Ciencia para todos: ¿Por qué hay estaciones?
POR ALIBNO ARENAS (CATEDRÁTICO UNIVERSITARIO DE FÍSICA)
La Tierra se traslada alrededor del Sol describiendo una órbita ligeramente elíptica y al tiempo gira sobre su eje (Polo Norte, Polo Sur) y da una vuelta completa cada día. Si la trayectoria de la Tierra fuera una circunferencia y el eje se mantuviera perpendicular al plano de la órbita descrita por la Tierra mientras esta se desplaza alrededor del Sol, los rayos solares incidirían perpendicularmente sobre el ecuador terrestre, la duración de los días y las noches no variaría en el año, ambos hemisferios quedarían igualmente iluminados y el Sol saldría y se pondría siempre en el mismo punto. No existirían las estaciones.
Pero la trayectoria de la Tierra alrededor del Sol es una elipse. ¿Qué ocurriría si se conservara la condición de que el eje de rotación de la Tierra permaneciera perpendicular al plano orbital? Pues se mantendría lo dicho, salvo una pequeña variación de la energía que recibe la Tierra debido a la pequeña excentricidad de la elipse: cuanto más cerca esté del Sol, más flujo solar por unidad de área; cuanto más lejos, menos. Y tampoco existirían las estaciones del año. Las estaciones se deben a la inclinación del eje de rotación de la Tierra. Ese eje no es perpendicular al plano de la órbita; está inclinado un ángulo de unos 23,5º.
Si estamos en el hemisferio norte en verano, los rayos de Sol inciden más perpendicularmente, pues el eje de rotación de la Tierra está inclinado hacia el Sol. Cuando los rayos llegan más perpendicularmente, el calor se reparte en una superficie menor y, por tanto, es mayor. Los días son más largos, por lo que la insolación diaria aumenta. A medida que la Tierra avanza hacia el otoño y el invierno, los rayos llegan más oblicuos y la duración del día disminuye; el calor recibido también. Así se originan las estaciones del año.
La inclinación del eje de rotación es también la causa de que en verano veamos el Sol más alto que en invierno. en verano los rayos llegan con una inclinación más próxima a nuestra vertical, mientras que en invierno llegan más inclinados respecto a ella. Esta inclinación explica también los solsticios. En el de junio, verano en el hemisferio norte, los rayos inciden perpendicularmente sobre el paralelo situado a 23,5° al norte del ecuador, Trópico de Cáncer.
Si desde el Polo Norte nos movemos hacia el sur esos 23,5°, llegamos al Círculo Polar Ártico. Entre este paralelo y el Polo Norte, durante el solsticio de junio, el Sol no se pone en todo el día: es el Sol de medianoche. Cuanto más cerca del polo, más días seguidos dura. Seis meses más tarde, en el solsticio de diciembre los rayos solares incidirán perpendicularmente sobre el Trópico de Capricornio. Entonces, en el hemisferio sur comienza el verano y al sur del Círculo Polar Antártico se disfrutará del Sol de medianoche. En el hemisferio norte ocurre lo contrario: la noche polar, con oscuridad completa (no sale el Sol) durante al menos un día.