Solstício de inverno: a ciência por trás do dia mais curto do ano

O solstício de inverno anuncia o início astronômico do inverno e marca o dia com menos horas de luz do ano. Mas qual é a ciência por trás do dia mais curto e da noite mais longa?

O solstício de inverno e, aliás, as quatro estações – ocorrem porque a Terra está inclinada em um ângulo de cerca de 23,5 graus em relação ao sol. Em vez de girar em um eixo reto, nosso planeta está “um pouco inclinado”, disse Michael Kirk, um astrofísico pesquisador da Divisão de Ciências Heliofísicas do Goddard Space Flight Center da NASA.

Essa inclinação significa que os hemisférios norte e sul recebem diferentes quantidades de luz solar, e a quantidade de luz que cada hemisfério recebe varia ao longo do ano conforme nosso planeta se move ao redor do sol – e é por isso que experimentamos as estações. Grande parte do Hemisfério Norte recebe pouca luz do dia durante os meses de inverno, enquanto o Hemisfério Sul experimenta o oposto – aproveitando o verão durante o inverno do Hemisfério Norte e suportando o inverno assim como o Hemisfério Norte se aquece no verão. 

Mas, embora o solstício de inverno do Hemisfério Norte receba um dia inteiro de reconhecimento, isso acontece em um instante, quando o Polo Norte está em sua inclinação mais distante de 23,5 graus em relação ao sol. Esta posição deixa o Polo Norte fora do alcance do sol, mergulhando-o na escuridão total, disse Kirk.

Em 2022, o solstício de inverno acontece às 16h48 EST (21h48 UTC) de 21 de dezembro no Hemisfério Norte.

No Hemisfério Sul, esse momento marcará o solstício de verão, ou seja, o dia deste ano com maior número de horas de luz do dia, já que o Polo Sul estará inclinado para o sol e terá mais exposição solar. 

No solstício de inverno de dezembro, há menos horas de luz solar quanto mais ao norte você for no Hemisfério Norte. As pessoas neste hemisfério podem notar que o sol não está tão alto no céu, mesmo ao meio-dia.

No equinócio – os dois dias do ano em que ambos os hemisférios experimentam a mesma quantidade de luz do dia e da noite – o sol aparece diretamente acima, a 90 graus acima do equador ao meio-dia. Mas no solstício de inverno do norte, o sol do meio-dia aparece diretamente acima em uma latitude mais baixa: o Trópico de Capricórnio, que fica a cerca de 23,5 graus ao sul do equador e atravessa a Austrália, Chile, sul do Brasil e norte da África do Sul. O Trópico de Capricórnio é a latitude mais ao sul em que o sol pode aparecer diretamente ao meio-dia, de acordo com o Sistema de Observação do Oceano das Ilhas do Pacífico, um projeto baseado na Universidade do Havaí. 

Como o sol atinge seu zênite ao meio-dia em uma latitude tão ao sul, em latitudes mais altas ao norte, o sol “mal aparece no horizonte e volta a descer”, disse Kirk.

A cada ano, o solstício de inverno no Hemisfério Norte cai em um dos dois dias: 21 ou 22 de dezembro. No Hemisfério Sul, o solstício de inverno acontece em 20 ou 21 de junho.

A data varia porque o calendário gregoriano tem 365 dias, com um dia bissexto adicionado em fevereiro a cada quatro anos. Na realidade, a órbita da Terra ao redor do sol leva 365,25 dias. Devido a essa discrepância, o solstício de inverno nem sempre ocorre no mesmo dia.

Se há tão pouca luz solar no Hemisfério Norte durante o solstício de inverno, por que não é o dia mais frio do ano?

“A maneira mais intuitiva de entender é que leva tempo para que tudo esfrie”, disse Kirk. “O sol está recebendo menos radiação, menos calor na Terra. Leva muito tempo para a Terra e os oceanos irradiarem toda essa energia e se resfriarem de toda essa falta de luz solar.”

Depois que a terra e os oceanos esfriam, pode levar semanas ou meses para que eles aqueçam novamente. Após o solstício de inverno, os dias começam a ficar mais longos no Hemisfério Norte. Mas o sol ainda não brilha tanto quanto no verão; por exemplo, as latitudes médias do norte experimentam cerca de 9 horas de luz do dia nas semanas seguintes ao solstício, em comparação com as aproximadamente 15 horas diárias de luz do sol que recebem no solstício de verão. Além disso, o Hemisfério Norte ainda está inclinado para longe do sol, tornando-o frio.