Analema

Analema é a figura traçada pelo Sol no céu ao longo do ano numa determinada hora. Por exemplo, se todos os dias tirarmos uma foto do Sol no mesmo horário e com a câmera apontada na mesma direção obteremos uma foto como a que segue:

foto de Dennis di Cicco

Por que isso acontece?
Sabemos que o eixo da Terra é inclinado em relação ao plano de sua órbita ao redor do Sol. Isto propicía a mudança das estações. No hemisfério Sul, temos no inverno o Sol mais baixo no horizonte Norte e no verão mais alto. Mas se fosse somente este o movimento o desenho seria uma linha reta vertical apontando no sentido Norte/Sul. No entanto, a órbita da Terra ao redor do Sol não é um círculo prefeito, é uma elípse. Assim, quando estamos no verão aqui no hemisfério Sul, a Terra está um pouco mais perto do Sol (observe que não é esta aproximação que provoca o calor do verão e sim a maior insolação devido à inclinação do eixo da Terra). E vice-versa no inverno. Segundo as leis de Kepler, quando um astro tem uma órbita elíptica, ele se move mais devagar quando esta no ponto mais afastado e mais rápido quando está mais próximo. Assim, no ponto mais afastado, o dia continua tendo 24 horas mas o Sol chega mais rápido ao zênite (ponto mais alto no céu) pois na verdade a Terra está fazendo a curva da órbita mais devagar (e leva menos de 24 horas para voltar a ficar de frente para o Sol). O contrário acontece quando a Terra está mais próxima do Sol e anda mais rápido não dando tempo para que o Sol chegue ao zênite. Este movimento esta definido na chamada "Equação do Tempo":


E. T. = 9.87 * sen (2B) - 7.53 * cos (B) - 1.5 * sen (B)

onde B = 360 * (N - 81) / 365
onde N = número do dia, ex. 1 de Janeiro = dia 1

Veja também: Equação do tempo

Resolvendo esta equação temos o gráfico a seguir:

Neste gráfico temos a diferença entre o "horário solar" e o "horário de relógio".
Isto é, quando é meio-dia no relógio em Fevereiro, por exemplo, o Sol ainda não chegou no ponto mais alto do céu. Por isso se usarmos um "relógio de sol" a hora que veremos estará alguns minutos atrasada. Do gráfico tiramos quantos minutos serão necessários somar à hora do "relógio de sol" para que tenhamos a hora oficial.

Transpondo este gráfico sinuoso para o céu o desenho resultante é um "oito" alongado com o lóbulo maior apontando para o Sul. E este é o famoso analema.


Desafio sobre o analema: Qual a latitude e o horário aproximados de onde foi registrada a foto acima? (Todos os dados necessários para responder estão contidos nesta página).
Se desejar receber a resposta com explicação mande um email e-mail não clicável - copie num papel!.



Na animação que segue, temos o Sol visto do Rio de Janeiro
ao meio-dia do dia primeiro de cada mês.

Sul

Norte

Animação produzida com os softwares: Skymap e Paint Shop Pro.


Desenhe o seu analema!


Links para pesquisa:

Analemma - site dedicado com muitas explicações do fenômeno.
Equação do Tempo - em "solstice.crest.org".
Equação do Tempo - em "www.sundials.co.uk".
Sky Magazine - autor da foto do analema.
NASA - explanação sobre movimento aparente do Sol.

Fotos:
Analema da Lua Analema na Grécia Analema marciano Outro analema na Grécia Analema na Ucrânia


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