Suponha que você colocasse uma câmera em uma posição fixa,
tirasse uma fotografia do céu
à mesma hora, todo dia, por um ano inteiro
e fizesse uma sobreposição, colocando as fotos umas sobre as outras.
Como seria visto o Sol na imagem composta desta forma?
Como ma imagem imóvel?
Em uma trajetória circular?
Nada disso.
Pode paecer estranho, mas sua trajetória lembra um “8”,
conhecida como o analema do Sol.
Mas por quê?
O movimento da Terra cria alguns ciclos.
Ela gira em torno do seu eixo cerca de uma vez a cada 24 horas,
o que produz o nascer e o pôr do sol.
Ao mesmo tempo, ela executa um ciclo bem mais lento,
em torno no sol e que se completa em aproximadamente 365 dias.
Mas há uma distorção.
Em relação ao plano de sua órbita,
a Terra não gira com o Polo Norte na posição vertical.
Seu eixo de rotação apresenta uma inclinação de 23,4º.
Isto é conhecido como a inclinação do eixo da Terra ou obliquidade.
Uma inclinação de 23º pode não parecer importante,
mas é a razão principal da existência das estações do ano.
Devido ao eixo permanecer inclinado segundo a mesma direção,
enquanto a Terra percorre sua órbita anual,
há longos períodos do ano
nos quais o Hemisfério Norte está voltado diretamente para o Sol
ao contrário do Hemisfério Sul.
e vice-versa,
o que percebemos como verão e inverno.
Durante o verão em um certo hemisfério,
o Sol está mais alto no céu, os dias são mais longos e quentes.
Uma vez por ano, a declinação do Sol,
o ângulo entre o equador terrestre
e a posição da Terra quando o Sol parece estar bem no alto,
atinge o seu valor máximo.
Este dia é conhecido como o solstício de verão,
o dia mais longo do ano,
sendo o único dia em que o Sol parece estar mais alto do que nunca.
Logo, a inclinação do eixo da Terra
explica, em parte, por que o Sol muda de posição no céu
e o comprimento da analema
representa a declinação do Sol, cuja medida é igual a 46,8º,
no decorrer do ano.
Mas por que tem a forma de “8” e não a de uma linha reta?
Isto se deve a uma outra característica da revolução da Terra,
a sua excentricidade orbital.
A órbita da Terra em torno do Sol tem a forma de uma elipse
e sua distância ao Sol varia em diferentes pontos.
A variação correspondente da força gravitacional
faz a Terra mover-se mais rapidamente em janeiro
quando ela alcança o ponto mais próximo do Sol,
o periélio,
e mais lentamente em julho, quando atinge seu ponto mais distante,
o afélio.
Da excentricidade da Terra, resulta que o meio-dia solar,
o momento em que o Sol está mais alto no céu,
nem sempre ocorre na mesma hora em dias diferentes.
Um relógio solar pode estar entre 16 minutos adiantado
ou 14 minutos atrasado em relação a um relógio comum.
O tempo que um relógio marca e o tempo solar
somente coincidem quatro vezes ao ano.
A largura do analema representa a extensão desse desvio.
Como as pessoas podiam saber a hora certa, no passado?
Na maior parte da história da humanidade,
orientar-se pela posição do Sol era satisfatório.
Mas na era moderna,
as diferenças entre os relógios solares e mecânicos tornaram-se importantes.
A equação do tempo, introduzida por Ptolomeu,
posteriormente refinada com base no trabalho de Johannes Kepler,
converte o tempo solar aparente para a hora GMT em que confiamos.
Os globos terrestres costumavam ter um analema impresso neles
para que se pudesse calcular a diferença
entre o tempo marcado pelo relógio e o tempo solar com base no dia do ano.
O aspecto do analema depende do local em que você está.
Ele terá um ângulo de inclinação que depende de sua latitude
e estará invertido se visto do Hemisfério Sul.
Estando em um outro planeta,
você veria algo completamente diferente.
Dependendo da excentricidade orbital e da inclinação axial do planeta,
o analema poderá ter a forma de uma gota
ser oval,
ou até ser uma linha reta.