Por que faz frio no inverno?

Felipe A. P. L. Costa

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Os ciclos dia-noite e a sucessão anual das estações (verão, outono, inverno, primavera) são conseqüências de dois movimentos executados simultaneamente pela Terra: a rotação diária em volta do seu próprio eixo e a translação anual em torno do Sol. Durante o movimento de rotação, é dia na face do planeta exposta ao Sol e noite na outra. E mais: embora o fotoperíodo – relação entre horas de céu claro (dia) e horas de céu escuro (noite) – esteja sempre mudando, em função do calendário e da latitude, ao final de um ano, qualquer ponto na superfície da Terra acumula exatamente um semestre de dias e um semestre de noites.

Diferenças sazonais no fotoperíodo tornam-se gradativamente mais acentuadas à medida que nos afastamos do equador terrestre (0 grau de latitude) e caminhamos em direção aos pólos Sul e Norte (90 graus de latitude sul e norte, respectivamente), de tal modo que dias cada vez mais longos no verão são compensados por dias cada vez mais curtos no inverno. [...]

Além do contraste no fotoperíodo, outra diferença notável entre verão e inverno está na intensidade da insolação, que varia ciclicamente ao longo do ano, acompanhando a variação que ocorre na inclinação dos raios solares em relação à superfície do planeta. A inclinação dos raios que incidem em cada hemisfério é mínima no primeiro dia do verão, mas aumenta gradativamente até alcançar seu valor máximo no primeiro dia do inverno, quando então volta a diminuir até alcançar novamente um valor mínimo no primeiro dia do verão seguinte, e assim por diante. Esse comportamento cíclico é uma conseqüência direta da forma esférica do planeta e do fato de que o seu eixo de rotação está inclinado (23 graus e meio) em relação ao plano de translação – a rigor, se a Terra girasse perpendicularmente em relação ao plano de translação, nós não teríamos as estações do ano.

Nas latitudes superiores a 23 graus e meio, tanto no Hemisfério Sul como no Norte (isto é, nas latitudes que ficam além dos Trópicos de Capricórnio e Câncer, respectivamente), a incidência dos raios solares nunca é perpendicular à superfície terrestre. Para os habitantes que moram na maior parte da região Sul do país (Rio Grande do Sul, Santa Catarina e, com exceção de sua porção noroeste, também o Paraná), situada em latitudes que estão além do Trópico de Capricórnio, isso significa que eles nunca experimentam o Sol a pino, nem mesmo no verão.

A intensidade da insolação – quantidade de radiação incidente por unidade de área – que atinge uma região é inversamente proporcional ao ângulo de incidência dos raios. À medida que esse ângulo aumenta, outras duas variáveis também aumentam – a distância percorrida pelos raios na atmosfera e a área de incidência deles na superfície terrestre – e, consequentemente, a intensidade da insolação diminui. Como o ângulo de incidência dos raios solares é sempre maior no inverno, a intensidade da insolação sempre é menor nessa estação do ano, em qualquer localidade.
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Concluindo, portanto, o frio do inverno e o calor do verão são produzidos por mudanças periódicas que ocorrem no tempo de exposição (fotoperíodo) aos raios solares e na intensidade da insolação; além disso, o contraste entre o frio do inverno e o calor do verão tende a aumentar em localidades progressivamente mais afastadas do equador terrestre.

Fonte: Costa, F. A. P. L. 2003. Ecologia, evolução & o valor das pequenas coisas. Juiz de Fora, Edição do Autor.