A trajetória se chama eclítica e a inclinação é em torno de 23 graus e 27 minutos.
O equinócio é um termo latino que significa noites iguais, referindo-se às noites que são iguais aos dias, ou seja, onde o período de insolação é igual ao período sem iluminação solar. Ocorrem dois por ano, caracterizando civilmente o começo das estações primavera e outono, respectivamente próximo ao dia 20 de setembro e 21 de março no hemisfério Sul. No momento do equinócio o Sol cruza exatamente o Equador celeste.
Ocorrem no ano dois solstícios, momentos em que o Sol atinge suas máximas declinações Sul e Norte. Nestas datas ocorrem os dias mais longos e as noites mais curtas (solstícios de verão) e os dias mais curtos e as noites mais longas (solstícios de inverno). O solstício de inverno ocorre no Hemisfério Norte próximo ao dia 21 de Dezembro e o de verão próximo ao dia 20 de junho. Os solstício no Hemisfério Sul ocorrem inversamente aos do Hemisfério Norte, verão em 21 de dezembro e inverno em 20 de junho.
A inclinação do eixo da Terra faz com que aparentemente o Sol atinja diferentes pontos na superfície da Terra com máxima insolação. Assim, ora o Hemisfério Sul é preferencialmente atingido pelos raios solares e ora o Hemisfério Norte recebe maior insolação.
Quanto maior a latitude (em módulo) maior a variação entre a duração das horas de luz e sem luz ao longo do anor: no equador não existe variaçã, tem 12h de luz e 12 h de escuridão o ano inteiro; nos polos ela é extrema, chegando a 24 h de luz no verão e 24h de escuridão no inverno.
Mercúrio, devido a este fato, não possui estações, visto que não existe variação de insolação ao longo do ano em diferentes pontos deste planeta.
Podemos traçar uma reta no equinócio e observar quando que a sombra, no caso de Porto Alegre, fica mais ao Sul desta reta. Enquanto a sombra avança em direção ao Sul, teremos o outono. Quando a sombra pára, teremos o dia que marca o inverno em nosso hemisfério. Deste momento, a sombra avança em direção ao Norte. Quando a sombra encontra novamente a reta do equinócio, teremos o equinócio da primavera. Depois, teremos o ponto em que a sombra alcança o ponto mais ao Norte, caracterizando o solstício de verão. Daí em diante, a sombra volta em direção ao Sul, encontrando a reta original do equinócio e fechando o ciclo.
É, aproximadamente, a reta que contém dois pontos de sombra diametralmente opostos em relação ao meio-dia. Por exemplo, tomamos um ponto às 10h e às 14h. Tomando a sombra do extremo do gnômon nestes dois instantes e unindo-os, teremos uma reta que indica, com bom grau de precisão, a direção norte-sul.
No equinócio, o Sol nasce exatamente no ponto cardeal leste e se põe exatamente no ponto cardeal oeste. Do solstício de dezembro em diante, o Sol aparentemente se move para o Norte, sendo que o ponto onde o Sol nasce varia com a latitude. Ou seja, quanto maior for a latitude maior será o ângulo máximo entre o ponto do horizonte onde o Sol nasce e o ponto Leste. No Equador, teremos este ângulo máximo como a inclinação da eclíptica (23,455 graus). Quanto maior a latitude, maior este ângulo.
A diferença de tempo entre o verão e o inverno é de seis meses. Durante este tempo, a Terra volta sua face não-iluminada para outro lado, que não era visível há seis meses atrás, pois neste tempo o Sol ocupava esta posição. Veja esta figura.
Sol no Equador (0 grau de declinação)
Solstício de Verão no HN: Sol a +23,455 graus. Solstício de Inverno no HN: Sol a -23,455 graus.
No HS o dia mais longo é o dia do Solstício de Verão (próximo de 21 de dezembro) e no HN o dia mais longo é o dia do Solstício de Verão (próximo de 21 de junho).
Nos equinócios, próximo dos dias 21 de setembro e 21 de março.
Primavera no HN. No HS é outono e os dias estão ficando mais longos.
10 graus + 23,455 graus = 33,455 graus e o local está numa latitude igual a este ângulo.
HN: Trópico de Câncer. No solstício do HS: Trópico de Capricórnio.
Não; a sombra mínima sempre ocorre no instante da passagem meridiana superior do Sol, de forma que o tempo entre duas sombras mínimas consecutivas é igual ao tempo entre duas passagens meridianas consecutivas, definidas como o dia solar. Mas como o movimento aparente do Sol não é uniforme (pois é o reflexo do movimento da Terra em torno do Sol, que não é uniforme), os dias solares (verdadeiros) não tem todos a mesma duração, enquanto que no nosso relógio todos os dias têm 24 horas de duração. Devido a isso, a passagem meridiana do sol sofre uma variação de até 16 min para mais ou para menos em relação à hora que aconteceria se o movimento aparente do Sol fosse uniforme. Para saber mais sobre isto, olhar em equação do tempo.
A insolação é a quantidade de energia que incide numa determinada área na Terra. Ela varia com o ângulo de incidência do Sol, sendo maior próximo ao meio-dia e menor nos instantes próximos ao nascer e ao pôr-do-sol. Da mesma forma, ao meio-dia no solstício de inverno, ela é menor do que ao meio-dia do verão, visto que o Sol está aparentemente mais próximo do horizonte. Além do mais, vai variar conforme a latitude do lugar, mesmo que façamos medidas à mesma hora do dia, visto que o ângulo do Sol em relação ao zênite ou horizonte vai variar conforme a latitude.
A insolação, sendo por definição a energia que incide numa área da Terra numa determinado tempo, será influenciada pela distância da Terra ao Sol. A energia decai com o quadrado da distância. Desta forma, teremos: I(af)/I(per)~(/d(per)/ d(af))2(a(1-e)/a(1+e))2((1-e)/(1+e))2= (0,9828/1,017202)2= 0,9335.
Sabendo que cos H = -tan f tan d, calculamos cos H = -tan 30 tan - 23,5. Assim, cos H = -0,5773 -0,4348 = 0,2510 e H = 5h01min51s. O tempo que o Sol fica acima do horizonte, será o dobro disso.
