23 – Luz solar durante o dia

Na postagem anterior “22 – Especial – Tópicos de Astronomia” escrevi o seguinte texto:

Andando pela praia em Santos, logo cedo, percebia que o Sol nascia em determinada posição e no dia seguinte a posição parecia a mesma.

Também na postagem anterior tratei do nascer e pôr do Sol, altura ao meio-dia e outros aspectos do astro durante a translação da Terra em torno do Sol, isto é, tratando do movimento durante os 365 dias do ano. Neste post pretendo mostrar o que acontece durante um dia.

Sabemos que devido a inclinação do eixo de rotação da Terra são definidas as 4 estações do ano. Trata-se de um movimento periódico nos 365 dias, com a posição do Sol oscilando entre 2 Solstícios (parada do Sol, em latim) e passando por 2 posições de equilíbrio nos Equinócios (noites iguais, em latim). desta forma para 2021 temos:

20 de março:              início do outono              duração do dia é igual a da noite (Equinócio)

21 de junho:               início do inverno             máxima duração da noite (Solstício)

22 de setembro:         início da primavera         duração do dia é igual a da noite (Equinócio)

21 de dezembro:        início do verão                máxima duração do dia (Solstício)

Se analisarmos o que acontece nas situações extremas (solstícios) e nas passagens intermediárias (equinócios) já teremos uma boa idéia do que acontece nos dias intermediários. Cumpre notar que o que acontece num equinócio vai ser repetido no outro e, assim, nossa análise fica restrita aos extremos e a um ponto médio.

Somente para recordar o que é altura (ou altitude) e azimute temos a Figura 01.

Escolhi a cidade de Santos por dois motivos: (1) onde nasci e moro e (2) porque fica muito próxima do Trópico de Capricórnio.

A Figura 02 apresenta, de forma bastante simplificada, o que acontece com um observador em Santos, na praia junto ao canal 2.

O sentimento mais comum que um observador nessa posição tem é que o Sol nasce no Leste (90 graus) pois isto é o que sempre costumamos a escutar. Na realidade o Sol nasce EXATAMENTE  no Leste apenas duas vezes por ano e isto acontece simultaneamente em TODAS  localidades da Terra. Estes 2 eventos ocorrem nos 2 Equinócios:

20 de março:              início do outono             duração do dia é igual a da noite (Equinócio)

22 de setembro:         início da primavera        duração do dia é igual a da noite (Equinócio)

Por exemplo, como costumavam fazer os antigos que consideravam que o ano começava em março e terminava em fevereiro, partindo de 20 de março o Sol encaminha-se para o Solstício do inverno (21 de junho), quando aparentemente para (estaciona; estação). Nesse ponto inicia o caminho de volta para o Solstício do verão (21 de dezembro), passando pelo ponto de equilíbrio no início da primavera (22 de setembro).

21 de junho:               início do inverno            máxima duração da noite (Solstício)

21 de dezembro:        início do verão               máxima duração do dia (Solstício)

Na Figura 03 temos as alturas do Sol em Santos e em 3 datas.

Na Figura 04 temos os azimutes ao nascer e pôr do Sol em Santos e em 3 datas.

Nas figuras 05, 06 e 07 temos, em cada data, as alturas e azimutes do Sol em Santos.

Nota importante: o nascer e pôr do Sol têm os mesmos valores mas em situações inversas.

Figura 03 – Altura do Sol em Santos

Figura 04 – Azimutes do Sol em Santos (ver figuras 05, 06 e 07)

Figura 05 – Período da manhã em Santos – 21-12-2020 (verão)

Figura 06 – Período da manhã em Santos – 20-03-2021 (outono)

Figura 07 – Período da manhã em Santos – 21-06-2021 (inverno)

Comentários das figuras 03, 04 e 05

1) Na Figura 03 notamos que no início do verão (21-12-2020) o Sol está a pino porque Santos está muito próxima do trópico de Capricórnio e nessa data os raios solares incidem verticalmente nas localidades situados no trópico. Em qualquer outro dia do ano o Sol NUNCA estará a pino em Santos.

2) Na Figura 04 notamos que em TODOS  os dias do ano o Sol, ao meio-dia, estará na direção Norte (0 ou 360 graus). Depois do meio-dia seguirá para o poente na direção Oeste (270 graus).

3) Nas Figuras 05, 06 e 07 temos as seguintes informações:

data                            nascer             azimute                      altura

21-12-2020                 05:14               116 graus (Sudeste)               90 graus (a pino)

20-03-2021                 05:54               90 graus (Este)                       66 graus

21-06-2021                 06:47               64 graus (Nordeste)               43 graus

22-09-2021                 05:54               90 graus (Este)                       66 graus

21-12-2021(*)            05:14               116 graus(Sudeste)                90 graus (a pino)

            (*) Início de novo ciclo….

Raios incidentes no solo

Na incidência vertical os raios solares são aproveitados totalmente. Diminuindo o ângulo de incidência diminui-se o aproveitamento dos raios. Raios quase horizontais têm baixíssimo aproveitamento.

Raios incidentes em paredes (janelas)

No caso das incidências de raios solares em planos verticais (paredes, janelas) o aproveitamento é exatamente inverso do caso anterior (incidências no solo).

Deve-se considerar ainda que raios quase paralelos ao solo atravessam uma grande extensão da atmosfera terrestre perdendo, assim, um pouco de sua intensidade.

Logo pela manhã “o Sol é bem fraquinho…”.

No fim da tarde não sentimos tanto a baixa intensidade do Sol pois o ambiente está bastante aquecido, devido a constante presença do Sol em posições mais elevadas.

Por essa dupla razão as regiões próximas aos polos são muito pouco aquecidas pelo Sol.