A maioria das crianças aprende no ensino fundamental que as estações do ano são causadas pela rotação da Terra em torno de um eixo inclinado durante sua órbita anual ao redor do Sol. A inclinação substancial, de cerca de 23,5 graus, é considerada resultado da colisão de um antigo corpo planetário, Theia, com a Terra há aproximadamente 4,5 bilhões de anos, no mesmo choque cataclísmico que formou a Lua.
Para visualizar por que a Terra tem estações do ano, imagine o planeta como um pião inclinado para um lado. Perto do solstício de junho, o Hemisfério Norte se inclina em direção ao Sol, recebendo luz solar mais direta e tendo dias mais longos. Perto do solstício de dezembro, o Hemisfério Sul faz o mesmo. É por isso que junho marca o início do verão e do clima quente no Hemisfério Norte, enquanto dezembro faz o mesmo no Hemisfério Sul.
Os equinócios de março e setembro funcionam como pontos intermediários entre esses dois extremos sazonais. Nesses dias, o terminador — a fronteira entre os lados iluminado e escuro da Terra — passa diretamente pelos dois polos. Como resultado, os Hemisférios Norte e Sul recebem quase a mesma quantidade de luz solar, e o dia e a noite têm duração quase igual.
Como são as estações do ano vistas a cerca de 1 milhão de milhas de distância? Essa é a perspectiva fornecida pela EPIC (Earth Polychromatic Imaging Camera), da NASA, a bordo da missão DSCOVR (Deep Space Climate Observatory), da NOAA. Ao manter uma órbita que posiciona a nave espacial entre o Sol e a Terra, a aproximadamente 1,6 milhão de quilômetros (1 milhão de milhas) da Terra, a câmera tem uma visão quase contínua do hemisfério iluminado. À medida que a Terra gira ao longo de um dia, a EPIC captura uma imagem de disco completo da face iluminada do planeta a cada poucas horas.
As quatro imagens acima, feitas aproximadamente no mesmo horário do dia, mostram como a perspectiva da EPIC sobre o Hemisfério Ocidental muda ao longo do ano, do solstício de dezembro (canto superior esquerdo) ao equinócio de março (canto superior direito), ao solstício de junho (canto inferior esquerdo) e ao equinócio de setembro (canto inferior direito). A diferença mais marcante ocorre entre os dois solstícios. Em dezembro, a América do Sul fica perto do centro do disco e grande parte da Antártida está visível, enquanto a América do Norte aparece parcialmente fora do campo de visão. Em junho, a inclinação da Terra faz com que a situação se inverta: o Hemisfério Norte e a América do Norte ficam mais centralizados, o gelo marinho do Ártico aparece, a América do Sul fica deslocada e a Antártida fica completamente fora do campo de visão.
Há outras diferenças notáveis entre as quatro imagens. A Terra parece ligeiramente menor durante os equinócios de março e setembro, por exemplo. Isso ocorre porque a DSCOVR estava dezenas de milhares de milhas mais distante da Terra nessas datas do que nos solstícios. Em 21 de dezembro de 2023, a DSCOVR estava a 1.447.327 quilômetros (899.327 milhas) da Terra, em comparação com 1.561.901 quilômetros (970.520 milhas) em 22 de setembro de 2024.
A pequena diferença no tamanho aparente da Terra não tem relação com a inclinação do planeta. Em vez disso, ela ocorre porque a DSCOVR segue uma trajetória tridimensional em forma de laço, chamada órbita de Lissajous, para manter a nave espacial próxima do ponto de Lagrange 1, onde a atração gravitacional combinada do Sol e da Terra e a força centrífuga do satélite se equilibram, facilitando a manutenção da posição da nave espacial pelos engenheiros sem gastar muito combustível. A distância da DSCOVR em relação à Terra varia entre um máximo e um mínimo aproximadamente a cada três meses, e o momento dessa variação muda ao longo do ano por causa das influências lunares e das manobras orbitais. Em 2024, a órbita fez com que a nave espacial ficasse ligeiramente mais distante da Terra nos dois equinócios, mas isso nem sempre acontece.
Há outra maneira notável pela qual as imagens diferem. Por causa da órbita de Lissajous da DSCOVR, o ângulo entre o Sol, a Terra e o satélite varia entre 2 e 12 graus, explicou Alexander Marshak, cientista adjunto do projeto da missão DSCOVR. A Terra aparece como um disco completamente iluminado em ângulos menores e menos arredondada em ângulos maiores, como se uma “mordida” tivesse sido tirada dela, de modo semelhante à fase gibosa da Lua. Neste conjunto de imagens, a imagem de 22 de setembro tem um ângulo ligeiramente menor (8,1°) que o da imagem de 21 de dezembro (10,3°), fazendo com que pareça um pouco mais arredondada e cheia. O ângulo entre o Sol, a Terra e o satélite nas outras duas imagens fica entre 9° e 10°.
“É possível ver a influência sutil da mudança na geometria orbital nessas imagens”, disse Marshak. “Mas as mudanças mais óbvias — a localização aparente dos continentes — devem-se à inclinação da Terra.”
O ponto de observação da EPIC oferece uma perspectiva que facilita a compreensão e a visualização do motivo pelo qual a Terra tem estações do ano, mas, após mais de uma década no espaço, a missão também abriu novas formas de compreender e observar como os ciclos diários e sazonais se desenvolvem em escala planetária. Ela coletou mais de uma década de dados diurnos e sazonais sobre muitas características importantes da Terra, incluindo vegetação, nuvens, gelo, neve, radiação UV, cor dos oceanos e aerossóis.
Imagem do NASA Earth Observatory por Michala Garrison, usando dados da DSCOVR EPIC.
Texto de Adam Voiland.