origen de les estacions. La Terra gira com una baldufa, però amb l’eix lleugerament inclinat, concretament 23,5 graus al llarg de tot l’any. En el seu gir al voltant del Sol, els raigs solars li cauen més verticals sobre l’hemisferi nord els mesos del nostre estiu, i passa a l’inrevés amb l’hemisferi sud.
Aquesta inclinació fa que la Terra, en el seu viatge anual al voltant del Sol, quedi més o menys exposada als raigs solars al llarg de l’any. Durant l’hivern boreal (el nostre) és l’hemisferi sud el que queda més exposat al Sol (allà és l’estiu). A l’estiu, en canvi, passa justament el contrari: és l’hemisferi nord el que queda més exposat al Sol.
Joan Anton Català, astrònom i divulgador científic, explica que sovint es creu, erròniament, que les estacions de l’any són causa de la distància entre el Sol i la Terra, ja que la Terra dibuixa una el·lipse en el seu gir anual al voltant del Sol, però la veritat és que aquest factor no hi té res a veure.
Equinoccis, solsticis i estacions
El dia que entra la primavera o la tardor (equinocci de primavera o de tardor) és el moment en què els raigs solars arriben directament a l’equador, és a dir, de manera perpendicular en un angle de 90 graus. En aquest moment a Barcelona, que es troba a 41 graus de latitud nord, el Sol es troba a una altura respecte de l’horitzó de 49º ( 90º-41º).
Durant el solstici d’estiu l’hemisferi nord està orientat cap al Sol. Els raigs arriben directament al tròpic de Càncer, situat a 23,5 graus de latitud nord. A aquella latitud (semblant a la de les illes Canàries) en aquell moment el Sol està molt amunt, a una altura de 90 graus. Cal tenir present que els raigs solars, com més perpendiculars, més escalfen. A Barcelona aquell dia el Sol es troba també força alt en l’horitzó, respecte al qual fa un angle de 72 graus.
El solstici d’hivern correspon al moment en què els raigs solars arriben de manera més indirecta a l’hemisferi nord. Llavors és l’hemisferi sud el que hi queda exposat més directament. El dia del solstici d’hivern els raigs del Sol arriben perpendiculars al tròpic de Capricorn (situat a 23,5 graus de latitud sud). Allà aquell dia, per tant, el Sol es troba a una altura de 90 graus respecte de l’horitzó. A Barcelona, en canvi, en aquell moment està molt més baix respecte de l’horitzó: fa un angle de 25 graus.
En definitiva, i per simplificar-ho, podríem dir que les quatre estacions es corresponen amb les successives altures a què va arribant el Sol sobre l’horitzó.
l dia del solstici d’hivern al migdia projectem l’ombra més llarga de tot l’any, i el dia del solstici d’estiu, la més curta. La causa és l’altura en la qual es troba el sol respecte el pla horitzontal.
Per què escalfa tant, el sol, a l’estiu?
A l’estiu els raigs solars arriben de manera força perpendicular a la nostra latitud. Això fa que, tal com passa en el cas d’una llanterna que s’enfoca verticalment cap a la superfície, l’energia quedi concentrada en una superfície molt petita i l’energia per unitat de superfície és, aleshores, relativament gran.
A l’hivern, per contra, la quantitat d’energia per unitat de superfície és molt petita perquè els raigs solars arriben molt més inclinats. Així doncs, la mateixa quantitat d’energia queda repartida en una àrea molt més gran, i escalfa menys. Seria com si enfoquéssim la llanterna cap a la superfície però col·locant-la més avall i de manera inclinada.
