Em que data do ano os dias e as noites têm exatamente a mesma duração por quê?

1. Como se chama a trajet�ria aparente do Sol na esfera celeste ao longo do ano? Qual a sua inclina��o em rela��o ao equador celeste?

A trajet�ria se chama ecl�tica e a inclina��o � em torno de 23 graus e 27 minutos.

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• Em que data do ano os dias e as noites têm exatamente a mesma duração?
• Qual o período têm maior duração o dia ou à noite porque?
• Por que a duração do dia e da noite pode variar ao longo do ano?
• Qual a região em que os dias e noites sempre tem duração igual?

1. Quantos equin�cios acontecem durante o ano? Em que datas, aproximadamente? O que caracteriza um equin�cio?

O equin�cio � um termo latino que significa noites iguais, referindo-se �s noites que s�o iguais aos dias, ou seja, onde o per��odo de insola��o � igual ao per��odo sem ilumina��o solar. Ocorrem dois por ano, caracterizando civilmente o come�o das esta��es primavera e outono, respectivamente pr�ximo ao dia 20 de setembro e 21 de mar�o no hemisf�rio Sul. No momento do equin�cio o Sol cruza exatamente o Equador celeste.

1. Quantos solst��cios acontecem durante o ano? Em que datas, aproximadamente? O que caracteriza um solst��cio?

Ocorrem no ano dois solst�cios, momentos em que o Sol atinge suas m�ximas declina��es Sul e Norte. Nestas datas ocorrem os dias mais longos e as noites mais curtas (solst��cios de ver�o) e os dias mais curtos e as noites mais longas (solst��cios de inverno). O solst��cio de inverno ocorre no Hemisf�rio Norte pr�ximo ao dia 21 de Dezembro e o de ver�o pr�ximo ao dia 20 de junho. Os solst��cio no Hemisf�rio Sul ocorrem inversamente aos do Hemisf�rio Norte, ver�o em 21 de dezembro e inverno em 20 de junho.

1. Explique por que o fato da Terra orbitar o Sol com o eixo inclinado causa as esta��es do ano.

A inclina��o do eixo da Terra faz com que aparentemente o Sol atinja diferentes pontos na superf��cie da Terra com m�xima insola��o. Assim, ora o Hemisf�rio Sul � preferencialmente atingido pelos raios solares e ora o Hemisf�rio Norte recebe maior insola��o.

1. Qual a rela��o entre a latitude de um lugar e a varia��o da dura��o do dia (sol acima do horizonte) ao longo do ano nesse lugar?

Quanto maior a latitude (em módulo) maior a variação entre a duração das horas de luz e sem luz ao longo do anor: no equador não existe variaçã, tem 12h de luz e 12 h de escuridão o ano inteiro; nos polos ela é extrema, chegando a 24 h de luz no verão e 24h de escuridão no inverno.

1. Merc�rio tem o eixo de rota��o praticamente paralelo ao eixo da ecl�ptica. Existem esta��es do ano em Merc�rio?

Merc�rio, devido a este fato, n�o possui esta��es, visto que n�o existe varia��o de insola��o ao longo do ano em diferentes pontos deste planeta.

1. Como podemos medir a dura��o de cada esta��o usando um gn�mon?

Podemos tra�ar uma reta no equin�cio e observar quando que a sombra, no caso de Porto Alegre, fica mais ao Sul desta reta. Enquanto a sombra avan�a em dire��o ao Sul, teremos o outono. Quando a sombra p�ra, teremos o dia que marca o inverno em nosso hemisf�rio. Deste momento, a sombra avan�a em dire��o ao Norte. Quando a sombra encontra novamente a reta do equin�cio, teremos o equin�cio da primavera. Depois, teremos o ponto em que a sombra alcan�a o ponto mais ao Norte, caracterizando o solst��cio de ver�o. Da�� em diante, a sombra volta em dire��o ao Sul, encontrando a reta original do equin�cio e fechando o ciclo.

1. Como se pode saber, usando um gn�mon, qual a dire��o norte-sul?

�, aproximadamente, a reta que cont�m dois pontos de sombra diametralmente opostos em rela��o ao meio-dia. Por exemplo, tomamos um ponto �s 10h e �s 14h. Tomando a sombra do extremo do gn�mon nestes dois instantes e unindo-os, teremos uma reta que indica, com bom grau de precis�o, a dire��o norte-sul.

1. Observando o sol se p�r no horizonte, ao longo do ano, o que se nota a respeito do ponto onde ele se p�e? Em que ponto ele se p�e nos equin�cios?

No equin�cio, o Sol nasce exatamente no ponto cardeal leste e se p�e exatamente no ponto cardeal oeste. Do solst��cio de dezembro em diante, o Sol aparentemente se move para o Norte, sendo que o ponto onde o Sol nasce varia com a latitude. Ou seja, quanto maior for a latitude maior ser� o �ngulo m�ximo entre o ponto do horizonte onde o Sol nasce e o ponto Leste. No Equador, teremos este �ngulo m�ximo como a inclina��o da ecl��ptica (23,455 graus). Quanto maior a latitude, maior este �ngulo.

1. Por que n�s n�o vemos as mesmas estrelas no ver�o e no inverno?

A diferen�a de tempo entre o ver�o e o inverno � de seis meses. Durante este tempo, a Terra volta sua face n�o-iluminada para outro lado, que n�o era vis��vel h� seis meses atr�s, pois neste tempo o Sol ocupava esta posi��o. Veja esta figura.

1. Qual a declina��o do Sol nas seguintes datas:
1. Equin�cio de primavera e equin�cio de outono no HS.

Sol no Equador (0 grau de declina��o)

1. Solst��cio de ver�o e solst��cio de Inverno no HN.

Solst��cio de Ver�o no HN: Sol a +23,455 graus. Solst��cio de Inverno no HN: Sol a -23,455 graus.

1. Qual o dia mais longo do ano no HS e no HN?

No HS o dia mais longo � o dia do Solst��cio de Ver�o (pr�ximo de 21 de dezembro) e no HN o dia mais longo � o dia do Solst��cio de Ver�o (pr�ximo de 21 de junho).

1. Em que datas do ano o dia e a noite tem a mesma dura��o em toda a Terra?

Nos equin�cios, pr�ximo dos dias 21 de setembro e 21 de mar�o.

1. Que esta��o �, no HN, quando o sol est� aumentando sua declina��o (se afastando do equador) para norte? Nessa �poca no HS, os dias est�o ficando mais longos ou mais curtos?

Primavera no HN. No HS � outono e os dias est�o ficando mais longos.

1. Se num determinado lugar, ao meio dia do solst��cio de ver�o, a dire��o do Sol forma um �ngulo de 10 graus com a dire��o do z�nite, qual o �ngulo entre o equador e o z�nite nesse lugar?

10 graus + 23,455 graus = 33,455 graus e o local est� numa latitude igual a este �ngulo.

1. Em que lugares da Terra (em que latitude) o sol incide perpendicularmente ao meio-dia no solst��cio de ver�o do HN? E no Solst��cio do HS?

HN: Tr�pico de C�ncer. No solst��cio do HS: Tr�pico de Capric�rnio.

1. Quantas vezes por ano o sol passa no z�nite, ao meio dia, em lugares com latitude:
1. 0° Duas vezes
2. 15° Duas vezes
3. 30° Nenhuma vez
4. 45° Nenhuma vez
2. Se tu observares o instante em que a sombra de uma estaca atinge o menor tamanho a cada dia, durante todos os dias do ano, a sombra ser� sempre m�nima � mesma hora do dia? Explique.

N�o; a sombra mínima sempre ocorre no instante da passagem meridiana superior do Sol, de forma que o tempo entre duas sombras mínimas consecutivas é igual ao tempo entre duas passagens meridianas consecutivas, definidas como o dia solar. Mas como o movimento aparente do Sol não é uniforme (pois � o reflexo do movimento da Terra em torno do Sol, que n�o � uniforme), os dias solares (verdadeiros) não tem todos a mesma duração, enquanto que no nosso rel�gio todos os dias t�m 24 horas de dura��o. Devido a isso, a passagem meridiana do sol sofre uma variação de at� 16 min para mais ou para menos em relação � hora que aconteceria se o movimento aparente do Sol fosse uniforme. Para saber mais sobre isto, olhar em equa��o do tempo.

1. a. Exatamente 12h, tendo em vista que o �ngulo hor�rio � de 6h ao se por e ao nascer � de -6h. b. cos H = -tan f tan d = -tan 30 * tan 0 = -0,5773* 0 = 0. Assim, H = 6h ou 90 graus. Este � o �ngulo para o por do astro. Para o nascer do Sol, temos -6h. c. Independentemente do local, o valo da tan d ser� sempre o mesmo (0), o que implica em um �ngulo de 6h para o �ngulo hor�rio. d. Exatamente 90 graus no nascer e 270 no por do Sol. Sabendo que cos A = sen d sec f, temos para a declina��o o valor de zero graus, tendo como valor zero. Independente do valor da declina��o, teremos o mesmo valor para o azimute do nascer e por do Sol, n�o interessando qual a declina��o do lugar na Terra. e. Teremos uma altura m�nima para o Sol igual � declina��o do lugar, tendo em vista que o Sol tem uma declina��o de zero graus. Por que ela varia durante o dia, para um mesmo lugar? Por que ela varia durante o ano, para a mesma hora do dia e a para o mesmo lugar? Por que ela varia de um lugar para outro, para a mesma hora do dia e para a mesma data do ano?

A insola��o � a quantidade de energia que incide numa determinada �rea na Terra. Ela varia com o �ngulo de incid�ncia do Sol, sendo maior pr�ximo ao meio-dia e menor nos instantes pr�ximos ao nascer e ao p�r-do-sol. Da mesma forma, ao meio-dia no solst��cio de inverno, ela � menor do que ao meio-dia do ver�o, visto que o Sol est� aparentemente mais pr�ximo do horizonte. Al�m do mais, vai variar conforme a latitude do lugar, mesmo que fa�amos medidas � mesma hora do dia, visto que o �ngulo do Sol em rela��o ao z�nite ou horizonte vai variar conforme a latitude.

1. Fa�a a conta para mostrar que a raz�o entre a insola��o m�dia sobre a Terra no af�lio e no peri�lio �: (Iafelio)/(Iperielio) = 0,94.

A insola��o, sendo por defini��o a energia que incide numa �rea da Terra numa determinado tempo, ser� influenciada pela dist�ncia da Terra ao Sol. A energia decai com o quadrado da dist�ncia. Desta forma, teremos: I(af)/I(per)~(/d(per)/ d(af))2(a(1-e)/a(1+e))2((1-e)/(1+e))2= (0,9828/1,017202)2= 0,9335.

1. Sabendo que cos H = -tan f tan d, calculamos cos H = -tan 30 tan - 23,5. Assim, cos H = -0,5773 -0,4348 = 0,2510 e H = 5h01min51s. O tempo que o Sol fica acima do horizonte, será o dobro disso.

Em que data do ano os dias e as noites têm exatamente a mesma duração?

Qual o período têm maior duração o dia ou à noite porque?

Por que a duração do dia e da noite pode variar ao longo do ano?

Qual a região em que os dias e noites sempre tem duração igual?