Seguramente ya sabrá que este domingo, 23 de septiembre, comienza el otoño. Pero, ¿por qué hay estaciones? Muchas personas dirán que su causa está relacionada con la distancia que hay entre la Tierra y el Sol: cuando el planeta está más cerca de la estrella, el globo está más caliente. Cuando está más lejos, más frío. Pero, ¿eso explicaría que cuando es invierno en el hemisferio norte sea verano en el sur? Si esta fuera la explicación, ambos hemisferios deberían tener las estaciones sincronizadas, pero cualquiera que haya viajado en avión entre ambos verá que no es así. Además, resulta que la órbita de la Tierra es casi circular: solo se aleja del círculo en un 3 por ciento, tal como explicaron en este artículo de National Geographic, por lo que la distancia es siempre bastante similar. De hecho, el momento en que más cerca está la Tierra del Sol (el perihelio), ocurre en enero, en pleno invierno, y solo se distingue del punto más alejado (el afelio) en unos 4,8 millones de kilómetros.
Hay que buscar la causa de las estaciones en otro lugar. Su origen está en una sencilla cifra: 23.5. Estos son los grados de inclinación del eje de la Tierra en relación con el plano de órbita. ¿Qué significa esto? Si el planeta fuera una pelota girando en círculos por el canto de un plato llano, además habría que hacer rotar esta bola. Pero la Tierra no lo hace de forma perpendicular al plato. Está inclinada 23.5 grados, como si fuera una peonza, pero además su eje siempre apunta en la misma dirección.
Nadie ha visto ni verá nunca ningún eje atravesando la Tierra. El eje es un polo imaginario que atraviesa el globo de polo a polo y sobre el que gira toda la esfera del planeta (este movimiento se llama rotación). Gracias a la rotación hay días y noches y diferencia horaria.
Pero la Tierra no solo rota, también gira alrededor del Sol. Este movimiento se conoce como traslación y es el que determina la duración de los años. Este movimiento, junto a la inclinación del eje de rotación, determinan que haya estaciones.
¿Por qué? A medida que la Tierra gira alrededor del Sol, su eje inclinado siempre señala en la misma dirección (por ejemplo, el extremo norte del eje de la tierra apunta a un punto muy cercano a la estrella polar). Sin embargo, la posición de la Tierra respecto al Sol va cambiando todo el año. La consecuencia es que a veces el polo Norte está inclinado hasta el Sol pero otras veces está inclinado hacia fuera, mientras que en el Sur ocurre lo contrario. Por eso, los dos hemisferios no suelen recibir la misma cantidad de radiación solar y uno acaba calentándose más que el otro.
De hecho, las cuatro estaciones están determinadas por cuatro posiciones principales en la órbita terrestre. Están opuestas dos a dos y reciben el nombre de solsticios y equinoccios.
A partir del solsticio de verano, en el 21 o 22 de junio, es verano en el hemisferio norte e invierno en el sur. En ese momento, es la parte norte del eje de la Tierra la que está inclinada hacia el Sol. Esto provoca que la cantidad de luz y calor que incide sobre el planeta sea máxima en el hemisferio norte y mínima en el sur.
Desde entonces, a medida que avanza el año y la Tierra se mueve en su órbita, los días se van acortando en el norte y la cantidad de luz y calor incidente se va reduciendo en este hemisferio. Un importante cambio ocurre en el equinoccio de otoño, alrededor del 22 o 23 de septiembre (Este año 2018 ocurre este domingo, 23 de septiembre). En ese momento, la duración de los días prácticamente se iguala en el hemisferio norte y en el sur.
A partir de ese momento, el sur vence al norte y se lleva cada día más tiempo de luz (unos tres minutos más cada día). En el norte comienza el otoño y en el sur la primavera.
El sur llega a su auge de luz diurna en el solsticio de invierno. En torno al 21 o 22 de diciembre la cantidad de luz incidente es máxima en el sur y mínima en el norte. Por eso el invierno azota el mundo al norte del ecuador y el verano bendice lo que queda al sur. Sin embargo, a partir de ese día se invierte el ciclo. Los días comienzan a acortarse en el sur y a alargarse en el norte.
El 21 o 22 de marzo llega el equinoccio de primavera. La duración de los días es casi igual al norte y al sur, pero a partir de ese momento, el sur comienza a perder horas diurnas e favor del norte.
En el siguiente vídeo puede verse el terminador, la línea difusa (a causa del grosor de la atmósfera) que marca la transición entre el día y la noche. Durante los equinoccios, la línea atraviesa la Tierra de polo a polo. En los solsticios, la inclinación se invierte. En el vídeo, cada mes se resume en un segundo. La película comienza en septiembre de 2010 y acaba en marzo de 2011, en la fecha de los equinoccios.
Si el eje no estuviera inclinado, el terminador siempre estaría vertical y no habría estaciones. Algo así ocurre en Mercurio, que siempre está en un equinoccio de días idénticos. Si el eje estuviera más inclinado de 23.5 grados, las diferencias estacionales serían más drásticas. Esto ocurre por ejemplo en Marte, cuyo eje está un grado y medio más inclinado que el terrestre. Por último, si el eje de rotación del planeta estuviera inclinado 90 grados, cada hemisferio estaría caliente la mitad del año y frío la otra mitad. En Urano ocurre algo muy parecido, puesto que tiene 98 grados de inclinación. Pero como su año dura 84 años terrestres, los veranos y los inviernos se alargan 42 años en cada hemisferio.
Se supone que después de la formación de la Tierra su eje de rotación era perpendicular al plano de órbita definido por su movimiento de traslación. Pero algo inesperado ocurrió. Un gran cuerpo, conocido como Theia, impactó contra su superficie a gran velocidad. El choque produjo un cataclismo global que destruyó la superficie y liberó al espacio una gran cantidad de escombros. Con el tiempo, estos residuos se agregaron y formaron un cuerpo muy familiar en el cielo: la Luna.
En realidad, el panorama es más complicado de lo explicado hasta aquí. La atmósfera alarga ligeramente los días (a causa de la refracción, la misma «ilusión óptica» que dobla la imagen de un lápiz bajo el agua), porque hace aparecer al Sol por encima del horizonte durante unos instantes cuando ya en realidad está bajo él. Además, la duración de los días no es la misma en todos los lugares de la Tierra, sino que depende de la latitud o distancia al ecuador (por eso en invierno los días son más largos en España, más cortos en Londres e inexistentes más al norte del círculo polar).
