¿Por qué las estaciones están más afectadas por la inclinación axial de la Tierra que la distancia al Sol?

Bueno, ¿cómo funcionan las estaciones?

El eje de la tierra, como has señalado, está inclinado. Debido a que está inclinado, durante ciertos puntos del año, cada hemisferio recibe más luz solar que el otro hemisferio debido a la inclinación. Si su hemisferio apunta más hacia el sol, está en la temporada de verano y es más cálido y los días son más largos. Lo opuesto a esto es el invierno, que es más frío y tiene días más cortos. Esta es la razón por la cual el eje inclinado de la Tierra tiene tanto efecto en las estaciones.

Ahora, si la Tierra cambiara su distancia entre ella y el sol, lo único que cambiaría sería la temperatura del planeta. Si la tierra se acercara al sol, la tierra se calentaría y viceversa si la tierra se alejara más. Sin embargo, este cambio de temperatura tendría un efecto mínimo en las estaciones. Verano, invierno, primavera y otoño seguirían sucediendo. Las dos cosas que cambiarían en términos de las estaciones son su longitud (si estamos más cerca de la tierra, orbitará el sol en menos tiempo y, por lo tanto, cada estación durará un tiempo más corto) y su temperatura. Sin embargo, las características de las estaciones, el orden, etc. no cambiarían. Todavía puede tener estaciones, no importa cuán lejos esté del sol, sin embargo, no puede tener estaciones con un eje que apunte hacia arriba.

Por eso la inclinación axial de la Tierra es más influyente en las estaciones.

La distancia entre la Tierra y el sol en su punto más cercano (en enero) y más lejano (julio) varía de 91.4 a 94.5 millones de millas. Ese es un cambio bastante pequeño. De Wikipedia:

En los tiempos modernos, el perihelio de la Tierra se produce alrededor del 3 de enero y el afelio alrededor del 4 de julio (para otras épocas, ver la precesión y los ciclos de Milankovitch). La distancia cambiante entre la Tierra y el Sol da como resultado un aumento de aproximadamente 6.9% en la energía solar total que llega a la Tierra en el perihelio en relación con el afelio. Dado que el hemisferio sur está inclinado hacia el Sol aproximadamente al mismo tiempo que la Tierra alcanza la aproximación más cercana al Sol, el hemisferio sur recibe un poco más de energía del Sol que el norte en el transcurso de un año. Sin embargo, este efecto es mucho menos significativo que el cambio de energía total debido a la inclinación axial, y la mayor parte del exceso de energía es absorbida por la mayor proporción de agua en el hemisferio sur.

Entonces, ¿por qué la inclinación axial hace una diferencia mucho mayor? A diferencia de las pequeñas diferencias en la distancia, el ángulo del sol varía ampliamente según la latitud y la época del año. La energía recibida se basa en la ley del coseno: la Ley del coseno de Lambert

El coseno del ángulo del sol (con respecto a lo normal) varía de 1 (a 90 grados, esto corresponde al 100%) a 0 (a 0 grados, esto corresponde al 0%).

En pocas palabras, la luz solar de ángulo bajo proporciona muy poca energía, y la luz solar de ángulo alto proporciona mucha energía. Esto hace mucha más diferencia que la pequeña variación en la distancia, y da como resultado las estaciones en la Tierra.

El bajo ángulo del Sol durante los meses de invierno significa que los rayos entrantes de radiación solar se extienden sobre un área más grande de la superficie de la Tierra, por lo que la luz recibida es más indirecta y de menor intensidad. La luz de menor intensidad es menos capaz de calentar el suelo. Entre este efecto y las horas de luz más cortas, la inclinación axial de la Tierra explica la mayor parte de la variación estacional del clima en ambos hemisferios. [1]

La distancia de la Tierra al Sol varía en aproximadamente 3 millones de millas, de solo 91 1/2 millones de millas cuando está cerca del perihelio a principios de enero, a alrededor de 94 1/2 millones de millas cuando está cerca del afelio a principios de julio.

Debido a la excentricidad de la órbita de la Tierra, la irradiancia solar directa en la parte superior de la atmósfera fluctúa aproximadamente un 6.9% durante un año (de 1.412 kW / m² a principios de enero a 1.321 kW / m² a principios de julio). [2]

La inclinación del hemisferio norte lejos del Sol en enero reduce el calor que recibimos (en latitudes medias) en un 50%; y en julio, la inclinación del hemisferio norte hacia el Sol aumenta el calor que recibimos en un 50%, mientras que la excentricidad solo causa un cambio de 3.4% más / menos. Por lo tanto, el efecto estacional debido a la inclinación es aproximadamente 15 o 20 veces mayor que el efecto de nuestra excentricidad orbital, y está inundado por él.

Pero en Mercurio, donde no hay estaciones (sin inclinación) y la excentricidad es muy grande (más del 20%), la distancia cambiante produce un efecto notable, es decir, en el perihelio, la temperatura en el lado del día del planeta puede excede los 800 grados Fahrenheit, mientras que en afelio rara vez alcanza los 600 Fahrenheit.

Y en Plutón, donde (aunque hay estaciones) la excentricidad es del 25%, en el perihelio las temperaturas pueden ser de hasta 350 bajo cero Fahrenheit, mientras que en afelio pueden ser más de 400 bajo cero. [3]

Notas al pie

[1] Efecto del ángulo solar sobre el clima

[2] Constante solar

[3] Efectos orbitales en el clima planetario

Como otros comentarios señalan, la órbita de la Tierra es casi circular, en la actualidad. Cuando este es el caso, la inclinación axial puede dominar. Sin embargo, en escalas de tiempo más largas, la órbita oscila entre más elíptica y más circular. Esto es impulsado por interacciones con las órbitas de Júpiter y Saturno y en una escala de tiempo de alrededor de 100,000 años.

Cuando la órbita es más elíptica, qué hemisferio se titula hacia el sol durante la aproximación más cercana al sol es más importante.

Esto es parte de lo que se conoce como Ciclos de Milankovitch, y estas fluctuaciones son los desencadenantes de los ciclos de la era del hielo.

La órbita de la Tierra es casi circular. Por lo tanto, la variación en su distancia del sol es muy pequeña (afelio de 152 millones de km versus perihelio de 147 m km, una diferencia de aproximadamente el 3%). Sin embargo, la inclinación es de 23 °, que es aproximadamente el 12.5% ​​de un semicírculo, muy significativa.

Es lo mismo que poner tu mano cerca de la llama de una vela … podrías estar a una pulgada de distancia a un lado y apenas sentir el calor … luego sostenerlo 6 pulgadas hacia arriba y sentir la quemadura … así que es el ángulo de las ondas de energía lo que cuenta más…