Diferentes pontos na superfície da Terra vêem diferentes partes da esfera celeste. Procuramos mostrar isso nesta página. Cada link abaixo mostra o movimento diurno do Sol em 9 situações diferentes quanto à latitude do observador e época do ano. O material foi desenvolvido por Gilberto Cambruzzi, acadêmico do curso de Física da UFRGS, após cursar a disciplina Astronomia de Posição, em 2011/2.
As figuras mostram o arco descrito pelo Sol, realçando o triângulo fundamental de posição do Sol e as situações especiais, em que este triângulo é retilátero, retângulo, etc.
Observador em Porto Alegre (latitude φ = -30o); Solstício de dezembro.
Observador em Porto Alegre (latitude φ = -30o); Equinócios.
Observador em Porto Alegre (latitude φ = -30o); Solstício de junho.
Observador no equador geográfico (latitude φ = 0o); Solstício de dezembro.
Observador no equador geográfico (latitude φ = 0o); Equinócios.
Observador equador geográfico (latitude φ = 0o); Solstício de junho.
Observador no pólo sul (latitude φ = -90o); Solstício de dezembro.
Observador no pólo sul (latitude φ = -90o); Equinócios.
Observador no pólo sul (latitude φ = -90o); Solstício de junho.
As 5 figuras abaixo são mais antigas e procuram representar, respectivamente, situações de observadores no pólo norte da Terra, a uma latitude norte intermediária, no equador da Terra, a uma latitude sul intermediária e no pólo sul. Em cada uma das cinco figuras, a linha verde denota o caminho diurno descrito por uma estrela de declinação δ > 0° e a linha azul representa o mesmo caminho para uma estrela de declinação δ < 0°. Como veremos mais adiante estes caminhos representam muito bem os arcos diurnos descritos pelo Sol em um dia de junho (linha verde) e em um dia de dezembro (linha azul). Já nos equinócios (aproximadamente em 21/03 e 21/09) o Sol se encontra sobre o equador celeste (linha escura), sendo este então o caminho por ele percorrido no céu ao longo destes dias.
No pólo norte geográfico (latitude φ = +90°), o pólo norte celeste (PNC) coincide com o zênite e o equador celeste coincide com o horizonte. Assim, o céu visível é exatamente o hemisfério norte celeste. À medida em que a Terra gira, todas as estrelas descrevem círculos em torno de PNC, ou seja, neste caso em torno do zênite. Os círculos por elas descritos são então paralelos ao horizonte, de altura constante (esses círculos de h = cte são chamados de almucântar ou simplesmente de paralelos de altura). Nenhuma estrela, portanto, nasce ou se põe no céu. Todas as estrelas do hemisfério norte celeste (ou seja, com δ > 0°) são circumpolares. As estrelas com δ < 0° são sempre invisíveis. Se o Sol tem declinação positiva, ele também estará sempre acima do horizonte durante todo o dia. Por exemplo, no solstício de junho (em torno de 21/06), a declinação do Sol é δ = 23.5°, o que significa que ele estará o dia inteiro acima do horizonte, no almucântar de h = 23.5°. O inverso ocorre no mês de dezembro, quando a declinação do Sol é negativa. Neste caso o Sol fica abaixo do horizonte (não se vê a linha azul no diagrama) e um observador no pólo norte da Terra fica então imerso em noite constante.
A uma latitude norte intermediária (φ = +45°), o PNC está a uma altura de 45° (a altura do pólo é sempre igual ao módulo da latitude, nunca se esqueça disso!). Metade do equador celeste está acima do horizonte e a outra metade está abaixo. Note que isso é sempre verdade, exceto para um observador no pólos. O equador celeste cruza o horizonte nos pontos cardeais leste (E) e oeste (W). Algumas estrelas são circumpolares (aquelas com δ > 45°) e outras nunca nascem (δ < -45°). As demais estrelas nascem e se põem a cada dia, passando parte do dia acima e parte do dia abaixo do horizonte. O Sol, por exemplo, não satisfaz nem a condição de circumpolaridade nem a de invisibilidade. Isso significa que em qualquer dia do ano o Sol nascerá e se porá a esta latitude. Claro que em junho, ele está mais próximo de satisfazer a condição de circumpolaridade, ficando portanto mais tempo acima do horizonte, enquanto que em dezembro a situação se reverte e a noite é mais longa do que o dia. Note ainda que o Sol nasce a norte do ponto cardeal leste e se põe também a norte do ponto cardeal oeste em junho, enquanto que em dezembro tanto o nascer quanto o por do Sol se dão a sul desses pontos cardeais. Finalmente, vale notar que a altura do Sol ao passar pelo meridiano é maior em junho do que em dezembro. Como a incidência dos raios solares é mais perpendicular no primeiro caso do que no segundo, as temperaturas tendem a ser maiores em resposta a este aumento na insolação (e também ao fato de o Sol passar mais tempo acima do horizonte).
Para um observador no equador de Terra (φ = 0°), o PNC coincide com o ponto cardeal norte (N) e o pólo celeste sul (PSC) coincide com o ponto cardeal sul. O equador celeste é neste caso um círculo vertical, passando portanto pelo zênite. Durante um dia, à medida em que a Terra gira em torno do seu eixo de rotação (que liga PSC a PNC), toda a esfera celeste vai sendo revelada. Não há, por conseguinte, estrelas circumpolares nem invisíveis; todas as estrelas nascem e se põem para este observador de latitude nula. Em qualquer dia do ano, o movimento diurno do Sol é sempre ao longo de círculos perpendiculares ao horizonte, metade dos quais está acima do horizonte. O Sol, portanto, fica sempre 12h acima e 12h abaixo do horizonte. Note que nos equinócios, o Sol estando no equador celeste, ele passa pelo zênite ao meio-dia. Como a insolação não muda muito ao longo do ano, as variações sazonais de temperatura são minimizadas nas regiões equatoriais.
Seja agora um ponto a uma latitude intermediária sul (φ = -45°): a situação é análoga ao caso da latitude intermediária norte. Mas desta vez é o PSC que está a uma altura de 45°. Novamente, algumas estrelas são circumpolares (aquelas com δ < -45°) e outras nunca nascem δ > +45°). As demais estrelas nascem e se põem a cada dia, passando parte do dia acima e parte do dia abaixo do horizonte. O Sol novamente nasce e se põe todos os dias. Mas agora, ele fica mais da metade do dia acima do horizonte nos meses próximos a dezembro, resultando no verão no hemisfério sul. Próximo a junho, seu caminho no céu ao longo do dia está majoritariamente abaixo do horizonte. Os pontos de nascer e ocaso do Sol novamente estão a norte ou sul dos pontos cardeais E e W, dependendo também da época do ano.
No pólo sul (latitude φ = -90°), a situação é também análoga ao caso correspondente a norte. O PSC agora coincide com o zênite e o equador celeste coincide com o horizonte. Assim, o céu visível é exatamente o hemisfério sul celeste. À medida em que a Terra gira, todas as estrelas descrevem círculos em torno de PSC, ou seja, neste caso em torno do zênite. Os círculos por elas descritos são novamente almucântares e nenhuma estrela nasce ou se põe no céu: todas as estrelas do hemisfério sul celeste são circumpolares. e todas as estrelas com δ > 0° são sempre invisíveis. O Sol fica o dia inteiro acima do horizonte entre os dias 21/09 e 21/03, passando a ficar sempre abaixo do horizonte entre 21/03 e 21/09.
Basilio Santiago, santiago@if.ufrgs.br