Estación

La órbita de la Tierra presenta un paralelismo axial aproximado , manteniendo su dirección hacia Polaris (la "Estrella Polar") durante todo el año. Esta es una de las razones principales de las estaciones terrestres, como se ilustra en el diagrama de la derecha. ^{[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]} Una variación menor en la dirección del eje, conocida como precesión axial , ocurre a lo largo de 26 000 años y, por lo tanto, no es perceptible para la civilización humana moderna.

Las estaciones resultan de la inclinación del eje de rotación de la Tierra con respecto a su plano orbital en un ángulo de aproximadamente 23,4 grados . ^{[ 10 ]} (Esta inclinación también se conoce como "oblicuidad de la eclíptica ").

Independientemente de la época del año, el hemisferio norte y el hemisferio sur siempre experimentan estaciones opuestas. Esto se debe a que, durante el verano o el invierno , una parte del planeta está más expuesta directamente a los rayos del sol que la otra, y esta exposición se alterna a medida que la Tierra gira en su órbita.

Durante aproximadamente la mitad del año (desde alrededor  del 20 de marzo hasta alrededor del  22 de septiembre), el hemisferio norte se inclina hacia el Sol, alcanzando su máxima inclinación alrededor del  21 de junio. Durante la otra mitad del año, ocurre lo mismo, pero en el hemisferio sur en lugar del norte, con su máxima inclinación alrededor del  21 de diciembre. Los dos instantes en que el Sol se encuentra directamente sobre el ecuador son los equinoccios . Además, en ese momento, tanto el Polo Norte como el Polo Sur de la Tierra se encuentran justo sobre el terminador , por lo que el día y la noche se dividen equitativamente entre ambos hemisferios. Alrededor del equinoccio de marzo , el hemisferio norte experimenta la primavera , ya que las horas de luz aumentan, y el hemisferio sur experimenta el otoño, ya que las horas de luz disminuyen.

El efecto de la inclinación axial se observa en la variación de la duración del día y la altitud del Sol al mediodía solar (la culminación solar ) a lo largo del año . El bajo ángulo del Sol durante los meses de invierno implica que los rayos de radiación solar incidentes se distribuyen sobre una mayor superficie terrestre, por lo que la luz recibida es más indirecta y de menor intensidad. Entre este efecto y la menor duración del día, la inclinación axial de la Tierra explica la mayor parte de la variación estacional del clima en ambos hemisferios.

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  Iluminación de la Tierra por el Sol en el solsticio de invierno del hemisferio norte.
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  Iluminación de la Tierra por el Sol en el solsticio austral.
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  Iluminación de la Tierra en cada cambio de estación astronómica.
• Animación de la Tierra vista diariamente desde el Sol en UTC+02:00 , mostrando el solsticio y el cambio de estaciones.
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  Dos imágenes que muestran la cantidad de luz solar reflejada en los solsticios de verano del hemisferio sur y del hemisferio norte, respectivamente (vatios / m ² ).

Comparado con el paralelismo axial y la inclinación axial, otros factores contribuyen poco a los cambios de temperatura estacionales. ^{[ 5 ]} Las estaciones no son el resultado de la variación en la distancia de la Tierra al Sol debido a su órbita elíptica . ^{[ 11 ]} De hecho, la Tierra alcanza el perihelio (el punto de su órbita más cercano al Sol) en enero, y alcanza el afelio (el punto más alejado del Sol) en julio, por lo que la ligera contribución de la excentricidad orbital se opone a las tendencias de temperatura de las estaciones en el hemisferio norte. ^{[ 12 ]} En general, el efecto de la excentricidad orbital en las estaciones de la Tierra es una variación del 7% en la luz solar recibida.

La excentricidad orbital puede influir en las temperaturas, pero en la Tierra, este efecto es pequeño y se ve ampliamente contrarrestado por otros factores; las investigaciones muestran que la Tierra en su conjunto es ligeramente más cálida cuando está más lejos del Sol. Esto se debe a que el hemisferio norte tiene más tierra que el hemisferio sur, y la tierra se calienta con mayor facilidad que el mar. ^{[ 12 ]} Cualquier intensificación notable de los inviernos y veranos australes debido a la órbita elíptica de la Tierra se ve atenuada por la abundancia de agua en el hemisferio sur. ^{[ 13 ]}

hemisferio terrestre

hemisferio acuático

Mapas de superficie equivalente en vista frontal de los hemisferios terrestre y acuático.

Las fluctuaciones (cambios) estacionales del clima también dependen de factores como la proximidad a los océanos u otras grandes masas de agua, las corrientes en esos océanos, El Niño /ENSO y otros ciclos oceánicos, y los vientos predominantes .

En las regiones templadas y polares , las estaciones se caracterizan por cambios en la cantidad de luz solar , lo que a su vez suele provocar ciclos de letargo en las plantas e hibernación en los animales. Estos efectos varían con la latitud y la proximidad a cuerpos de agua. Por ejemplo, el Polo Sur se encuentra en el centro del continente antártico y, por lo tanto, a una distancia considerable de la influencia moderadora de los océanos australes. El Polo Norte se ubica en el océano Ártico , por lo que sus temperaturas extremas se ven atenuadas por el agua. Como resultado, el Polo Sur es consistentemente más frío durante el invierno austral que el Polo Norte durante el invierno boreal.

El ciclo estacional en las zonas polares y templadas de un hemisferio es opuesto al del otro. Cuando es verano en el hemisferio norte, es invierno en el hemisferio sur, y viceversa.

Las regiones tropicales y (en menor medida) subtropicales experimentan poca fluctuación anual de la luz solar y la temperatura debido a que la inclinación moderada de la Tierra (23,4 grados) es insuficiente para afectar de forma apreciable la intensidad de los rayos solares anualmente. Las leves diferencias entre los solsticios y los equinoccios provocan cambios estacionales a lo largo de una franja de baja presión lluviosa denominada Zona de Convergencia Intertropical (ZCI). Como resultado, la cantidad de precipitación tiende a variar de forma más drástica que la temperatura media o las horas de luz. Cuando la ZCI se encuentra al norte del ecuador, los trópicos del norte experimentan su estación lluviosa, mientras que los trópicos del sur tienen su estación seca. Este patrón se invierte cuando la ZCI se desplaza a una posición al sur del ecuador.

En términos meteorológicos, los solsticios (la insolación máxima y mínima ) no coinciden con el pleno verano ni con el invierno. El punto álgido de estas estaciones se produce hasta siete semanas después debido al desfase estacional . Sin embargo, las estaciones no siempre se definen en términos meteorológicos.

En el cálculo astronómico basado únicamente en las horas de luz diurna , los solsticios y equinoccios se sitúan en la mitad de las respectivas estaciones. Debido al desfase estacional causado por la absorción y liberación térmica de los océanos, las regiones con clima continental , que predominan en el hemisferio norte , suelen considerar estas cuatro fechas como el inicio de las estaciones, tal como se muestra en el diagrama, considerando los días intermedios como puntos medios estacionales. La duración de estas estaciones no es uniforme debido a la órbita elíptica de la Tierra y a sus diferentes velocidades a lo largo de dicha órbita . ^{[ 14 ]}

Como se ha señalado, en distintos países o regiones se utilizan diversas fechas e incluso horas exactas para marcar los cambios de las estaciones del calendario. Estas celebraciones suelen ser declaradas «oficiales» en sus respectivas áreas por los medios de comunicación locales o nacionales, incluso cuando el clima es contradictorio. ^{[ 16 ]} Se trata principalmente de una cuestión de costumbre y, por lo general, no son proclamadas por los gobiernos al norte o al sur del ecuador con fines civiles. ^{[ 17 ] [ 18 ]}

Las estaciones meteorológicas se calculan según la temperatura, siendo el verano el trimestre más cálido y el invierno el más frío. En 1780, la Societas Meteorologica Palatina (que desapareció en 1795), una de las primeras organizaciones internacionales de meteorología, definió las estaciones como agrupaciones de tres meses completos según el calendario gregoriano. ^{[ 19 ]} De acuerdo con esta definición, para las zonas templadas del hemisferio norte, la primavera comienza el 1  de marzo, el verano el 1  de junio, el otoño el 1  de septiembre y el invierno el 1 de  diciembre. Para la zona templada del hemisferio sur, la primavera comienza el 1  de septiembre, el verano el 1  de diciembre, el otoño el 1  de marzo y el invierno el 1  de junio. ^{[ 20 ] [ 21 ]} En Australasia, los términos meteorológicos para las estaciones se aplican a la zona templada que ocupa toda Nueva Zelanda , Nueva Gales del Sur , Victoria , Tasmania , la esquina sureste de Australia Meridional y el suroeste de Australia Occidental, y las áreas del sureste de Queensland al sur de Brisbane .

En Suecia y Finlandia, los meteorólogos y los medios de comunicación utilizan el concepto de estaciones térmicas, que se definen en función de las temperaturas medias diarias. ^{[ 23 ]} El comienzo de la primavera se define como cuando la temperatura media diaria sube permanentemente por encima de 0  °C. El comienzo del verano se define como cuando la temperatura sube permanentemente por encima de +10  °C, el otoño como cuando la temperatura baja permanentemente por debajo de +10  °C, y el invierno como cuando la temperatura baja permanentemente por debajo de 0  °C. En Finlandia, "permanentemente" se define como cuando la temperatura media diaria se mantiene por encima o por debajo del límite definido durante siete días consecutivos. (En Suecia, el número de días varía de 5 a 7 dependiendo de la estación). Esto implica dos cosas:

• Las estaciones no comienzan en fechas fijas y deben determinarse mediante la observación, y solo se conocen a posteriori.
• Las temporadas comienzan en fechas diferentes en distintas partes del país.

El Departamento Meteorológico de la India (IMD) designa cuatro estaciones climatológicas: ^{[ 25 ]}

• Invierno , que abarca de diciembre a febrero. Los meses más fríos del año son diciembre y enero, cuando las temperaturas promedio rondan los 10-15 °C (50-59 °F) en el noroeste; las temperaturas aumentan a medida que uno se acerca al ecuador, alcanzando un máximo de alrededor de 20-25 °C (68-77 °F) en el sureste de la India continental.    
• La temporada de verano o premonzón abarca de marzo a mayo. En las regiones occidentales y meridionales, abril es el mes más caluroso; en las regiones septentrionales de la India, mayo es el mes más caluroso. Las temperaturas promedio rondan los 32–40 °C (90–104 °F) en la mayor parte del interior.  
• La temporada de monzones o lluvias se extiende de junio a septiembre. Está dominada por el monzón de verano húmedo del suroeste, que avanza lentamente por todo el país a partir de finales de mayo o principios de junio. Las lluvias monzónicas comienzan a disminuir en el norte de la India a principios de octubre. El sur de la India suele recibir mayores precipitaciones.
• La temporada posterior al monzón o de otoño abarca de octubre a noviembre. En el noroeste de la India, octubre y noviembre suelen ser meses despejados. Tamil Nadu recibe la mayor parte de sus precipitaciones anuales durante la temporada del monzón del noreste.

En China, un sistema común de cálculo basado en la temperatura establece que es invierno durante el período en que las temperaturas promedio son inferiores a 10 °C y verano durante el período en que las temperaturas promedio son superiores a 22 °C. Esto significa que en áreas con climas relativamente extremos (como las islas Paracel y partes de la meseta tibetana ) se puede decir que hay verano o invierno todo el año. ^{[ 26 ]}

La cronometría astronómica como base para designar las estaciones templadas se remonta al menos al calendario juliano utilizado por los antiguos romanos. Como se mencionó anteriormente, Varrón escribió que la primavera, el verano, el otoño y el invierno comienzan el día 23 del paso del Sol por Acuario, Tauro, Leo y Escorpio, respectivamente, y que (en el calendario juliano) estos días eran el 7 de febrero, el 9 de mayo, el 11 de agosto y el 10 de noviembre. Señala que las duraciones no son iguales, siendo 91 (en años no bisiestos), 94, 91 y 89 días para la primavera, el verano, el otoño y el invierno, respectivamente. ^{[ 15 ]} Los puntos medios de estas estaciones eran el 24 o 25 de marzo, el 25 de junio, el 25 o 26 de septiembre y el 24 o 25 de diciembre, que están cerca de los equinoccios y solsticios de su época.

Plinio el Viejo , en su Historia Natural , menciona los dos equinoccios y los dos solsticios, y da la duración de los intervalos (valores que eran bastante correctos en su época, pero que ya no lo son tanto porque el perihelio se ha desplazado de diciembre a enero). Luego define las estaciones de otoño, invierno, primavera y verano como comenzando a la mitad de estos intervalos. ^{[ 34 ]} Indica que el solsticio de invierno se produce el octavo día de las calendas de enero (25 de diciembre), aunque en realidad ocurría el 22 o el 23 en aquella época. ^{[ 35 ]}

Actualmente, el calendario astronómico establece que el invierno comienza en el solsticio de invierno, la primavera en el equinoccio de primavera, y así sucesivamente. Este sistema se utiliza en todo el mundo, aunque algunos países como Australia, Nueva Zelanda, ^{[ 36 ]} Pakistán y Rusia prefieren utilizar el cálculo meteorológico. La sincronización precisa de las estaciones se determina por los momentos exactos en que el Sol alcanza los trópicos de Cáncer y Capricornio para los solsticios y los momentos del tránsito del Sol sobre el ecuador para los equinoccios , o una fecha tradicional cercana a estos momentos. ^{[ 37 ]}

El siguiente diagrama muestra la relación entre la línea del solsticio y la línea de las ápsides de la órbita elíptica de la Tierra. La elipse orbital (con la excentricidad exagerada para mayor efecto) pasa por cada una de las seis imágenes de la Tierra, que son secuencialmente el perihelio (periapsis, punto más cercano al Sol) entre el 2 y el 5 de enero, el equinoccio de marzo el 19, 20 o 21 de marzo, el solsticio de junio el 20 o 21 de junio, el afelio (apoapsis, punto más alejado del Sol) entre el 3 y el 6 de julio, el equinoccio de septiembre el 22 o 23 de septiembre y el solsticio de diciembre el 21 o 22 de diciembre.

Estas estaciones astronómicas no tienen la misma duración debido a la naturaleza elíptica de la órbita terrestre, descubierta por Johannes Kepler . Desde el equinoccio de marzo transcurren 92,75 días hasta el solsticio de junio, 93,65 días hasta el equinoccio de septiembre, 89,85 días hasta el solsticio de diciembre y, finalmente, 88,99 días hasta el equinoccio de marzo. Por lo tanto, el tiempo transcurrido entre el equinoccio de marzo y el de septiembre es 7,56 días mayor que entre el equinoccio de septiembre y el de marzo.

La cronometría solar se basa en la insolación, considerando los solsticios y equinoccios como los puntos medios de las estaciones. Así era como el erudito romano Varrón describía las estaciones (véase más arriba). Este método se utilizaba para calcular las estaciones en la Europa medieval, especialmente por los celtas , y aún se observa ceremonialmente en Irlanda y algunos países del este de Asia. El verano se define como el trimestre del año con mayor insolación y el invierno como el trimestre con menor insolación.

Las estaciones solares cambian en los días intermedios, que son aproximadamente 3 a 4 semanas antes que las estaciones meteorológicas y 6 a 7 semanas antes que las estaciones que comienzan en los equinoccios y solsticios. Así, el día de mayor insolación se denomina "pleno verano", como se observa en la obra de William Shakespeare, Sueño de una noche de verano , que se desarrolla en el solsticio de verano. En el calendario celta , el inicio de las estaciones corresponde a cuatro festivales agrícolas paganos : el primer día tradicional del invierno es el 1 de noviembre ( Samhain , origen celta de Halloween ); la primavera comienza el 1 de febrero ( Imbolc celta ); el verano comienza el 1 de mayo ( Beltane , origen celta del Primero de Mayo ); el primer día del otoño es el 1 de agosto ( Lughnasadh celta ).

Se pueden distinguir seis estaciones ecológicas sin fechas fijas basadas en el calendario, como las estaciones meteorológicas y astronómicas. ^{[ 44 ]} Las regiones oceánicas tienden a experimentar el inicio de la estación invernal hasta un mes más tarde que los climas continentales . Por el contrario, las estaciones prevernal y vernal comienzan hasta un mes antes cerca de las zonas oceánicas y costeras. Por ejemplo, las floraciones prevernales de crocus suelen aparecer ya en febrero en las zonas costeras de la Columbia Británica y las Islas Británicas , pero generalmente no aparecen hasta marzo o abril en lugares como el Medio Oeste de Estados Unidos y partes de Europa del Este . Las fechas exactas de cada estación varían según la región climática y pueden cambiar de un año a otro. Las fechas promedio que se enumeran aquí corresponden a zonas de clima templado suave y frío en el hemisferio norte:

• Prevernal (principios de primavera): Comienza en febrero (clima templado suave) y termina en marzo (clima templado frío). Los brotes de los árboles de hoja caduca comienzan a hincharse. Algunas especies de aves migratorias vuelan de sus hábitats de invierno a los de verano.
• Primavera : Comienza a mediados de marzo (clima templado suave) y termina a finales de abril (clima templado frío). Los brotes de los árboles se convierten en hojas. Las aves establecen territorios y comienzan a aparearse y anidar.
• Estival (pleno verano): Comienza en junio en la mayoría de los climas templados. Los árboles están en plena floración. Las aves incuban y crían a sus polluelos.
• Serotinal (finales de verano): Generalmente comienza entre mediados y finales de agosto. Las hojas caducifolias comienzan a cambiar de color en latitudes más altas (por encima de los 45° norte). Las aves jóvenes alcanzan la madurez y se unen a otras aves adultas que se preparan para la migración otoñal. La tradicional "temporada de cosecha" comienza a principios de septiembre.
• Otoño : Generalmente comienza a mediados o finales de septiembre. Las hojas de los árboles, que están en todo su esplendor, se tornan marrones y caen al suelo. Las aves migran de regreso a sus zonas de invernada.
• Hibernación (invierno): Comienza en diciembre (clima templado suave) y noviembre (clima templado frío). Los árboles de hoja caduca quedan sin hojas y estas comienzan a descomponerse. Las aves migratorias se asientan en sus hábitats invernales.

Los pueblos indígenas de climas polares, templados y tropicales del norte de Eurasia, América, África, Oceanía y Australia han definido tradicionalmente las estaciones desde una perspectiva ecológica, observando la actividad de las plantas, los animales y el clima a su alrededor. Cada grupo tribal observa tradicionalmente estaciones diferentes, determinadas según criterios locales que pueden variar desde la hibernación de los osos polares en las tundras árticas hasta las estaciones de crecimiento de las plantas en las selvas tropicales. En Australia, algunas tribus tienen hasta ocho estaciones al año, ^{[ 20 ]} al igual que el pueblo sami en Escandinavia. Muchos pueblos indígenas que ya no viven directamente de la tierra, a menudo de forma nómada, ahora observan métodos modernos de cálculo estacional según las costumbres de su país o región.

Los cree norteamericanos, y posiblemente otros pueblos de habla algonquina, utilizaban o aún utilizan un sistema de seis estaciones. Las dos estaciones adicionales representan la congelación y el deshielo de ríos y lagos.

El pueblo Noongar del suroeste de Australia Occidental reconoce el maar-keyen bonar, ^{[ 45 ]} o seis estaciones. La llegada de cada estación no se anuncia con una fecha del calendario, sino con factores ambientales ^{[ 46 ]} como los cambios en los vientos, las plantas en floración, la temperatura y los patrones migratorios, y dura aproximadamente dos meses del calendario estándar. Las estaciones también se correlacionan con aspectos de la condición humana, vinculando intrínsecamente la vida de las personas con el mundo que las rodea y dictando sus movimientos, ya que con cada estación se visitaban diversas partes del territorio que eran particularmente abundantes o seguras de los elementos. ^{[ 47 ]}

En cualquier punto al norte del Círculo Polar Ártico o al sur del Círculo Polar Antártico, habrá un período en verano llamado "día polar", en el que el sol no se pone, y un período en invierno llamado "noche polar", en el que el sol no sale. A medida que aumenta la latitud, los períodos máximos de " sol de medianoche " y " noche polar " se alargan progresivamente.

For example, at the military and weather station Alert located at 82°30′05″N and 62°20′20″W, on the northern tip of Ellesmere Island, Canada (about 450 nautical miles or 830 km from the North Pole), the Sun begins to peek above the horizon for minutes per day at the end of February and each day it climbs higher and stays up longer; by 21 March, the Sun is up for over 12 hours. On 6 April the Sun is perceived as rising at 0522 UTC and remains above the horizon until it sets below the horizon again on 6 September at 0335 UTC. By October 13 the Sun is above the horizon for only 1 hour 30 minutes, and on October 14 it does not rise above the horizon at all and remains below the horizon until it rises again on 27 February.^[50]

First light comes in late January because the sky has twilight, being a glow on the horizon, for increasing hours each day, for more than a month before the Sun first appears with its disc above the horizon. From mid-November to mid-January, there is no twilight.

In the weeks surrounding 21 June, in the northern polar region, the Sun is at its highest elevation, appearing to circle the sky there without going below the horizon. Eventually, it does go below the horizon, for progressively longer periods each day until around the middle of October, when it disappears for the last time until the following February. For a few more weeks, "day" is marked by decreasing periods of twilight. Eventually, from mid-November to mid-January, there is no twilight and it is continuously dark. In mid-January the first faint wash of twilight briefly touches the horizon (for just minutes per day), and then twilight increases in duration with increasing brightness each day until sunrise at end of February, then on 6 April the Sun remains above the horizon until mid-October.

Seasonal weather and climate conditions can become important in the context of military operations. Seasonal reckoning in the military of any country or region tends to be very fluid and based mainly on short to medium term weather conditions that are independent of the calendar.

Para las armadas, la presencia de puertos y bases accesibles puede permitir operaciones navales durante ciertas temporadas (variables) del año. La disponibilidad de puertos libres de hielo o de aguas cálidas puede hacer que las armadas sean mucho más efectivas. Por lo tanto , Rusia , históricamente limitada navalmente al estar confinada al uso de Arkhangelsk (antes del siglo XVIII) e incluso Kronstadt , tiene intereses particulares en mantener y preservar el acceso a Baltiysk , Vladivostok y Sebastopol . ^{[ 51 ]} Las temporadas de tormentas o las condiciones climáticas invernales polares pueden inhibir a los buques de guerra de superficie en el mar.

Los ejércitos premodernos, especialmente en Europa, solían hacer campaña en los meses de verano: los reclutas campesinos tendían a desaparecer en la época de la cosecha , y en una sociedad agrícola no tenía sentido económico descuidar la temporada de siembra . ^{[ 52 ]} Cualquier guerra moderna de maniobras se beneficia de un terreno firme: el verano puede proporcionar condiciones secas adecuadas para marchar y transportarse, la nieve congelada en invierno también puede ofrecer una superficie fiable durante un período, pero los deshielos primaverales o las lluvias otoñales pueden inhibir las campañas. Las inundaciones de la temporada de lluvias pueden hacer que los ríos sean temporalmente intransitables, y la nieve invernal tiende a bloquear los pasos de montaña. Las ofensivas talibanes generalmente se limitaban a la temporada de combates en Afganistán .