Ciclo Anual del Sol Estaciones.

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1 Ciclo Anual del Sol Estaciones

2 ¡ Bienvenidos ! Mi nombre es Virginia Spica. Soy astrónoma y voy a enseñarte sobre el fenómeno de las estaciones. Habrás notado que en el transcurso del año, van cambiando las temperaturas y las duraciones de los días y noches. Notaste también que la naturaleza reacciona a esos cambios: las plantas florecen, fructifican, o al revés pierden las hojas, los animales hibernan o entran en celo. Hasta tú experimentas cambios: cambias de vestimenta, de comidas, realizas otras actividades, vas a la playa ... Eso se debe a que la Tierra posee un “ciclo de estaciones”. Podríamos definir una “estación” como un período del año con características propias y definidas en cuanto a iluminación solar y temperatura, que transcurre entre un equinoccio y un solsticio. Pero ¿qué significan estas palabras? Bien, lo iremos descubriendo a medida que avancemos en el tema.

3 El Cielo de Montevideo según la época.
Pegaso Comencemos con el hecho de que la Tierra describe una órbita alrededor del Sol cuyo plano es propiamente el “plano de la eclíptica”. Tarda un año en completarla. El cielo que vemos, no es el mismo todo el año según nos demuestra el dibujo. Para cualquier posición de la Tierra, el Sol no nos deja ver las constelaciones que están detrás de él. Cielo de Primavera Orión Escorpión Cielo de Invierno Cielo de Verano Así, cada estación llega acompañada de las suyas que la identifican. El hombre antiguo utilizó este método para predecir el comienzo de las épocas y así fijar sus tareas agrícolas. Cielo de Otoño El Cielo de Montevideo según la época. León

4 ¿ Por qué la Tierra tiene estaciones ?
23,5º Plano de la eclíptica Todos los planetas del Sistema Solar, orbitan en torno al Sol y solo Marte y la Tierra tienen estaciones (y la causa es la misma) . Este fenómeno es de origen astronómico y no geográfico y se debe a la inclinación que tiene el eje de la Tierra respecto a la perpendicular al plano de la eclíptica. Dicho ángulo es de 23,5º.Así los rayos del Sol no inciden de la misma manera en un hemisferio que en otro y por eso las estaciones a cada lado del ecuador son opuestas, siendo verano en aquel hemisferio que se proyecta hacia el Sol. verano invierno

5 ¿ Por qué la Tierra tiene estaciones ?
Plano de la eclíptica 23,5º 6 meses después, la Tierra se encuentra del otro lado de su órbita, y como su eje mantiene un paralelismo de posiciones, la situación de los hemisferios se invierte respecto al Sol y cambian las estaciones. Entre inviernos y veranos, se producen estaciones de transición: el otoño y la primavera. invierno verano

6 Causas físicas que modifican las temperaturas
-La absorción de energía de una superficie expuesta al Sol, será mayor cuanto más perpendiculares incidan los rayos, es decir cuanto menor sea el ángulo de inclinación (i). Así la absorción será máxima si el Sol está en el Cenit (Z) (h = 90º) y nula si se encuentra en el horizonte (h = 0º). Es que la energía cuando incide en forma oblicua, tiende a rebotar sobre la superficie. -A mayor inclinación (i), más largo será el recorrido de los rayos del Sol dentro de la atmósfera terrestre, y por tanto mayor será la absorción de energía que ésta produce. -La cantidad de energía absorbida dependerá también del tiempo de exposición, lo que está relacionado a la duración de días y noches. i h i = 90º - h Absorción máxima Absorción nula Absorción media Conclusiones: -días largos y Sol próximo al Cenit (Z): temperatura en aumento. -días cortos y Sol con poca altura: temperatura en descenso.

7 Cambios en el recorrido aparente del Sol
23 set (Sol en el ecuador) Dec = 0º 21 junio (Sol en el trópico de Cáncer) Dec=23,5ºN ecuador eclíptica 21 diciembre (Sol en el trópico de Capricornio) Dec=23,5ºS 21 marzo (Sol en el ecuador) Dec = 0º Pero el Observador en la Tierra, no aprecia esta traslación, sino que supone al Sol recorriendo la “eclíptica” y cambiando de hemisferio cada 6 meses desplazándose desde el ecuador hacia los polos. Pero solo se apartará 23,5º a cada lado (declinación máxima), siendo éstos los recorridos límites llamados “trópicos”, que quiere decir “vuelta”. Recordemos que: Declinación: es la cantidad de grados que un astro se encuentra respecto al ecuador. Esta coordenada es en el cielo, lo que la latitud es en la Tierra. Su valor varía de 90º Norte (Polo Celeste Norte) a 90º Sur (Polo Celeste Sur), correspondiendo el 0º al ecuador.

8 Representación de la eclíptica en un plano
DEC cielo del sur j 23,5º N g d g 0º ecuador a 23,5º S cielo del norte 21 mar jun set dic mar Aries Cáncer Libra Capricornio Aries Al no ser uniforme la velocidad de traslación de la Tierra, tampoco lo será el desplazamiento del Sol en el zodíaco cuyo valor promedio es de 1º por día. Los puntos notables de la eclíptica son: los que interceptan al ecuador: Aries y Libra y los más lejanos a éste: Cáncer al Norte y Capricornio al Sur.

9 Posiciones del Sol relativas al observador
N S Anui Zaima Alma Sonia Magdalena Alaska La Habana Quito S.Pablo Montevideo latitudes: ºN ,5º N º ,5º S ºS T. Cáncer ecuador T. Capr. He aquí 5 chicas que viven en distintas latitudes. ¿Qué cambios experimentará para cada una de ellas la posición del Sol. Consideraremos la situación del astro a mediodía para las 4 fechas claves de su recorrido anual.

10 Sol recorre el ecuador (Dec = 0º)
N S latitudes: ºN ,5ºN º ,5ºS ºS Anui Zaima Alma Sonia Magdalena 21 de marzo y 23 de setiembre Sol recorre el ecuador (Dec = 0º) Alma ……………….ve el Sol en el Cenit ( h = 90º) Anui y Zaima …… ven el Sol hacia el Sur Sonia y Magdalena……….. “ “ “ “ “ Norte ecuador

11 Sol recorre el Trópico de Cáncer (Dec = 23,5º N)
N S latitudes: ºN ,5ºN º ,5ºS ºS Anui Zaima Alma Sonia Magdalena 21 de junio Sol recorre el Trópico de Cáncer (Dec = 23,5º N) Zaima ……………………...ve el Sol en el Cenit ( h = 90º) Anui ………………… ve el Sol hacia el Sur Sonia, Alma y Magdalena……………ven el Sol hacia el Norte Trópico de Cáncer

12 Sol recorre el Trópico de Capricornio (Dec = 23,5º N)
N S latitudes: ºN ,5ºN º ,5ºS ºS Anui Zaima Alma Sonia Magdalena 21 de diciembre Sol recorre el Trópico de Capricornio (Dec = 23,5º N) Sonia ………………...ve al Sol en el Cenit ( h = 90º) Anui, Zaima y Alma………….ven el Sol hacia el Sur Magdalena…………………...ve el Sol hacia el Norte Trópico de Capricornio

13 Conclusiones: -El Sol se ubica en el Cenit (Z) o sea que alcanza los 90º de altura, cuando su declinación (DEC) es igual a la latitud ( j ) del observador. N S latitudes: ºN ,5ºN º ,5ºS ºS Anui Zaima Alma Sonia Magdalena -Ni Magdalena ni Anui, han podido observar al Sol en su Cenit (h = 90º), eso se debe a que están ubicadas fuera de la zona tropical. -Alma lo vio tanto hacia el Norte como hacia el Sur y 2 veces en su Cenit. -Zaima lo vio hacia el Sur y 1 vez en su Cenit. -Sonia lo vio hacia el Norte y 1 vez en su Cenit. -Anui lo vio todo el año hacia el Sur. -Magdalena lo vio todo el año hacia el Norte.

14 Análisis del ciclo de estaciones para Montevideo
Latitud = 35º Sur El siguiente análisis implica conocer las variaciones anuales de: -la altura del Sol (h) que determinará la inclinación de sus rayos. Se toma como referencia el instante del mediodía. -la duración de los días y las noches según el círculo que el Sol recorre. -los puntos de salida y puesta del Sol y asociada a estos, la variación de Amplitud. Los cambios anteriores son consecuencia de la variación del Sol que lo sitúa 6 meses en un hemisferio y 6 meses en el otro. Los valores anteriores serán referido solo a Montevideo y para las 4 fechas extremas en el movimiento anual del Sol que corresponden al comienzo de las 4 estaciones: otoño invierno primavera verano 1er día : 21 marzo junio setiembre diciembre

15 Altura (h) del Sol a mediodía
Ruta ecuatorial del Sol: comienzo del otoño o de la primavera (21 marzo y 23 set) Z N S h = 55º N S Z E W PCS PCN Q Q’ 12 hs Altura (h) del Sol a mediodía Por ser la noche de igual duración que el día, estas fechas se las conoce como “equinoccios”. Z’ Ecuador 21 mar y 23 set

16 Ruta tropical de Cáncer: comienzo del invierno (21 de junio)
N S h = 31,5º N S Z E W PCS PCN Q Q’ 10 hs 14 hs Altura (h) del Sol a mediodía La temperatura baja como consecuencia de la mucha inclinación de los rayos del Sol y la escasa duración del día de luz. Es el día más corto del año y se lo llama “solsticio de invierno”. Z’ Trópico de Cáncer 21 junio

17 Ruta tropical de Capricornio: comienzo del verano (21 de diciembre)
N S h = 78,5º N S Z E W PCS PCN Q Q’ 14hs 10hs Altura (h) del Sol a mediodía La mucha duración del día y la poca inclinación de los rayos solares, hacen subir la temperatura. Es el día más largo del año: el “solsticio de verano”. Trópico de Capricornio 21 dic Z’ La palabra “solsticio”, significa “Sol quieto” debido a que al repetirse los valores de altura a mediodía, el Sol parece que no se movió en la eclíptica.

18 Gráfica de duración de los días
Duración días Gráfica de duración de los días j 14 hs g d g 12 hs a 10 hs otoño invierno primavera verano 21 mar jun set dic mar

19 Gráfica de variación de la Amplitud del Sol
j 29º S g d g 0º a 29º N otoño invierno primavera verano 21 mar jun set dic mar

20 Gráfica de alturas del Sol a mediodía
h mediodía Gráfica de alturas del Sol a mediodía j 78,5º g d g 55º a 31,5º otoño invierno primavera verano 21 mar jun set dic mar ¿Te has dado cuenta que es siempre la misma gráfica? Midiendo la altura a diario, los antiguos lograron trazar la eclíptica.

21 Gráfica de variación de temperaturas
Duración día Gráfica de variación de temperaturas j 14 hs g d g 12 hs temperaturas a 10 hs otoño invierno primavera verano 21 mar jun set dic mar El día más largo del año, el 21 de diciembre, es simultáneamente el que los rayos inciden más perpendiculares. Pero no es el más cálido. Es que la Tierra va acumulando energía lentamente y de allí que las mayores temperaturas sean entre mediados y fines de enero. De igual modo, la pérdida progresiva de energía, determina las más bajas temperaturas a fines de julio y no el día más corto que es el 21 de junio.

22 Variación anual de salidas y puestas del Sol
equinoccios: 21 marzo y 23 set. Z Q N PCS 21 mar set salida E W Z E N S W puesta PCN Q’ S Z’ ecuador Salida y puesta se producen en los cardinales este y oeste. Amplitud = 0º; Declinación = 0º

23 Variación anual de salidas y puestas del Sol
solsticio de invierno: 21 junio Z Q N 23,5º 21 jun PCS Límite Norte de puesta Límite Norte de salida salida E 29º º W Z Z E N S W puesta PCN Q’ S Z’ Puntos de salida y puesta desplazados hacia el Norte. Amplitud = 29º Norte; Declinación = 23,5º Norte Trópico de Cáncer

24 Variación anual de salidas y puestas del Sol
solsticio de verano: 21 dic. Z Q 23,5º N PCS salida E 21 dic W Z E N S 29º º W Límite Sur de salida Límite Sur de puesta puesta PCN Q’ S Trópico de Capricornio Z’ Puntos de salida y puesta desplazados hacia el Sur. Amplitud = 29º Sur, Declinación = 23,5º Sur

25 Variación anual de salidas y puestas del Sol
21 dic Z 21 mar 23 set Q N 21 jun 21 jun PCS Límite Norte de puesta Límite Norte de salida 21 mar set inv otoño-prim ver E 21 dic W Z E N S W Sector del que nunca se recibe sol Límite Sur de puesta Límite Sur de salida inv otoño-prim ver PCN Q’ S Z’ A mediodía se observa al Sol siempre hacia el Norte. Jamás hacia el Sur.

26 Zonas de insolación La “insolación” es la cantidad de energía solar que recibe una superficie a lo largo del año. La Tierra está dividida en zonas donde las estaciones se manifiestan de distintas maneras. En el ecuador los días tienen la misma duración que las noches (12 hs) A medida que nos separamos de éste, la diferencia entre las duraciones aumenta. PN Z. Fría del Norte c. p. ártico ,5º N Zona templada del Norte Trópico de Cáncer 23,5º N Zona tropical ecuador 0º Trópico de Capricornio 23,5º S Zona templada del Sur c. p. antártico ,5º S Z. Fría del Sur PS

27 4 estaciones bien diferenciadas
2 períodos: Día y noche (6 meses cada uno) 4 estaciones con gran diferencia en duración de días y noches. Sol es circumpolar en solsticio de verano (Sol de medianoche) 4 estaciones bien diferenciadas PN Z. Fría del Norte c. p. ártico ,5º N Zona templada del Norte Trópico de Cáncer 23,5º N ecuador Zona tropical 0º Trópico de Capricornio 23,5º S 2 períodos: Sol en mismo hemisferio (verano) Sol en el otro hemisferio (invierno) Poca diferencia en duración del día y la noche. 1 estación Zona templada del Sur c. p. antártico ,5º S Z. Fría del Sur PS

28 Las estaciones en los lugares límites de la Tierra:
PCN Z Z Q E N PCN S PCS W Z’ Q’ PCS Z’ En los polos: El Sol es geométricamente circumpolar visible 6 meses (verano o día polar) y 6 meses circumpolar invisible (invierno o noche polar). La máxima altura alcanzada es h=23,5º,cuando recorre el trópico del mismo hemisferio. Los extensos crepúsculos de 2 meses de duración, reducen a unos 70 días la noche cerrada. En el ecuador: Al ser todos los días iguales, la estación es única todo el año. Las salidas y puestas verticales del Sol no producen crepúsculos. Fin