Revoluția Pământului

Pământul se deplasează în jurul Soarelui pe o orbită. Această mișcare se numește revoluție și durează aproximativ un an: 365 de zile și aproape 6 ore. Calendarul are în mod obișnuit 365 de zile; din patru în patru ani se adaugă ziua de 29 februarie, astfel încât calendarul să rămână apropiat de anul anotimpurilor. Anii cu 366 de zile se numesc ani bisecți.

Axa Pământului este înclinată. De-a lungul deplasării pe orbită, cele două emisfere primesc lumina solară în mod diferit. Când emisfera nordică este mai mult îndreptată spre Soare, zilele sunt mai lungi aici și este vară. În același timp, în emisfera sudică este iarnă. După aproximativ o jumătate de an, situația se inversează. Anotimpurile nu sunt provocate de apropierea sau depărtarea Pământului de Soare: Pământul este cel mai aproape de Soare la începutul lui ianuarie, când în România este iarnă.

Primăvara și toamna au echinocții: durata zilei este apropiată de cea a nopții. Vara și iarna au solstiții, când ziua atinge una dintre duratele sale extreme în fiecare emisferă. În România, ziua este cea mai lungă în jurul solstițiului din iunie și cea mai scurtă în jurul celui din decembrie. Pe un calendar, compară orele de răsărit și apus din iunie și decembrie: diferența se vede fără să fie nevoie să măsori orbita.

Exemplu rezolvat. În ce anotimp se află emisfera sudică în iulie?

1. În iulie, în România (emisfera nordică) este vară.
2. Cele două emisfere au anotimpuri opuse, pentru că axa înclinată îndreaptă o emisferă spre Soare când cealaltă este îndepărtată de el.
3. Deci în emisfera sudică, de exemplu în Australia, în iulie este iarnă.

Axa Terrei este înclinată cu aproximativ 23,4° față de perpendiculara pe planul orbitei. Această înclinare și mișcarea de revoluție modifică unghiul sub care cad razele solare și durata iluminării. Pământul se mișcă pe orbită cu o viteză medie de 29,8 km/s, pe o elipsă cu excentricitatea 0,017: la periheliu, în jurul datei de 3 ianuarie, distanța este de 147,1 milioane km, iar la afeliu, în iulie, de 152,1 milioane km. Diferența de circa 5 milioane km (3,3%) este mică și nu explică anotimpurile. Anul sideral are 365,256 zile, iar anul tropic, legat de ciclul anotimpurilor, are 365,242 zile; de aceea calendarul gregorian introduce ani bisecți: anii divizibili cu 4, mai puțin cei divizibili cu 100 care nu se împart exact la 400. În jurul datelor de 20–21 martie și 22–23 septembrie sunt echinocțiile, iar în jurul datelor de 20–21 iunie și 21–22 decembrie sunt solstițiile; ziua exactă variază cu anul și cu fusul orar.

Exemplu rezolvat 1 — unghiul razelor la amiază. La solstițiul de iunie, Soarele are declinația $+23,4^{\circ }$. Pentru un loc de latitudine $\phi$, înălțimea Soarelui la amiază este $h=90^{\circ }-\phi +\delta$. La București ($\phi \approx 44,4^{\circ }$ N): $h=90-44,4+23,4=69^{\circ }$. La solstițiul de decembrie, cu $\delta =-23,4^{\circ }$: $h=90-44,4-23,4=22,2^{\circ }$. Aceleași raze cad deci mult mai oblic iarna și încălzesc mai puțin suprafața.

Exemplu rezolvat 2 — de ce anii bisecți. Dacă anul calendaristic ar avea mereu 365 de zile, ar rămâne în urma anului tropic cu $0,242$ zile pe an, adică $100\cdot 0,242\approx 24$ de zile într-un secol: echinocțiul de primăvară ar ajunge în aprilie. Regula gregoriană adaugă 97 de zile în 400 de ani, deci un an mediu de $(400\cdot 365+97)/400=365,2425$ zile, foarte apropiat de 365,2422.

Exemplu rezolvat 3 — latitudinea din înălțimea Soarelui. La 21 iunie, un navigator măsoară cu sextantul înălțimea Soarelui la amiază: $52^{\circ }$ spre sud. Declinația Soarelui este $+23,4^{\circ }$, deci latitudinea locului este $\phi =90^{\circ }-h+\delta =90-52+23,4=61,4^{\circ }$ N.

Înclinarea axei de 23,4° stabilește limitele zonelor termice. Tropicele (Racului și Capricornului) se află la $\pm 23,4^{\circ }$ și reprezintă latitudinile extreme la care Soarele poate fi la zenit la amiază, o dată pe an. Cercurile polare se află la $90^{\circ }-23,4^{\circ }=66,6^{\circ }$ latitudine: dincolo de ele există zile polare și nopți polare, cu durate de la 24 de ore la aproximativ șase luni la poli. România, aflată între paralelele de aproximativ 44° și 48° N, este în zona temperată: Soarele nu ajunge niciodată la zenit, iar lungimea zilei variază clar între vară și iarnă.

Calendarul iulian, cu un an mediu de 365,25 zile, depășea anul tropic cu $365,25-365,2422=0,0078$ zile pe an, adică aproape o zi la fiecare $128$ de ani ($128\cdot 0,0078\approx 1$). Până în secolul al XVI-lea întârzierea ajunsese la zece zile, motiv pentru care s-a introdus calendarul gregorian, în 1582.

Revoluția Pământului: fișe de lucru de tipărit

Două fișe de geografie pentru clasa a IV-a, legate de lecția „Revoluția Pământului”. Prima fixează reperele, iar a doua le folosește în situații noi. Fiecare fișă include cheia răspunsurilor.

• 

  Revoluția Pământului: repere

  Deschide fișa
• 

  Revoluția Pământului: aplicații

  Deschide fișa

Greșeli frecvente

• Greșit: Vara apare fiindcă Pământul este cel mai aproape de Soare.
  Corect: Anotimpurile depind în principal de înclinarea axei și de revoluție.
• Greșit: Când în România este vară, este vară și în Australia.
  Corect: Emisferele au anotimpuri opuse.
• Greșit: O revoluție durează exact 365 de zile.
  Corect: Durează puțin mai mult, motiv pentru care calendarul are ani bisecți.
• Greșit: Iarna este frig fiindcă Pământul se află cel mai departe de Soare.
  Corect: Pământul este cel mai aproape de Soare la începutul lui ianuarie; iarna este frig pentru că razele cad mai oblic și zilele sunt scurte.

Înainte și după