Data de início das estações: uma mecânica celeste complexa

Por que as datas das estações mudam a cada ano?

As estações astronômicas nunca começam exatamente na mesma data do calendário. Assim, no hemisfério norte, a primavera pode começar em 20 ou 21 de março, o verão em 20 ou 21 de junho, o outono em 22 ou 23 de setembro e o inverno em 21 ou 22 de dezembro. Essa variabilidade não é arbitrária, mas resulta de três causas principais: a duração real do ano trópico, os anos bissextos e a precessão dos equinócios.

N.B.:
O ano trópico é o tempo que a Terra leva para retornar à mesma posição aparente em relação ao Sol, ou seja, de um equinócio da primavera para o próximo. Dura cerca de 365,2422 dias, ou cerca de 5 horas, 48 minutos e 46 segundos a mais que um ano civil de 365 dias. Essa duração, ligeiramente inferior ao ano sideral (\(365,2564\) dias), é devido à precessão dos equinócios, que desloca lentamente os marcadores sazonais ao longo do tempo.

N.B.:
O ano sideral corresponde ao tempo que a Terra leva para completar uma revolução completa ao redor do Sol em relação às estrelas fixas, cerca de 365,2564 dias. É ligeiramente mais longo que o ano trópico (365,2422 dias) devido à precessão dos equinócios, que faz com que as estações retrocedam no calendário. O ano sideral é usado principalmente em astronomia para acompanhar a posição das estrelas no céu ao longo dos anos.

Ano trópico e calendário civil

O ano trópico, que mede o tempo entre dois equinócios de primavera sucessivos, dura na realidade cerca de \(365,2422\) dias. No entanto, nosso calendário civil baseia-se em anos de 365 ou 366 dias. Essa diferença de aproximadamente \(0,2422\) dias (ou cerca de 5 horas e 49 minutos) acumula-se ano após ano, deslocando gradualmente os equinócios e solstícios no calendário.

Papel dos anos bissextos

Para compensar esse deslocamento, o calendário gregoriano introduz um ano bissexto a cada quatro anos, com exceções (os anos seculares não divisíveis por 400 não são bissextos). Esse mecanismo aproxima a duração do ano trópico para \(365,2425\) dias, reduzindo o erro médio para 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

A Terra não gira no espaço como um pião perfeitamente estável. Seu eixo de rotação descreve um cone lento, um fenômeno chamado precessão dos equinócios. Esse movimento causa um deslizamento gradual dos equinócios ao longo do tempo (cerca de 20 minutos por século), modificando as datas sazonais a muito longo prazo. A isso somam-se efeitos mais sutis, como a variação da excentricidade da órbita terrestre e as nutações, que tornam a dinâmica mais complexa.

Tabela de datas das estações (2020–2030)

• Fonte: IMCCE – Instituto de Mecânica Celeste e Cálculo de Efemérides (nova janela), Time and Date – Estações (nova janela).