Felipe A. P. L. Costa: Por que faz frio no inverno?

Uma noção bastante difundida -inclusive entre professores de Ciências e Geografia- é a de que o inverno é a estação mais fria do ano porque a Terra nessa época está percorrendo o trecho mais distante de sua órbita em torno do Sol. O verão seria então a estação mais quente do ano em decorrência de uma proximidade máxima entre os dois astros. Esta explicação pode até fazer sentido para alguns; no entanto, ela está completamente errada.

É verdade que a órbita da Terra tem a forma de uma elipse (um círculo ligeiramente comprimido), com o Sol deslocado para um dos lados -razão pela qual a distância Terra-Sol de fato varia ao longo do ano [1]-, mas isso nada tem a ver com as diferenças de temperatura entre inverno e verão. Se assim fosse, entre outras coisas, inverno e verão deveriam ocorrer simultaneamente nos dois hemisférios da Terra, e não com a diferença de seis meses que nós observamos; isto é, quando é verão no Hemisfério Sul (dezembro a março) é inverno no Norte; quando é inverno no Sul (junho a setembro) é verão no Norte.

Para encontrar uma resposta adequada à pergunta lá de cima, portanto, nós vamos ter que levar em conta outros fatores; mais especificamente, a forma esférica do planeta e a inclinação do seu eixo de rotação em relação ao plano de translação [2].

Rotação e translação

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 terrestre 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 (90 graus de latitude), de tal modo que dias cada vez mais longos no verão são compensados por dias igualmente mais curtos no inverno. Em Maceió (AL), por exemplo, que está a cerca de 10 graus de latitude, o dia mais longo do ano -por volta de 22 de dezembro, e que marca o início do verão no Hemisfério Sul (inverno no Hemisfério Norte)- tem cerca de 12 horas e 50 minutos de céu claro e 11 horas e 10 minutos de noite; em compensação, o dia mais curto -por volta de 21 de junho, e que marca o início do inverno no Hemisfério Sul (verão no Norte)- tem 11 horas e 10 minutos de céu claro e 12 horas e 50 minutos de noite. Já em Juiz de Fora, que está a quase 22 graus de latitude, o dia mais longo do ano tem 13 horas e 20 minutos de céu claro e 10 horas e 40 minutos de noite, enquanto o dia mais curto tem 10 horas e 40 minutos de céu claro e 13 horas e 20 minutos de noite [3].

Além desse contraste no fotoperíodo, outra diferença fundamental 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 solares que incidem em cada hemisfério é mínima no primeiro dia do verão, mas aumenta gradativamente até alcançar uma inclinação máxima no primeiro dia do inverno, quando então volta a diminuir até alcançar um novo 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 (cerca de 23 graus e meio) em relação ao plano de translação; a rigor, se a Terra estivesse girando perpendicularmente em relação ao plano de translação, nós não teríamos as estações do ano. Nas latitudes acima de 23 graus e meio, tanto no Hemisfério Sul como no Norte (isto é, acima dos Trópicos de Capricórnio e de Câncer, respectivamente), a incidência dos raios solares nunca é perpendicular à superfície terrestre. No Brasil, isso significa que os habitantes da maior parte da região Sul (Rio Grande do Sul, Santa Catarina e, com exceção de sua porção noroeste, também o Paraná), situada em latitudes superiores à do Trópico de Capricórnio, 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 solares na atmosfera e a área de incidência dos raios na superfície terrestre. Em conseqüência disso, a intensidade da insolação diminui. Como em qualquer localidade o ângulo de incidência é sempre maior no inverno, a intensidade da insolação sempre é menor nessa estação do ano. Desse modo, haja vista que a temperatura do ar depende em boa medida da intensidade da insolação incidente, não é difícil entender porque, para uma determinada localidade, a temperatura média no inverno é (quase) sempre menor do que a média no verão [4].

Além disso, como a intensidade da insolação acumulada é menos variável de uma estação para outra nas latitudes próximas ao equador, a temperatura média nas regiões tropicais tende não só a ser mais alta, mas também menos variável ao longo do ano do que nas regiões temperadas. Por exemplo, a temperatura média anual em Maceió tende a ser maior do que em Juiz de Fora, a despeito do ano escolhido para comparação; e mais: em Maceió, a diferença entre as temperaturas médias no verão e no inverno deve ser sempre menor do que em Juiz de Fora.

Notas

(*) Biólogo.

[1] A distância média entre o centro da Terra e o centro Sol -- distância padrão conhecida como "unidade astronômica" -- corresponde a cerca de 149,6 milhões de quilômetros; variando ao longo do ano entre um valor máximo (afélio, alcançado por volta de 21 de junho) de 152 milhões de quilômetros e um mínimo (periélio, por volta de 22 de dezembro) de 147 milhões de quilômetros.
[2] Para uma introdução geral à astronomia, ver Társia, R. D. 1993. Astronomia fundamental. BH, Editora da UFMG.
[3] Nesses cálculos, foi usada fórmula sugerida por Forsythe, W. C.; Rykiel, Jr., E. J.; Stahl, R. S.; Wu, H. & Schoolfield, R. M. 1995. A model comparison for daylength as a function of latitude and day of year. Ecological Modelling 80: 87-95.
[4] Estamos falando da diferença de temperatura média entre duas estações do ano e isso, a princípio, nada tem a ver com a questão do chamado "aquecimento global". Quer dizer, mesmo em um planeta aquecido ou superaquecido, o verão continuaria sendo a estação mais quente do ano e o inverno a mais fria (ainda que, em termos relativos, a diferença entre essas duas estações possa mudar). Sobre mudanças climáticas, ver McKibben, B. 1990. O fim da natureza. RJ, Nova Fronteira; e Schneider, S. H. 1998. Laboratório Terra: o jogo planetário que não podemos nos dar ao luxo de perder. RJ, Rocco. .