Data de início das estações: uma mecânica celeste complexa

Que causas explicam a mudança de data das estações a cada ano?

As três causas principais da variabilidade

As estações astronómicas nunca começam exatamente na mesma data do calendário. Assim, no hemisfério norte, a primavera pode começar a 20 ou 21 de março, o verão a 20 ou 21 de junho, o outono a 22 ou 23 de setembro, e o inverno a 21 ou 22 de dezembro. Esta variabilidade não é arbitrária, mas resulta de três causas principais: a duração real do ano trópico (cerca de 365,2422 dias), os anos bissextos do calendário gregoriano (um dia adicionado a cada quatro anos, exceto exceções seculares não divisíveis por 400), e a precessão dos equinócios (um lento movimento do eixo de rotação terrestre que desloca os marcadores sazonais em cerca de 20 minutos por século).

O ano trópico e o ano sideral

O ano trópico

O ano trópico é o tempo que a Terra leva para voltar à mesma posição aparente em relação ao Sol, ou seja, de um equinócio de primavera ao seguinte. Dura cerca de 365,2422 dias, ou seja, cerca de 5 horas, 48 minutos e 46 segundos mais do que um ano civil de 365 dias. Esta duração, ligeiramente inferior ao ano sideral (\(365,2564\) dias), deve-se à precessão dos equinócios, que desloca lentamente os marcadores sazonais no tempo.

O ano sideral

O ano sideral corresponde ao tempo que a Terra leva para efetuar uma revolução completa em torno do Sol em relação às estrelas fixas, cerca de 365,2564 dias. É ligeiramente mais longo do que o ano trópico (365,2422 dias) devido à precessão dos equinócios, que faz as estações recuarem no calendário. O ano sideral é principalmente utilizado em astronomia para seguir a posição das estrelas no céu ao longo dos anos.

Ano trópico e calendário civil

Um desfasamento que se acumula

O ano trópico, que mede o tempo entre dois equinócios de primavera sucessivos, dura na realidade cerca de \(\ 365{,}2422 \ \text{dias} \). No entanto, o nosso calendário civil baseia-se em anos de 365 ou 366 dias. Esta diferença de ≈0,2422 dia acumula-se de ano para ano. Sem correção, os equinócios e solstícios seriam cada vez mais tardios no calendário. Os anos bissextos compensam este atraso adicionando um dia a cada quatro anos, o que os faz avançar ligeiramente. Resta uma deriva residual muito pequena: os equinócios e solstícios avançam cerca de um dia a cada 3300 anos, tornando-se assim muito ligeiramente mais precoces ao longo dos milénios.

O papel dos anos bissextos

Para compensar este desfasamento, o calendário gregoriano introduz um ano bissexto a cada quatro anos, com exceções: os anos seculares não divisíveis por 400 não são bissextos. Por exemplo, o ano 1900 não foi bissexto (divisível por 100 mas não por 400), enquanto o ano 2000 foi (divisível por 400). Este mecanismo permite aproximar a duração do ano trópico a \(\ 365{,}2425 \ \text{dias} \), reduzindo o erro médio a cerca de 26 segundos por ano. Apesar disso, o instante preciso das estações continua a derivar ligeiramente de ano para ano.

Precessão dos equinócios e outros efeitos orbitais

Um eixo de rotação em movimento

A Terra não gira no espaço como um pião perfeitamente estável. O seu eixo de rotação descreve um cone lento, fenómeno chamado precessão dos equinócios. Este movimento provoca um deslocamento progressivo dos equinócios no tempo (cerca de 20 minutos por século), modificando a muito longo prazo as datas sazonais. Por exemplo, o equinócio de primavera, que coincidia com o início do signo de Carneiro há 2000 anos, encontra-se hoje na constelação de Peixes. Este desfasamento, devido à precessão, modifica muito lentamente a posição das estações em relação às estrelas.

Outras irregularidades orbitais

À precessão acrescem efeitos mais subtis como a variação da excentricidade da órbita terrestre e as nutacões, que tornam a dinâmica mais complexa. Estes fenómenos, embora menores à escala humana, contribuem para a variabilidade das datas sazonais ao longo de longos períodos.

N.B.:
A nutacão é uma pequena oscilação do eixo terrestre sobreposta à precessão, causada pela atração da Lua e do Sol sobre o bojo equatorial. O seu período principal é de cerca de 18,6 anos e o seu efeito sobre as datas sazonais permanece ínfimo.

Tabela das datas das estações (2025–2040)

A tabela seguinte apresenta as datas e horas precisas do início das estações astronómicas em tempo universal (UTC) para o período 2025–2040. Estes dados ilustram concretamente a variabilidade das datas de um ano para o outro.