¿Por qué la Tierra tiene 4 estaciones?

Foto vía Manish Mamtani Photography.

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Casi todos disfrutan el cambio de estaciones en la Tierra: desde el invierno hasta la primavera, desde el verano hasta el otoño. Pero, ¿por qué cambian nuestras estaciones?

Algunos suponen que la distancia cambiante de nuestro planeta del sol causa el cambio en las estaciones. Eso es lógico, pero no es el caso de la Tierra. En cambio, la Tierra tiene estaciones porque el eje de rotación de nuestro planeta está inclinado en un ángulo de 23.5 grados con respecto a nuestro plano orbital, el plano de la órbita de la Tierra alrededor del sol.

La inclinación en el eje de la Tierra es llamada oblicuidad por los científicos.

Oblicuidad. Imagen vía Wikipedia.

En el transcurso de un año, el ángulo de inclinación no varía . En otras palabras, el eje norte de la Tierra siempre apunta en la misma dirección en el espacio. En este momento, esa dirección es más o menos hacia la estrella que llamamos Polaris, la Estrella del Norte. Pero la orientación de la inclinación de la Tierra con respecto al sol, nuestra fuente de luz y calor, cambia a medida que orbitan el sol. En otras palabras, el hemisferio norte está orientado hacia el sol durante la mitad del año y lejos del sol durante la otra mitad. Lo mismo es cierto del hemisferio sur.

Cuando el hemisferio norte está orientado hacia el sol, esa región de la Tierra se calienta debido al aumento correspondiente de la radiación solar. Los rayos del sol están impactando esa parte de la Tierra en un ángulo más directo. Es verano.

Cuando el hemisferio norte está orientado lejos del sol, los rayos del sol son menos directos y esa parte de la Tierra se enfría. Es invierno.

Las estaciones en el hemisferio sur ocurren en épocas opuestas del año de las del hemisferio norte. Verano del norte = invierno del sur.

Otoño en los pinares de Nueva Jersey, por nuestra amiga Jeanette York. Ella dijo que este es su patio trasero.

La inclinación en el eje de la Tierra está fuertemente influenciada por la forma en que se distribuye la masa sobre el planeta. Grandes cantidades de masa terrestre y capas de hielo en el hemisferio norte hacen que la Tierra sea muy pesada. Una analogía de oblicuidad es imaginar lo que sucedería si girara una pelota con un chicle pegado cerca de la parte superior. El peso extra causaría que la pelota se incline cuando gire.

Durante largos períodos de tiempo geológico, el ángulo de oblicuidad de la Tierra oscila entre 21.4 y 24.4 grados. Este ciclo dura aproximadamente 41, 000 años y se cree que juega un papel clave en la formación de las glaciaciones, una teoría científica propuesta por Milutin Milankovitch en 1930.

La Tierra está disminuyendo actualmente en oblicuidad. Las disminuciones en la oblicuidad pueden preparar el escenario para temporadas más moderadas (veranos más fríos e inviernos más cálidos), mientras que los aumentos en la oblicuidad crean temporadas más extremas (veranos más calurosos e inviernos más fríos). Los glaciares tienden a crecer cuando la Tierra tiene muchos veranos fríos que no logran derretir las nieves invernales. Recuerde, estamos hablando de un ciclo de 41, 000 años aquí, por lo que estos cambios en la oblicuidad no son el principal impulsor del clima de la Tierra en el siglo venidero. Las temperaturas en la Tierra están influenciadas no solo por la oblicuidad, sino también por muchos más factores que impulsan nuestro complejo sistema climático y las temperaturas globales que experimentamos año tras año.

Otros planetas en nuestro sistema solar también se inclinan en varios grados. Urano gira casi de lado a 97 grados y tiene estaciones extremas. La inclinación axial en Venus es de 177.3 grados. Por lo tanto, Venus tiene muy poco en cuanto a las estaciones.

La distancia de la Tierra al sol cambia a lo largo del año, y es lógico suponer que un aumento o una disminución en la distancia del planeta solar podría causar un cambio cíclico en las estaciones. Pero, en el caso de nuestro planeta, este cambio es demasiado pequeño para causar este cambio.

Nuestras estaciones cambian debido al ángulo de inclinación de nuestro planeta, 23.5 grados, en relación con nuestra órbita alrededor del sol. Si la Tierra no se inclinara en absoluto, sino que orbitara exactamente en posición vertical con respecto a nuestra órbita alrededor del sol, habría variaciones menores de temperatura a lo largo de cada año a medida que la Tierra se acercara un poco más al sol y luego un poco más lejos. Y habría diferencias de temperatura desde la región ecuatorial de la Tierra hasta los polos. Pero, sin la inclinación de la Tierra, nos faltarían los maravillosos cambios estacionales de la Tierra y nuestra asociación de ellos con las diversas épocas del año, asociando una sensación fresca en el aire con la primavera, por ejemplo.

Es fácil imaginar un planeta que tenga un cambio más pronunciado en su distancia de su estrella a medida que el planeta orbita alrededor de la estrella. Se han encontrado algunos planetas extrasolares, planetas que orbitan estrellas distantes, con órbitas más extremas. E incluso en nuestro propio sistema solar, por ejemplo, el planeta Marte tiene una órbita más elíptica que la Tierra. Su distancia del sol cambia más dramáticamente a lo largo de su año que la de la Tierra, y el cambio en la distancia de Marte al sol causa algunos cambios cíclicos más pronunciados en este mundo desierto rojo.

Imagen vía James Jordan.

En pocas palabras: es lógico suponer que la distancia cambiante de nuestro planeta desde el sol causa el cambio en las estaciones. Pero la distancia de la Tierra al sol no cambia lo suficiente como para causar diferencias estacionales. En cambio, nuestras estaciones cambian porque la Tierra se inclina sobre su eje, y el ángulo de inclinación hace que los hemisferios norte y sur intercambien lugares durante todo el año para recibir la luz y el calor del sol más directamente.