Estaciones del año: por qué la inclinación de la Tierra las causa

Guía docente

Qué enseña

Las estaciones se deben a la inclinación del eje de la Tierra (23,44°). Como el eje apunta siempre en la misma dirección mientras la Tierra da la vuelta al Sol, a lo largo del año cada hemisferio pasa por momentos en los que recibe la luz del Sol durante más horas y más de frente, y momentos en los que la recibe durante menos horas y más de costado.

Ideas previas frecuentes

• “Hace calor en verano porque la Tierra está más cerca del Sol.” Es la idea más extendida, también entre adultos. Si la causa fuera la distancia, sería verano en toda la Tierra al mismo tiempo, y no es así: cuando en Buenos Aires es invierno, en Madrid es verano. Además, la órbita es casi un círculo, y la Tierra está más cerca del Sol a principios de enero, en pleno invierno del hemisferio norte.
• “El eje de la Tierra se inclina hacia el Sol en verano y se aleja en invierno.” El eje no se mueve: apunta siempre hacia el mismo lugar del espacio (cerca de la estrella Polar). Lo que cambia es la posición de la Tierra en su órbita, y por eso a veces es un hemisferio el que queda más expuesto al Sol y a veces el otro.
• “En el ecuador hay cuatro estaciones bien marcadas.” En el ecuador, el día y la noche duran siempre 12 horas y el Sol llega alto todo el año. En la zona intertropical se habla más bien de estación seca y estación de lluvias, que se deben al clima y no directamente a la inclinación.
• “En invierno el Sol está más lejos.” La distancia al Sol casi no cambia a lo largo del año (≈ 3 %). Lo que cambia es cuántas horas está el Sol sobre el horizonte y con qué ángulo llegan sus rayos.

Un recorrido posible

Una forma de recorrer la herramienta, de lo más visible a lo más conceptual. Puedes seguirla entera, cambiar el orden o quedarte con los pasos que te sirvan: cada enlace deja la herramienta en ese estado.

1. Primer vistazo. La Tierra tiene dibujados los paralelos y los meridianos, el eje está inclinado y la mitad que mira al Sol es de día. Solsticio de junio.
2. Un paralelo del sur en junio. Con la Tierra girando, el marcador recorre el paralelo de 40° S: pasa 137° de la vuelta iluminado, unas 9 horas. Es invierno. Solsticio de junio a 40° S.
3. El mismo paralelo, seis meses después. En el solsticio de diciembre, el paralelo de 40° S pasa 223° iluminado, casi 15 horas. Es verano. Solsticio de diciembre a 40° S.
4. El otro hemisferio, en el mismo momento. En junio, el paralelo de 40° N tiene justo los valores opuestos: cuando en el sur es invierno, en el norte es verano. Solsticio de junio a 40° N.
5. El ecuador. En los cuatro momentos, el ecuador pasa siempre 180° iluminado: 12 horas de día y 12 de noche. Ecuador en el equinoccio de marzo · Ecuador en el solsticio de junio · Ecuador en el equinoccio de septiembre · Ecuador en el solsticio de diciembre.
6. Los rayos del Sol. Con los rayos activos, en junio a 40° S el Sol llega bajo (unos 27° al mediodía) y la misma luz se reparte en más del doble de superficie. Rayos en el solsticio de junio a 40° S.
7. ¿Y la distancia? La vista órbita muestra que la órbita es casi un círculo y que la Tierra está más cerca del Sol en enero. Vista órbita.
8. La Tierra sin inclinación. Con la inclinación en 0°, todos los paralelos quedan con 180° iluminados en los cuatro momentos: sin inclinación, no hay estaciones. Tierra sin inclinación.

Preguntas para el grupo

• Si la causa de las estaciones fuera la distancia al Sol, ¿qué debería pasar en los dos hemisferios al mismo tiempo? ¿Pasa eso?
• ¿Qué paralelo tiene siempre el día igual de largo que la noche? ¿Por qué?
• En el solsticio de junio, ¿hay algún lugar de la Tierra donde el Sol no se ponga en todo el día? ¿Y alguno donde no salga?
• ¿Qué pasaría con las estaciones si el eje estuviera más inclinado, por ejemplo 40°? Pruébenlo con la herramienta.
• Además de durar más, ¿por qué calienta más el Sol de verano? Piensen en los rayos: ¿cómo llegan al mediodía en verano y en invierno?

Para saber más

• Dos efectos de la inclinación. En verano, un lugar recibe más energía del Sol por dos razones: el Sol está más horas sobre el horizonte (el paralelo pasa más tiempo del lado iluminado) y sus rayos llegan más de frente, así que la misma luz se concentra en menos superficie. En invierno pasa lo contrario.
• Por qué los números del día real son un poco distintos. La herramienta calcula qué parte del paralelo queda del lado iluminado, sin atmósfera. En la realidad, la atmósfera desvía la luz (refracción) y el Sol no es un punto, así que el día dura unos minutos más de lo que indica el arco iluminado.
• Las fechas cambian un poco cada año. Los solsticios y equinoccios no caen siempre el mismo día: pueden correrse uno o dos días según el año (por ejemplo, el equinoccio de marzo cae el 19, 20 o 21).
• Estaciones astronómicas y meteorológicas. La herramienta usa las estaciones astronómicas, que empiezan en los solsticios y equinoccios. En meteorología y en algunos países se usan estaciones que empiezan el primer día del mes (por ejemplo, el invierno del hemisferio sur desde el 1 de junio).
• La escala de la vista órbita. La forma de la órbita está a escala real, pero el Sol y la Tierra están muy agrandados: a escala, la Tierra sería un punto invisible.