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João Batista Garcia Canalle
João Vianey Augusto
Instituto de Física - UERJ
Já aprendemos que o Sol é o centro do sistema do solar e que os planetas giram ao seu redor, numa órbita elíptica. Mas aparentemente não é o que observamos.
Observando da Terra vemos o Sol executar um movimento diário ao redor da Terra, mas na realidade, esse movimento é explicado pela rotação da Terra em torno do seu eixo geográfico, também chamado de eixo norte-sul. Além disso, observamos que o Sol passa pelo meridiano local, mais próximo do zênite no verão (ou mais alto) e mais afastado deste (mais ao Norte, ou mais baixo) no inverno.
Pelo fato da declinação do Sol variar ao longo do ano, seu movimento diurno aparente tem trajetórias diferentes ao longo do ano. Na figura abaixo estão representados os movimentos diurnos nos solstícios de verão e inverno, bem como nos equinócios de outono e primavera. Se admitirmos como sendo um gnômon a parte mais espessa da vertical representada, é fácil ver que o tamanho de sua sombra variará nas passagens meridianas ao longo do ano (Boczko,1984)[1].
Figura 13- Representação esquemática do movimento aparente do Sol no solstício de verão, solstício de inverno e equinócio de outono e de primavera.
Vamos representar o horizonte do observador por um quadrado de madeira com lado de aproximadamente 25 cm. Tracemos sobre este disco as direções dos 4 pontos cardeais (Leste, Oeste, Norte, Sul).
Corte 3 pedaços de arame com comprimentos de 50 cm, 46 cm e 42 cm. Curvemos o arame de 46 cm de comprimento para formar um semicírculo. Este arame representará a trajetória aparente do Sol nos equinócios do outono e da primavera. Para representar o Sol, fixamos uma esfera de isopor de cerca de 2,5 cm de diâmetro, sobre o centro, por exemplo, do arame. Fixemos as pontas deste arame no pontos Leste e Oeste. Mas como não estamos sobre o equador terrestre e sim a cerca de 23o graus ao Sul do equador, inclinemos o plano do arame deste mesmo ângulo (em relação ao zênite) na direção Norte.
Faça o mesmo com o arame de 42 cm mas fixe-o mais ao Norte do arame de 46cm como mostra a figura anterior, e idem com o arame de 50 cm mas fixe-o mais ao Sul do arame de 46 cm, de forma que seus planos fiquem paralelos entre si. Observe que o Sol nunca vai passar sobre o Zênite.
Pode-se explorar o experimento para localidades de outras latitudes, como por exemplo: segurando o arame de 46 cm (retire os outros) pelas suas extremidade (fazendo com que elas coincidam com os pontos leste e oeste), de tal forma que ele fique perpendicular ao plano do horizonte, teremos o movimento aparente do Sol visto por um observador situado na região equatorial (região próxima ao equador da Terra), durante os equinócios.
Para outras regiões (outras latitudes) do hemisfério sul, por exemplo, basta inclinarmos o arame e, portanto, o plano que o contém de um ângulo igual ao da latitude do local. Para quem está no hemisfério sul esta inclinação deve ser contada da vertical do quadrado em direção ao Norte.
Por exemplo, a latitude da cidade de Pato Branco (PR) é de -26,2º, logo, o plano da trajetória aparente do Sol deve ser inclinado 26,2º a partir da vertical do quadrado na direção do Norte.
Devemos levar em consideração ainda, que o plano da trajetória do Sol se desloca mais para o Norte durante nosso inverno e mais para o Sul, durante nosso verão, então, além de inclinarmos o arame, conforme a latitude do lugar, devemos, também deslocar o arame mais para o Norte (no nosso inverno) e mais para o Sul (no nosso verão).
Com a união dos dois movimentos (inclinação e deslocamento) do plano da trajetória aparente (arame) do Sol, podemos explicar: a) o movimento aparente do Sol, b) a diferença da duração do dia e da noite ao longo do ano, c) as estações do ano e d) o porquê das regiões polares terem somente um dia e uma noite de 6 meses cada.