Uma visão épica das estações

A maioria das crianças aprende na escola primária que as estações são causadas pela rotação da Terra em um eixo inclinado durante sua órbita anual ao redor do Sol. Acredita-se que a inclinação substancial, de cerca de 23,5 graus, seja o resultado de um antigo corpo planetário, Theiacolidindo com a Terra há cerca de 4,5 mil milhões de anos, na mesma colisão cataclísmica que formou a Lua.

Para visualizar por que a Terra tem estações, imagine o planeta como um pião inclinado para um lado. Por volta do solstício de junho, o Hemisfério Norte se inclina em direção ao Sol, trazendo luz solar mais direta e dias mais longos. Por volta do solstício de dezembro, o Hemisfério Sul faz o mesmo. É por isso que junho inaugura o verão e o clima quente no Hemisfério Norte, enquanto dezembro o faz no Hemisfério Sul.

Os equinócios de março e setembro servem como pontos médios entre esses dois extremos sazonais. Naqueles dias, o terminador– a fronteira entre os lados iluminado e escuro da Terra – passa diretamente por ambos os pólos. Como resultado, os hemisférios Norte e Sul recebem quase a mesma quantia de luz solar, e o dia e a noite têm quase a mesma duração.

Como são as estações do ano a cerca de um milhão de quilômetros de distância? Essa é a visão fornecida pela NASA ÉPICO (Earth Polychromatic Imaging Camera) a bordo da missão NOAA DSCOVR (Observatório Climático do Espaço Profundo). Ao manter uma órbita que coloca a nave espacial entre o Sol e a Terra, a cerca de 1,6 milhões de quilómetros (1 milhão de milhas) da Terra, a câmara tem uma visão quase contínua do hemisfério iluminado pelo Sol. À medida que a Terra gira durante o dia, o EPIC captura uma imagem de disco completo da face iluminada pelo sol do planeta a cada poucas horas.

As quatro imagens acima, tiradas aproximadamente na mesma hora do dia, mostram como a visão do EPIC sobre o Hemisfério Ocidental muda ao longo do ano, do solstício de dezembro (canto superior esquerdo) ao equinócio de março (canto superior direito), solstício de junho (canto inferior esquerdo) e equinócio de setembro (canto inferior direito). A diferença mais marcante está entre os dois solstícios. Em dezembro, a América do Sul fica perto do centro do disco e grande parte da Antártida é visível, enquanto a América do Norte está parcialmente fora de vista. Em Junho, a inclinação da Terra significa que a situação se inverte: o Hemisfério Norte e a América do Norte estão mais centrados, o gelo marinho do Árctico aparece à vista, a América do Sul está deslocada e a Antárctida fica completamente fora de vista.

Existem outras diferenças notáveis ​​entre as quatro imagens. A Terra parece um pouco menor durante os equinócios de março e setembro, por exemplo. Isso porque o DSCOVR estava dezenas de milhares de quilômetros mais distante da Terra nessas datas do que nos solstícios. Em 21 de dezembro de 2023, DSCOVR estava a 1.447.327 quilômetros (899.327 milhas) da Terra, em comparação com 1.561.901 quilômetros (970.520 milhas) em 22 de setembro de 2024.

A ligeira diferença no tamanho aparente da Terra não tem nada a ver com a inclinação da Terra. Em vez disso, ocorre porque o DSCOVR segue um caminho tridimensional em loop chamado Órbita de Lissajous para manter a espaçonave perto Ponto de Lagrange 1onde a força gravitacional combinada do Sol e da Terra e a força centrífuga do satélite se equilibram, tornando mais fácil para os engenheiros manterem a posição da espaçonave sem usar muito combustível. A distância do DSCOVR à Terra oscila entre o máximo e o mínimo aproximadamente a cada três meses, e o tempo muda ao longo do ano devido a influências lunares e manobras orbitais. Em 2024, a órbita colocou a espaçonave um pouco mais longe da Terra em ambos os equinócios, mas nem sempre é o caso.

Há outra maneira notável de as imagens diferirem. Por causa da órbita Lissajous do DSCOVR, o ângulo entre o Sol, a Terra e o satélite varia entre 2 e 12 graus, explicou Alexander Marshak, cientista adjunto do projeto da missão DSCOVR. A Terra aparece como um disco totalmente iluminado em ângulos menores e menos arredondado em ângulos maiores, como se uma “mordida” tivesse sido arrancada, semelhante a um fase gibosa da Lua. Para este conjunto de imagens, a imagem de 22 de setembro tem um ângulo ligeiramente inferior (8,1°) do que a imagem de 21 de dezembro (10,3°), fazendo com que pareça um pouco mais redonda e cheia. O ângulo entre o Sol, a Terra e o satélite nas outras duas imagens está entre 9° e 10°.

“Você pode ver a influência sutil da mudança na geometria orbital nessas imagens”, disse Marshak. “Mas as mudanças mais óbvias – a aparente localização dos continentes – devem-se à inclinação da Terra.”

O ponto de vista do EPIC oferece uma perspectiva que torna mais fácil entender e visualizar por que a Terra tem estações, mas depois de mais de um década no espaçoa missão também abriu novas abordagens para compreender e observar como os ciclos diários e sazonais se desenrolam à escala planetária. Recolheu mais de uma década de dados diurnos e sazonais sobre muitas características importantes da Terra, incluindo vegetação, nuvens, gelo, neve, radiação UV, cor do oceano e aerossóis.

Imagem do Observatório Terrestre da NASA por Michala Garrison, usando dados de ÉPICO DSCOVR. História de Adam Voiland.

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