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Como a inclinação da Terra produz as estações

Como a inclinação da Terra produz as estações. Versão original criada por Sal Khan.

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Transcrição de vídeo

RKA3JV E aí pessoal, tudo bem? No último vídeo, nós vimos que as estações não são causadas pelo quão a Terra está perto do Sol em sua órbita. E nós sugerimos que elas são causadas pela inclinação da Terra, ou seja, pela inclinação do eixo de rotação da Terra. Então, neste vídeo, eu quero mostrar para vocês como a inclinação da Terra faz com que as estações aconteçam. Então, vamos tentar mostrar isso aqui e eu acho que o desenho ajuda bastante, não é? Primeiro, nós podemos imaginar uma visão de cima e nós temos o Sol bem aqui. Eu posso desenhar, também, a órbita da Terra, e aqui nós temos a órbita da Terra, que é quase circular. E eu vou desenhar a Terra em diferentes pontos de sua órbita. Eu vou tentar descrever a inclinação do seu eixo de rotação. E, claro, isso é só um desenho, porque a Terra não está tão perto do Sol assim, não é? E também, é muito menor do que o nosso Sol. Aqui, a Terra e o Sol estão com o mesmo tamanho no meu desenho. Neste ponto, a Terra está inclinada para longe do Sol e aí, a inclinação do eixo de rotação não vai mudar ao longo de um ano, ou seja, não muda sua direção em relação ao universo. Então, digamos que aqui nós estamos apontando para longe do Sol, seria mais ou menos uma seta assim se você estivesse saindo do Polo Norte. Mas, claro, aqui você está olhando de cima. E se nós quiséssemos olhar de lado, como se nós estivéssemos viajando em um avião e olhando de lado? Ou seja, se eu estivesse olhando de lado ao longo do plano da órbita da Terra, olhando nesta direção aqui. Então, se você estivesse olhando de lado, você teria uma visão mais ou menos assim. Você tem aqui, mais ou menos, a órbita da Terra. Eu vou colocar esta linha. Você tem o Sol bem aqui em amarelo e você teria a Terra aqui nesta posição, mais ou menos assim. E aí, se eu quisesse colocar no meu desenho a seta saindo do Polo Norte, seria algo mais ou menos assim. Ou seja, a seta estaria mais ou menos assim no meu desenho. Ou seja, tanto esta seta quanto esta, estão saindo do Polo Norte. E quando nós falamos sobre a inclinação da Terra, estamos falando da inclinação do eixo orbital, ou seja, deste eixo aqui, que vai do Polo Sul até o Polo Norte. E o ângulo entre esta direção e o polo que é perpendicular a esta direção aqui, que é o que eu estou desenhando aqui pontilhado, é o que nós chamamos de ângulo de inclinação da Terra, ou seja, o ângulo entre esta seta e a reta perpendicular ao plano da órbita. Deixe-me desenhar isso maior. Então, nós temos aqui o plano da órbita. Deixe-me desenhar a Terra maior aqui também. A Terra mais ou menos assim, não é? A Terra não gira com o eixo de rotação perpendicular ao plano da órbita, se acontecesse isso, ela giraria mais ou menos assim. Ela gira com o seu eixo inclinado em relação ao plano da órbita, que nós conhecemos também como o plano da eclíptica. Então, este aqui é o Polo Sul e este aqui é o Polo Norte. E é assim que ela gira. E se nós traçarmos um eixo perpendicular ao plano da eclíptica, e este ângulo formado entre o eixo de rotação da Terra e este eixo perpendicular aqui, é este ângulo que vale 23,4 graus. E se nós falarmos em períodos de intervalos pequenos como, por exemplo, a nossa vida, isso é constante. Mas, na verdade, isso está mudando em longos períodos de tempo. Este ângulo está mudando em longos períodos de tempo, entre aproximadamente 22,1 graus e 24,5 graus. E eu quero deixar claro, que isto aqui não está acontecendo da noite para o dia. Essa mudança, ou seja, essa variação, demora cerca de 41 mil anos e isso pode causar algumas mudanças climáticas a longo prazo e talvez elas até contribuíram para algumas eras do gelo que se formaram no passado da Terra. Mas, se você pensar em um ano, você não precisa se preocupar tanto com essas variações. Você só precisa saber que está inclinado em um ângulo de 23,4 graus agora. E aí você pode até dizer: ok, eu entendo esse lance de inclinação, mas como isso muda as estações, ou seja, no Hemisfério Norte ou no Sul? E, para isso, eu vou olhar quando o Hemisfério Norte está mais inclinado para longe do Sol e quando ele está mais inclinado para perto do Sol. E, claro, esta inclinação aqui não está mudando ao longo do ano, ela só muda em longos períodos de tempo. O que acontece é que ela pode estar mais inclinada em direção ao Sol ou não. No meu caso, este aqui está para fora do Sol e eu vou desenhar aqui quando está em direção ao Sol. Eu vou desenhar a Terra em uma cor rosa. Ou seja, seis meses depois, a Terra está aqui, e como a inclinação não está mudando, isso porque nós estamos falando de períodos pequenos, a seta vai estar nessa mesma direção, ou seja, agora está na direção do Sol. Ou seja, a nossa inclinação está mais voltada para o Sol. Eu posso colocar isso aqui no meu segundo desenho, e aí eu tenho a minha Terra aqui e a minha inclinação está mais voltada para o Sol, mais ou menos aqui. Ela está mais apontada para a direção do Sol. E o que eu quero pensar é o quanto de luz diferentes partes do planeta receberão. Eu vou me concentrar no Hemisfério Norte, mas você pode utilizar um argumento semelhante para o Hemisfério Sul. Ou seja, eu quero pensar em quanto de luz nós vamos receber quando nós estamos inclinados para longe do Sol ou, então, para perto do Sol. Primeiro, vamos pensar nesta situação aqui, quando estamos inclinados para longe do Sol. Então, deixe-me desenhar uma Terra maior aqui. E aqui nós temos a nossa Terra, mais ou menos assim. E aí nós temos a nossa reta vertical aqui, e aí nós temos o eixo de rotação da Terra aqui, saindo do Polo Norte. E está girando nesta direção aqui, ou seja, a nossa seta está na direção do leste. Então, quando nós estamos neste ponto aqui, de onde está vindo a luz do Sol? Na verdade, eu quero pensar isso em diferentes pontos. Eu posso até desenhar de novo uma segunda Terra com o eixo de rotação. Então, aqui outra Terra com o eixo de rotação girando para o Leste. Então, voltando à nossa situação, nós temos que o Sol está vindo da esquerda. Então, eu posso colocar aqui no meu diagrama, no meu primeiro desenho, que o Sol está vindo da esquerda. Então, aqui os raios solares. Então, nesta situação nós temos os raios solares vindo nesta direção, ou seja, os raios solares estão vindo da direita nesta primeira situação. E aí se você pensar nesta situação, qual é a parte da Terra que está sendo iluminada pela luz do Sol? Ou, então, que parte da Terra é luz do dia neste primeiro desenho? Ou seja, a parte que está voltada para o Sol é esta parte aqui. Ou seja, enquanto giramos qualquer parte da superfície, esta parte amarela que está sendo iluminada pelo Sol. Mas vamos pensar em o que está acontecendo em diferentes partes da Terra. Deixe-me desenhar aqui o Equador, que separa o Hemisfério Norte do Hemisfério Sul. Então, este é o Equador e eu quero mostrar para vocês que quando o Hemisfério Norte está apontado para longe do Sol, este é o nosso inverno. Deixe-me colocar algum ponto aqui no Círculo Polar Ártico. E à medida que a Terra gira, a cada 24 horas, este ponto vai girar aqui e ele só vai continuar girando assim. E a minha pergunta é: este ponto aqui que está girando, vai ver a luz do Sol? Não, ele não vai ver, porque o Polo Norte está inclinado para longe do Sol. Então, esta parte está sem luz do Sol, pelo menos enquanto o eixo de rotação está nessa posição aqui. E se nós caminharmos mais um pouquinho aqui e eu colocasse um ponto aqui, o que acontece a cada 24 horas? Ou seja, se nós percorremos isso aqui 24 horas, nós teríamos: luz do dia, luz do dia, luz do dia, noite, noite, noite, noite, noite e dia, dia, dia, dia de novo. Deixe-me colocar a luz do dia em laranja, e eu vou colocar a luz da noite em azul. Então, se nós estamos indo por aqui, nós temos luz do dia, e se nós estivermos indo por aqui, nós temos a noite. Mas, observe que nós temos menos tempo da luz do dia, ou seja, se você pensar nisso aqui como uma circunferência que representa 24 horas do dia, nós ficamos muito mais tempo na noite do que no dia. Então, por que quando o Polo Norte está apontado para longe do Sol, as latitudes no Hemisfério Norte recebem menos luz do Sol? Deixe-me colocar isso aqui. Ou seja, aqui nós temos menos luz do Sol durante o dia e também estão recebendo menos energia do Sol, e isso é que leva ao inverno. Ou seja, algo geralmente mais frio. E para você entender o que acontece no verão, vamos olhar para o outro lado. Isso vai ser 6 meses depois. E observe que a direção em relação ao resto do universo não mudou, nós ainda estamos apontados na mesma direção e, claro, não confunda direção com sentido. Ou seja, nós ainda estamos fazendo um ângulo de 23,4 graus com esta reta aqui. Mas o que está mudando agora é que a luz do Sol está vindo da direita, então, nós temos a luz do Sol aqui, vindo da direita, e aí, este lado é o lado que está recebendo a luz do Sol. Eu posso até colocar a linha do Equador aqui de novo. Então, esta linha separa o Hemisfério Norte do Hemisfério Sul e vamos pensar sobre o Círculo Polar Ártico. Vamos dizer que você tenha um ponto bem aqui, e, com o passar de 24 horas, eu vou estar girando mais ou menos assim. Observe que o tempo todo nós estamos girando dentro da luz do Sol, ou seja, dentro do alcance dos raios solares. E isso significa que nós estamos ficando sem noite, ou seja, não há noite no Círculo Polar Ártico enquanto estamos inclinados para o Sol. E se nós colocarmos este ponto em latitudes bastante ao Norte, mas não tanto quanto o Círculo Ártico, então, eu posso colocar um pontinho aqui. Então, nós temos aqui: luz do Sol, luz do Sol, luz do Sol, luz do Sol e aqui chegamos ao entardecer. E aí temos: noite, noite, noite, noite, ou seja, passa muito mais tempo nesta posição aqui quando o Hemisfério Norte está inclinado para o Sol. Na verdade, aqui tem que ser menor, um pouco menor. Deixe-me colocar isso aqui no desenho, teria que ser mais ou menos aqui. Então, esta parte aqui recebe mais luz do Sol. E, consequentemente, tem menos noite. E, então, está recebendo mais energia do Sol. Então, como está apontado para o Sol, está recebendo mais energia do Sol. Isso significa que está mais quente, nós estamos falando do verão no Hemisfério Norte. E os argumentos para o Hemisfério Sul são os mesmos, ou seja, quando o Hemisfério Norte está apontado para longe do Sol, o Hemisfério Sul está inclinado para o Sol. Então, por exemplo, aqui o Polo Sul terá noite durante todo dia e não durante a noite. E aí, as latitudes do Sul terão mais luz do dia do que noite e, com isso, o Sul terá verão. Então, verão no Hemisfério Sul significa que é inverno no Hemisfério Norte. Já que é o contrário, nós temos o inverno no Hemisfério Sul, quando nós temos verão no Hemisfério Norte. E você deve estar se perguntando: o que acontece com a primavera e o outono? Ok, vamos falar disso agora. Então, se aqui nós temos o Hemisfério Norte apontando para longe do Sol, nós temos o inverno. E se nós caminharmos um pouco e pararmos aqui, e aí a inclinação vai estar mais ou menos aqui, mais ou menos paralela ao Sol. Mas, acaba que isso não favorece um hemisfério sobre o outro, então, quando nós estamos aqui, nós temos a primavera, que nada mais é do que os hemisférios recebendo a mesma quantidade de luz do Sol. E a mesma coisa acontece aqui e isso aqui nós chamamos de outono. E, claro, mais uma vez, a nossa inclinação está nessa direção, que, novamente, está paralela ao Sol. E com isso, ambos os hemisférios recebem a mesma quantidade de radiação do Sol. Mas, eu quero deixar bem claro que não é só o dia e a noite, as diferenças entre inverno e verão. E outra diferença, e essa provavelmente é a maior delas, é que se você pensar na quantidade total de Sol, então, vamos falar sobre o inverno no Hemisfério Norte. Então, digamos que tenha certa quantidade de luz solar alcançando a Terra. Então, essa é a quantidade de luz solar que está atingindo a Terra a qualquer momento, você pode ver que aqui nós temos uma maior quantidade disso atingindo o Hemisfério Sul do que o Hemisfério Norte. Você pode até imaginar no meu desenho que todos esses raios solares estão atingindo o Hemisfério Sul e muito menos atingindo o Hemisfério Norte. Então, uma quantidade maior de radiação está no Hemisfério Sul. Ou seja, a quantidade de tempo que você está enfrentando o Sol. E se você pensar nas 24 horas, a qualquer momento o Hemisfério Sul está recebendo mais energia do que o Hemisfério Norte. Ou seja, uma quantidade desproporcional de energia entre os hemisférios. E o oposto também é verdadeiro. Ou seja, quando a inclinação está apontada para longe do Sol, ou seja, uma quantidade desproporcional de energia está atingindo o Hemisfério Norte. Então, aqui no meu desenho é como se fosse todas essas setas atingindo o Hemisfério Norte e essas setas aqui de baixo atingindo o Hemisfério Sul. E, claro, o ângulo com que esses raios solares estão atingindo a Terra dependem de onde o Sol está ou onde você está na Terra. Por exemplo, digamos que eu tenha a Terra aqui, e nós estamos pensando no inverno do Hemisfério Norte. Então, vamos dizer que nós estamos aqui neste ponto, ou seja, nessa latitude no norte, ou seja, nós estamos olhando do Sol por aqui. E quando nós estamos aqui, nós não temos uma sobrecarga dos raios solares. Ou seja, quando nós estamos mais perto do Sol, o Sol ainda está abaixo, no horizonte. Ou seja, quando nós estamos mais próximos do Sol no inverno ele pode estar aqui. Agora, se você olhar para a mesma latitude no verão, quando nós estamos mais perto do Sol, os raios solares estão mais perto de serem diretamente sobrecarregados. E com isso, o Sol vai estar muito mais alto no céu. Na minha imagem é como se ele estivesse aqui. Isso porque a intensidade dos raios solares é maior e isso está conectado. Ou seja, tem a ver com a quantidade de energia que está atingindo um hemisfério e o outro não. E quando você tem, nós podemos dizer, um ângulo mais íngreme entre os raios solares e a Terra, eles vão ser menos dissipados pela atmosfera. Deixe-me desenhar isso aqui melhor para você ver. Então, no verão, vamos dizer que essa aqui seja a Terra, e deixe-me desenhar a atmosfera em branco. Então, esta é a atmosfera, e, obviamente, não há um limite rígido para essa atmosfera, mas, vamos dizer que essa aqui é a parte mais densa da atmosfera. Então, no verão, quando o Sol está mais alto no céu, aqui nós temos o nosso Sol, os raios solares são dissipados na atmosfera e eles aquecem um pouco dessa atmosfera. Ou seja, eles são absorvidos antes de chegar no chão. E no verão, quando o Sol está mais abaixo no céu, talvez o Sol esteja aqui. E eu vou pensar neste mesmo ponto aqui no chão. Então, como os raios solares têm que percorrer muito mais atmosfera, eles se dissipam mais. Então, apesar disso, é a inclinação que está causando as estações do ano. Mas, está causando isso por vários motivos. Um deles é que quando, por exemplo, você está inclinado para o Sol, você está recebendo mais quantidade de luz do Sol. Ou seja, a maioria dos raios solares em qualquer hora do dia está atingindo mais o Hemisfério Norte. E estes raios, que estão atingindo os lugares que têm verão, tem que passar por menos atmosfera, ou seja, os raios se dissipam menos. Mas, é isso aí pessoal! Até a próxima aula!