La noche el día y el clima

La Tierra rota del oeste hacia el este a una velocidad (dependiendo de la latitud) de unos 0,5 Km/s en torno a un eje virtual. Son unos 1570 Km/h en el ecuador (plano perpendicular al eje de rotación de la Tierra y que pasa por su centro dividiendo la superficie del planeta en dos partes, el Hemisferio Norte y el Hemisferio Sur) Esto lo hace cada 24 horas produciendo el día y la noche que varían también según la latitud. Viaja alrededor del sol a 30 Km/s y junto a él alrededor del centro de la galaxia a 300 Km/s.
El movimiento neto de la Tierra en el espacio ocurre a una velocidad de 400 Km/s y se supone que junto al sol y su sistema planetario debe estar viajando hacia un punto del espacio situado en la constelación de Hércules a más de 60 Km/s.
La trayectoria que describe nuestro planeta alrededor del sol no es circular es una elipse; el sol se encuentra en uno de los dos centros de esta elipse, denominados focos.
En la foto, tomada en 1994 por la sonda lunar Clementine, se aprecia en primer plano la Luna iluminada por el reflejo de la Tierra, el sol asomando por detrás y a su izquierda, prácticamente alineados Saturno, Marte y Mercurio.

El movimiento de la Tierra y de la mayor parte de los planetas tiene lugar en un plano llamado eclíptica.

Un hecho muy importante es que el eje de rotación de la Tierra no es perpendicular al plano de la eclíptica sino que forma un ángulo de unos 23º7’. Esta particular inclinación, siempre fija, nos provoca a los habitantes de este planeta la sensación relativa de que el sol cambia las alturas respecto del horizonte, esto pasa durante diversas épocas del año.


Todos sabemos que cuando el sol pasa más alto sobre el horizonte el clima es más caluroso y estamos en verano, mientras que en los momentos en que el sol pasa más bajo, las temperaturas son más frías y nos situamos en invierno.
Así que en definitiva, la inclinación del eje de la Tierra es responsable de los cambios de altura del sol sobre el horizonte, esto determina la cantidad de radiación que recibimos y por ende la sucesión de situaciones climáticas que dan lugar a las estaciones.

Cabe acotar que la palabra clima viene como tantas otras del griego y significa inclinación o pendiente.
La altura máxima que alcanzará el sol en el cielo en cualquier punto de la Tierra dependerá de su latitud y de la época del año.

La latitud de un lugar es un valor que nos indica cuán lejos está ese lugar del ecuador y se mide desde 0º (cero grado) en el ecuador hasta + 90º en el Polo Norte y -90º en el Polo Sur.

Al momento en que el sol pasa por el punto más alejado del ecuador celeste (proyección del ecuador terrestre en el espacio) sobre la eclíptica se le llama solsticio de verano y nuestro hemisferio tiene en lugar alrededor del 21 de diciembre.

Tenemos el día más largo y la noche más corta del año, la declinación del sol se mantiene durante varios días casi sin moverse; de ahí el nombre de solsticio, que significa en latín sol quieto.
De nuevo debido a la inclinación de la Tierra, durante los solsticios el sol cae en forma perpendicular en los trópicos. Allí el sol cae en un ángulo de 90º y como lo que resta para llegar al Ecuador son 23º7’ se suma esa cantidad más la latitud del lugar (o se resta, según sea el solsticio en el mismo hemisferio o en el contrario).
¿Cómo calculo el ángulo que tiene el sol sobre el horizonte al mediodía en mi localidad?
Vamos a ver algunas fórmulas. Para simplificar los cálculos vamos a redondear los grados de latitud (sin considerar los minutos) y vamos a suponer que los días 21 son siempre las fechas de equinoccios y solsticios. Por ejemplo para latitudes al sur del ecuador en fechas extremas como el inicio del verano (solsticio de verano) o la primavera u otoño (equinoccios) o el inicio del invierno (solsticio de invierno) tenemos las siguientes fórmulas:

21 de junio solsticio de invierno en el sur.
Sol en el punto = 90º - 23º- latitud del lugar.
21 de setiembre o marzo, equinoccio de primavera u otoño.
Sol en el punto = 90º - latitud del lugar.
21 de diciembre solsticio de verano en nuestro hemisferio.
Sol en el punto = 90º + 23º- latitud del lugar.
Para Montevideo que está a una latitud de 34º Sur tenemos:
Para el 21 de junio 90º - 23º - 34º = 33º
21 de marzo 90º - 34º = 56º
21 de diciembre 90º + 23º - 34º = 79º

Otro dato que nos puede ser de mucha utilidad es que la distancia entre las salidas de sol en el horizonte en los solsticios es de 47º en todas las latitudes (en el diagrama aparecen 46º por diferencias en el redondeo al quitarle los minutos).

Los aparatos que construyamos los vamos a tener que enfocar, ya que estamos en el hemisferio sur, hacia el norte. Las cocinas solares de tipo caja no tienen por qué girarse; a no ser que estemos cocinando legumbres, que tardan más de 5 horas. Las cocinas de panel deben girarse de vez en cuando ya que los reflectores podrían hacer sombra al recipiente.

Las cocinas parabólicas son las más complicadas de enfocar, ya que deben ser giradas cada 10-30 minutos (dependiendo de la lente).
Para los colectores conviene analizar las condiciones de iluminación del local donde se va a instalar el aparato, por ejemplo si queremos aprovechar la luz solar desde la mañana tenemos que orientar el aparato un poco hacia el noreste

Respecto a la inclinación, debemos orientarlo para que pueda recibir los rayos solares lo más perpendicularmente posible.

Debido a que es muy difícil y costoso hacer un sistema que enfoque el aparato vamos a tener que tomar un promedio de los ángulos correspondiente a la altura del sol en las diferentes estaciones.