estacionario, para hacerse más tarde completamente nulo, y el Sol
alcanza su mayor altura meridiana en el día del solsticio; entonces es,
pues, cuando el arco descrito por aquel astro alcanza el máximum de su
valor, y cuando se tiene el día más largo del año. Después el astro
empieza á seguir marcha inversa, se acerca poco á poco al ecuador, y el
día, siempre mayor que la noche, disminuye insensiblemente hasta el
equinoccio de setiembre, en el cual la noche y el día quedan iguales,
teniendo doce horas cada uno.
Á partir de este momento, el astro va á salir y a ponerse por puntos
cada vez más distantes del este y del oeste, pero por la parte sur; su
altura á la hora de las doce disminuirá de día en día. El período de luz
será constantemente más corto y siempre de duración inferior á la noche.
La desigualdad irá aumentando hasta el solsticio de diciembre, que es el
día de noche más largo en todo el hemisferio boreal.
[Illustración: Fig. 16. La Tierra en uno de los equinoccios.]
Por último, de diciembre á marzo, el Sol seguirá marcha inversa,
acercándose de nuevo al ecuador, é irá ocupando á la hora de las doce
alturas cada vez más elevadas; el día crece entonces á medida que mengua
la noche, hasta que el equinoccio de fines de marzo restablece la
igualdad.
Si en vez de tomar un punto del hemisferio norte de la Tierra hubiéramos
considerado un horizonte del hemisferio sur, el observador habría notado
la misma sucesión de fenómenos, pero en orden inverso. La salida y la
puesta del Sol habrían ido alejándose del este y del oeste hacia el
norte; pero su altura meridiana hubiera disminuido primeramente hasta el
solsticio de junio para aumentar desde junio al equinoccio de setiembre,
siendo siempre los días más cortos que las noches. De setiembre á marzo,
alturas meridianas crecientes, salida y puesta más meridionales hasta el
solsticio de diciembre, días crecientes, y más largos que las noches.
Desde el solsticio de diciembre á marzo, vuelta del Sol hacia el ecuador
y disminución de los días, que siguen siendo mayores que las noches.
Tales son los hechos que todo el mundo puede observar en el espacio de
un año. Vamos á explicarlos.
En el equinoccio, la posición ocupada por la Tierra es esta: como el
plano del ecuador de la Tierra pasa por el Sol, el hemisferio iluminado
que la Tierra le presenta y el hemisferio oscuro, están separados uno de
otro por un círculo máximo que pasa precisamente por ambos polos y que
contiene el eje de rotación {fig. 16}. Este círculo de separación de la
luz y de la sombra se confunde en este momento con uno de los círculos
meridianos terrestres y, por consiguiente, divide en dos partes iguales
todos los paralelos.
En virtud de la rotación diurna, todo punto de un paralelo cualquiera
describe, pues, el día del equinoccio, la mitad de su circunferencia en
la zona de luz y la otra mitad en la de sombra. El día es igual á la
noche en toda la Tierra, y bajo todas las latitudes; de esta
circunstancia se deriva precisamente el nombre de equinoccio.
[Illustración: Fig. 17. La Tierra entre el equinoccio y el solsticio.]
39. =Desigualdad de duración de los días y de las noches.=--Á partir del
equinoccio de Aries, la Tierra tomará una de las posiciones indicadas en
la figura 17, porque su eje de rotación sigue siendo paralelo á sí
mismo, y conservando la misma inclinación sobre el plano de la
eclíptica. El círculo de separación de la luz y de la sombra dejará de
pasar por los polos y dividirá en dos partes desiguales á cada paralelo.
El arco diurno _a M b_, pongamos por ejemplo, será mayor que el nocturno
_a M' b_. De modo que el día será mayor que la noche, y la diferencia
entre sus duraciones tanto más considerable cuanto á mayor distancia del
círculo boreal pase el círculo de iluminación.
Así pues, los días, mayores que las noches, irán creciendo sin cesar
hasta la época del solsticio de Cáncer, porque en este momento es cuando
el círculo de separación de la luz y de la sombra alcanzará las regiones
más distantes del polo. Entre el solsticio de verano y el equinoccio de
Libra, la Tierra ocupará, respecto del Sol, una serie de posiciones
idénticas á las que acabamos de examinar, pero en orden inverso. Los
días boreales, que siguen siendo mayores que las noches, irán
disminuyendo hasta el momento del nuevo equinoccio, en el cual volverá á
establecerse entre ellas la igualdad. Entonces la Tierra irá inclinando
cada vez más hacia el Sol su polo austral, y el arco diurno boreal irá
siendo más pequeño que el nocturno. Las noches, más largas que los días,
crecerán constantemente, y alcanzarán su máximum de duración en el
solsticio de Capricornio (fig. 18), para menguar inmediatamente en
sentido inverso, hasta el equinoccio de Aries.
[Illustración: Fig. 18. La Tierra en uno de los solsticios.]
=40. El día más largo y la mayor noche del hemisferio boreal.=--Las
variaciones que acabamos de indicar se efectúan de ese modo en todos los
puntos de la Tierra comprendidos entre los círculos polares, es decir,
pertenecientes á la zona tórrida ó á las templadas. Pero las
desigualdades varían con la latitud, y son tanto más notables cuanto
mayor es la latitud ó, en otros términos, cuanto más se aleja uno del
ecuador.
Por lo demás, la altura meridiana del Sol sobre un horizonte dado
explica estas desigualdades. La amplitud del arco diurno que la rotación
terrestre hace recorrer al Sol sobre el horizonte, depende efectivamente
de dicha altura. En el solsticio de Cáncer, allá por el 20 de junio, la
altura meridiana del Sol es máximum para el horizonte de un lugar
situado en el hemisferio norte; por eso resulta el día más largo, ó
mejor dicho, el período de luz más prolongado, y la noche más corta.
Entre el solsticio de Cáncer y cada uno de los equinoccios, la altura
meridiana del Sol va creciendo durante la primavera y disminuyendo
durante el verano: los días aumentan para menguar inmediatamente
después.
Finalmente, en el solsticio de Capricornio, allá por el 21 de diciembre,
la altura del Sol sobre el horizonte es la más pequeña posible: así es
que tenemos la época de noche más larga y de día más corto.
Lo que acabamos de decir se aplica al hemisferio norte; en un punto
cualquiera del hemisferio sur cuya latitud sea superior á 23° 27´, los
fenómenos se presentan del mismo modo, pero en épocas del año
correspondientes á posiciones de la Tierra diametralmente opuestas sobre
su órbita. El día más largo es el del solsticio de Capricornio, y el más
corto el del solsticio de Cáncer.
=41. Días y noches de la zona intertropical.=--Consideremos ahora algunos
puntos particulares de la Tierra.
En el ecuador, durante todo el año, la duración del día y de la noche
son iguales, teniendo cada uno de ellos doce horas. Esto depende de que
el círculo máximo del ecuador se encuentra siempre dividido en dos
partes iguales por el círculo que separa el hemisferio iluminado del
oscuro; el arco diurno y el nocturno tienen la misma amplitud, sea cual
fuere la altura meridiana del Sol. En la época de los equinoccios, el
Sol describe, para el horizonte de un punto del ecuador, el círculo
máximo vertical que pasa por los puntos este y oeste. De modo que á las
doce del día exactamente pasa por el cenit.
Este último fenómeno es común á todas las regiones de la Tierra situadas
entre el ecuador y ambos trópicos, hasta los 23° 28´ de latitud
próximamente. En efecto, el eje de rotación se inclina 23° 28´ sobre el
plano de la eclíptica. Cuando nuestro globo llega, por efecto de su
movimiento de translación alrededor del Sol, á uno ú otro de los
solsticios, el radio que une los centros de ambos astros pasa
precisamente por un punto de uno de los trópicos, y coincide con la
vertical del lugar.
Así, el día del solsticio de verano, el Sol pasa á la hora de las doce
por el cenit de todos los puntos situados en el trópico de Cáncer, y el
día del solsticio de invierno por el cenit de los lugares del trópico de
Capricornio.
=42. El Sol en el cenit.=--Entre el ecuador y los trópicos, es decir, en
toda la zona tórrida, se presenta la misma circunstancia dos veces al
año, porque entonces la altura meridiana del Sol llega á 90° y pasa de
esto. De ahí resulta que entre estas dos épocas y uno de los solsticios
el Sol se encuentra á la hora del mediodía más allá de la vertical por
la parte norte, y durante el resto del año, aquende dicha vertical, por
la parte del sur. De modo que los habitantes de la zona tórrida ven su
sombra meridiana proyectada ya hacia el polo, ya hacia el ecuador, esto
es, al norte ó al sur de su horizonte.
=43. Días y noches de las zonas polares=.--Transportémonos ahora á uno de
los círculos polares, es decir, á una latitud que sólo dista del polo
23° 27´.
Desde el equinoccio hasta el solsticio, el día va creciendo sin cesar
para ese paralelo, lo mismo que para todos los demás lugares de la
Tierra; pero en el solsticio mismo, la luz del Sol alcanza al paralelo
completo, de modo que este día el astro permanece 24 horas sobre el
horizonte. Lo contrario ocurre en el círculo polar del hemisferio
opuesto, cuya noche dura 24 horas el día del solsticio.
Allende los círculos polares, en los sitios que forman las zonas
glaciales, los días y las noches tienen duraciones cada vez más
desiguales. Á partir del equinoccio de Libra, por ejemplo, el polo
austral de la Tierra ve alzarse al Sol sobre su horizonte, efectuar cada
veinticuatro horas una vuelta entera sin ponerse, y, elevándose siempre,
alcanzar al cabo de tres meses su mayor altura, en la época del
solsticio de Capricornio. Una vez pasado el solsticio, el astro luminoso
describe en sentido inverso esta especie de espiral, para ponerse tres
meses más tarde, con lo cual ha suministrado un día de seis meses
enteros á dichas regiones heladas. Durante este largo intervalo de
tiempo, el polo boreal se hallaba sumido en la noche, que ahora va á
empezar para el polo sur.
=44. Duraciones máxima y mínima del día y de la noche en diversas
latitudes=.--Acabemos este estudio de las variaciones que presentan las
duraciones relativas de los días y de las noches, presentando en un
cuadro las duraciones del día más largo y del más corto para cierto
número de latitudes comprendidas entre los círculos polares:
Duración Duración
del día más largo del día más corto
y de la mayor y de la noche
Latitudes. noche. más pequeña.
Ecuador 0° 12h 0m 12h 0m
15° 12 53 11 7
Trópicos 23° 27´ 13 27 10 33
30° 13 56 10 4
45° 15 26 8 34
París 48° 50´ 16 7 7 34
Buenos Aires 34° 36´ 14 20 9 40
60° 18 30 5 30
Círculos polares 66° 33´ 24 0 0 0
LAS ESTACIONES
=45. Las estaciones astronómicas.=--Según se sabe, el año se divide en
cuatro estaciones, separadas unas de otras por los dos equinoccios y los
dos solsticios.
La _primavera_ empieza en el momento en que la Tierra pasa por el punto
equinoccial de la primavera ó, lo que significa lo mismo, en el momento
en que el Sol atraviesa el ecuador y pasa del hemisferio austral al
boreal del cielo. Este paso ocurre ordinariamente entre el 20 y el 22 de
marzo.
El fin de la estación de la primavera y el principio de la de _verano_
coincide con la época del solsticio siguiente, que se efectúa de
ordinario hacia el 20 de junio.
El estío acaba y el _otoño_ empieza en el momento en que se verifica el
segundo equinoccio, es decir, cuando el Sol atraviesa el ecuador para
volver al hemisferio austral, allá por el 22 de setiembre.
Finalmente, en la época del segundo solsticio, es decir, á eso del 20 ó
21 de diciembre, empieza la estación de _invierno_, que termina con el
año astronómico al llegar el equinoccio de primavera.
=46. Porqué tienen desigual duración las estaciones.=--Los equinoccios y
los solsticios dividen en cuatro partes desiguales la órbita de la
Tierra, según acabamos de ver. Este hecho bastaría para que las
estaciones no tuviesen la misma duración; pero esta desigualdad aumenta
más aún por la circunstancia de que la Tierra se mueve en su órbita con
rapidez tanto mayor cuanto más cerca del Sol se encuentra, cosa que
ocurre precisamente cuando recorre los dos arcos más pequeños, los de
otoño y de invierno.
He aquí las épocas precisas en que se verificaron durante el año 1888
los equinoccios y los solsticios, esto es, los principios de las cuatro
estaciones y las duraciones correspondientes de estos períodos:
El equinoccio de Aries se efectuó el 20 de marzo á las 4h 5m
de la mañana (tiempo medio de París). El solsticio de Cáncer el 21
de junio, á 0h 23m de la mañana. El equinoccio de Libra el 22
de setiembre á las 3h 2m de la tarde. El solsticio de
Capricornio el 21 de diciembre, á las 0h 12m de la mañana.
La duración del otoño austral, ó de la primavera boreal habrá sido,
pues, de 92 días 20h 18m. La del invierno austral ó del
verano boreal, 93 días 14h 39m. La de la primavera austral ó
del otoño boreal, 89 días 18h 10m. La del verano austral ó
del invierno boreal (1888-1889), 89 días 0h 34m.
Se ve, por los números que preceden, que el Sol ha permanecido en el
hemisferio boreal durante 186 días 10h 57m y en el austral sólo
durante 178 días 19h 44m, lo cual constituye una diferencia de 7
días 15h 30m en favor de las estaciones estivales del hemisferio
norte.
[Illustración: Fig. 19. Órbita anual de la Tierra. Las estaciones.]
=47. Las estaciones meteorológicas.=--Las estaciones no son únicamente las
divisiones naturales del año astronómico, sino que además y casi siempre
se las considera como períodos que presentan caracteres distintos desde
el punto de vista de la temperatura de las diversas regiones de la
Tierra.
En lo relativo al hemisferio boreal, el invierno es generalmente la
época de los fríos y el verano la de los calores, formando el otoño y la
primavera períodos intermedios y templados.
En el hemisferio austral, el orden es inverso, por lo menos en cuanto
las temperaturas dependen de la acción exclusiva y directa de los rayos
solares. En dichas regiones de la Tierra, las épocas del frío son la
primavera y el verano, y el otoño é invierno las de grandes calores. Es
fácil darse cuenta de la oposición de las estaciones en ambos
hemisferios con sólo estudiar las causas astronómicas de las variaciones
de la temperatura.
=48. Intensidad de la radiación solar en diversas épocas.=--Si se
considera en su totalidad el globo terrestre, la cantidad de calor que
recibe del Sol no depende sino de la distancia entre ambos astros, y
varía con ella. En el perihelio, allá por el 1º de enero, dicha cantidad
es la mayor posible; la menor, en el perihelio, hacia el 1º de julio.
Entre estas dos épocas, el calor recibido por el globo varía, á medida
que cambian las distancias del Sol á la Tierra. Como el eje mayor de la
órbita divide la curva en dos partes iguales recorridas en el mismo
tiempo por el planeta, resulta que éste recibe del sol cantidades de
calor iguales durante cada una de esas mitades de año.
Por otra parte, la observación enseña que la temperatura media de la
Tierra es casi constante, y que no ha variado de manera sensible desde
hace miles de años. En consecuencia, podemos sentar que nuestro globo
pierde cada año, por radiación en el espacio, todo el calor que recibe
del Sol.
=49. Influencia de la altura del Sol sobre la intensidad de la
radiación.=--Las variaciones de distancia no bastan á explicar las
grandes diferencias que se notan en la temperatura de un punto dado en
las diversas épocas del año, ni la distribución excesivamente desigual
del mismo elemento en las distintas latitudes. Las causas de esas
variaciones son de dos órdenes: unas, que dependen de la constitución
física del globo terrestre y de su atmósfera, son de orden
meteorológico; otras, puramente astronómicas. No debemos insistir más
que sobre estas últimas.
Dos causas astronómicas principales determinan la intensidad del calor
que el Sol irradia hacia un punto dado de la superficie del globo, de la
cual resulta la temperatura media de un día en una época determinada.
Estas causas son: en primer lugar, la altura meridiana á que el Sol se
eleva sobre el horizonte; en segundo lugar, la duración del día, esto
es, del tiempo que el astro tarda en recorrer su arco diurno.
En física se demuestra que si una superficie se encuentra enfrente de un
foco de calor, la intensidad del calor incidente es tanto mayor cuanto
menos oblicuamente se presenta dicha superficie á la acción de los
rayos. Así, en el momento de salir el Sol, la Tierra recibe su mínimum
de calor, para irse calentando cada vez más á medida que el movimiento
diurno, haciendo elevarse el disco del astro, disminuye la oblicuidad de
sus rayos. Á las doce, el calor recibido alcanza su máximum, para
empezar á disminuir en seguida hasta la hora del ocaso. Comparando, en
lo que se refiere á la oblicuidad de los rayos solares, dos días
cualesquiera tomados en diferentes épocas del año, se ve que la cantidad
de calor recibida en un punto dado, en cada uno de estos días, depende
de la altura que alcanza el Sol á al hora de las doce. Ahora bien, esta
altura varía con las estaciones, siendo cada vez mayor desde el
equinoccio de primavera hasta el solsticio de verano, para disminuir en
seguida hasta el equinoccio de otoño; luego sigue bajando hasta el
solsticio de invierno, en que es lo más pequeña posible.
Finalmente, durante el invierno vuelve á pasar por los valores que ha
tenido en otoño, hasta el equinoccio de primavera.
=50. Influencia de la duración del día.=--Por último, la temperatura de un
día depende también del tiempo durante el cual ejercen los rayos solares
su acción sobre la atmósfera y el suelo. En una palabra, depende de la
extensión del día. Pues, esta extensión es á su vez, para un punto dado,
tanto mayor cuanto más considerable es la altura meridiana del Sol; de
modo que esta segunda causa contribuye en unión de las primeras á hacer
más cálidas las estaciones de primavera y de verano, y más frías las de
otoño é invierno.
Esto es, por lo demás, lo contrario de lo que ocurre con el hemisferio
austral de la Tierra, puesto que, para dos latitudes iguales y opuestas,
las alturas meridianas del Sol varían en sentido inverso, así como las
duraciones relativas de los días y de las noches. El otoño y el invierno
son en él las estaciones más cálidas, y la primavera y el verano las más
frías.
=51. Variaciones de la temperatura según las latitudes.=--Todo cuanto
acabamos de decir para explicar las variaciones de la temperatura en un
punto dado, sirve también para hacer comprender la desigualdad de
distribución del calor según las latitudes.
La zona tórrida, comprendida entre el ecuador y los dos trópicos,
comprende las regiones cuya temperatura media anual es más elevada, y en
que, al mismo tiempo, es menos vivo el contraste entre las estaciones.
En efecto, el Sol conserva en ellas, durante todo el año, las alturas
mayores sobre el horizonte. Allí es únicamente, según se ha visto, donde
alcanza el cenit, y donde sus rayos caen verticalmente sobre el suelo.
Su altura meridiana mínimum varía entre 66° y 43°, y nunca es inferior á
este último valor.
En las zonas templadas hay una diferencia más considerable entre las
temperaturas de las estaciones extremas. Por la época del solsticio de
invierno, el Sol alcanza escasa altura meridiana, mientras que en el
solsticio de verano, se eleva á alturas muy cercanas del cenit. Pero lo
que distingue principalmente dichas zonas de la tórrida, es que la
duración de los días, durante las estaciones invernales, es mucho menor
que la de los días de las estaciones estivales.
Finalmente, entre todas las zonas, las menos favorecidas en lo relativo
á la temperatura, son las glaciales. Durante los largos días de
primavera y de estío se presentan dichas zonas muy oblicuamente á los
rayos del Sol, y la ausencia del astro durante sus largas noches de
otoño y de invierno, acumula en ellas las nieves y los hielos
convirtiendo á esas regiones en países casi inhabitables.
=52. Épocas del mayor calor y del mayor frío.=--La primavera y el estío
son dos estaciones que podrían creerse idénticas á primera vista, puesto
que, dado un punto cualquiera, el Sol pasa en él por las mismas alturas
meridianas y que los días tienen duraciones sucesivamente iguales. Lo
mismo pudiera creerse acerca del otoño y del invierno. Sin embargo, la
observación prueba que la temperatura media del verano es superior á la
de la primavera, y que los grandes calores se presentan durante el
verano y no en el solsticio. El invierno es análogamente más frío que el
otoño, y las temperaturas más rigurosas no coinciden ordinariamente con
la época del solsticio.
=53. Estaciones meteorológicas de ambos hemisferios.=--Se ha visto que el
otoño y el invierno, esto es, las estaciones más frías del hemisferio
boreal, corresponden á las distancias más cortas del Sol y de la Tierra,
y la primavera y el verano á su mayor alejamiento. Como en el hemisferio
austral ocurre lo contrario, deberían resultar de esto calores estivales
más intensos y fríos de invierno más rigurosos. Pero esta causa de
desigualdad queda compensada por el hecho de que, si bien el calor
recibido por el hemisferio austral es más intenso durante las dos
primeras estaciones, la duración de éstas es, por otra parte, menor que
la de las otras dos.
Sin embargo, dada la igualdad de latitud, la temperatura media del
hemisferio austral es inferior á la del hemisferio boreal. Las
observaciones meteorológicas atestiguan la exactitud de este hecho, que
se encuentra además confirmado por la diversa extensión de los hielos
alrededor de ambos polos. Mientras que los hielos del boreal se
extienden sólo hasta el 81° paralelo, en la zona austral los mares se
hielan hasta el paralelo 71. Mas las causas de estas diferencias no son
astronómicas: tal fenómeno debe atribuirse á la desigual repartición de
las tierras y las aguas en los dos hemisferios. El boreal contiene la
mayor parte de los continentes, mientras que el austral se encuentra
cubierto en más de las tres cuartas partes por los océanos. Es cierto
que ambos reciben en un año la misma cantidad de calor solar; pero la
superficie líquida se enfría con más rapidez que el suelo, porque á
medida que una capa superficial disminuye de temperatura, su mayor
densidad la hace bajar, siendo reemplazada por otra inferior, que se
enfría á su vez. Así pues, la mar pierde más que el suelo firme por la
radiación nocturna de la Tierra, y esto explica la diferencia que
acabamos de señalar entre las temperaturas medias del hemisferio sólido
y del líquido.
LA LUNA SATÉLITE DE LA TIERRA
=54. Fases de la Luna.=--La Tierra va acompañada por la Luna en su
movimiento de rotación alrededor del Sol.
La Luna gira á su vez en torno de la Tierra, y en el mismo sentido que
nuestro propio movimiento alrededor del Sol, esto es, de occidente á
oriente. Su revolución se efectúa en un intervalo de 27 días y medio.
Como la distancia de la Luna á la Tierra es considerablemente más
pequeña que la del Sol, la órbita de aquel astro lo coloca en cada
revolución en una serie de posiciones respecto de este último, llamadas
_fases_, y que nos la presentan de manera muy distinta. Ya aparece como
un disco completamente iluminado; ya la vemos bajo la forma de un
semi-círculo luminoso; ya, por fin, se limita á una sección más ó menos
delgada, que es lo que llamamos _media luna_, ó una porción de círculo
superior á la mitad de esta figura.
=55. Explicación de las fases de la Luna.=--La razón de estos aspectos es
muy fácil de comprender. Basta para ello con examinar la figura 20, que
representa una revolución completa de la Luna alrededor de la Tierra. En
ella se ve á nuestro satélite en ocho posiciones principales sobre su
órbita, cuyo centro está ocupado por la Tierra. Se supone que el Sol se
halla fuera de la figura á una distancia igual á cerca de 400 veces la
de la Tierra á la Luna. Su luz ilumina la mitad superior de ambos
globos. Examinemos las posiciones sucesivas de la Luna.
En lo alto de la figura, nuestro satélite vuelve hacia la Tierra la
mitad oscura y, por consiguiente, la Luna queda entonces invisible. Esta
es la _Luna nueva_, y entonces se dice que se opera la _conjunción_.
El movimiento de la Luna la lleva á su segunda posición, y se empieza á
ver desde la Tierra una pequeña parte del disco lunar, que parece una
hoz, cuya convexidad está vuelta hacia el Sol, por la parte de
occidente. En los días siguientes la _media Luna_ se hace cada vez más
ancha, y á los 7 y medio próximamente después de la Luna nueva, se
encuentra iluminada toda una mitad del disco: este es el _cuarto
creciente_.
[Illustración: Fig. 20. Órbita de la Luna. Explicación de las fases.]