Error común: en pleno verano y a estas temperaturas tan elevadas en nuestra frontera, la respuesta más natural es: “Sufrimos estos calores porque en estas épocas estamos más cerca del sol”.

Esta respuesta, basada en el conocimiento bien fundado de que la Tierra gira alrededor del sol y, al hacerlo, algunas veces se acerca o aleja más de él; es, sin embargo, incorrecta a pesar de lo que el sentido común pareciera indicar. De hecho, durante el verano estamos más lejos del sol que el resto del año, en el afelio, ocurrido exactamente el pasado 6 de julio.

Es cierto, al moverse nuestro planeta en una trayectoria no estrictamente circular, sino elíptica, la distancia Tierra-Sol cambia suavemente durante el año. Este cambio en distancia (no mayor a 5 millones de kilómetros), no obstante, es mínimo comparado con la distancia promedio al sol de 150 millones de kilómetros. Tal variación de 3% en distancia no puede justificar los cambios extremos en temperatura observados entre el verano y el invierno.

Por otro lado, si el planeta como algunos creen está más cerca del sol ahora mismo en julio, el verano sería universal y todos los habitantes de la Tierra sufrirían las mismas altas temperaturas. Curiosamente, un vistazo rápido por internet nos permite confirmar que, justo ahora, las temperaturas en Argentina son menores a unos 10 grados centígrados.

¿Cómo puede ser entonces que simultáneamente, mientras los fronterizos nos rostizamos, los gauchos se congelan, estando todos como planeta supuestamente más cerca del sol ?

Suena extraño en verdad: Verano en México e invierno en Argentina simultáneamente en julio.

La explicación a las estaciones del año no es entonces que el planeta esté más cerca o lejos del sol, sino que el eje de la Tierra está inclinado respecto a su órbita. Es decir, nuestro planeta no está perfectamente “vertical” en el espacio, sino “cargado” a un ángulo de 23.5°. Como consecuencia, en julio cuando la parte norte del planeta está más cargada hacia el sol, las temperaturas suben porque recibimos su luz y energía más directamente. Es verano, entonces, para los que habitamos el hemisferio norte (México) y el sol desde nuestras localidades aparece más alto en el cielo. Pero simultáneamente, mientras la sección norte del planeta permanece más cargada hacia el sol, la sección sur —menos cargada— recibe la luz solar de manera más indirecta y las temperaturas bajan, dándose entonces el invierno en el hemisferio sur. El sol aparece más bajo en el cielo para los argentinos en esta época del año.

La misma explicación es aplicable a los cambios estacionales observados en el resto de los planetas del sistema solar. Marte, por ejemplo, tiene las mismas cuatro estaciones (primavera, verano, otoño e invierno), debido a la inclinación de su eje (de unos 25°). Como en la Tierra, es verano en el norte de Marte cuando es invierno en el sur. Un año terrestre después la situación se invierte: es invierno en el norte marciano mientras el verano transcurre en el sur. Recordemos que el año marciano es aproximadamente igual a dos años terrestres.

Sobre la pregunta de cuál hemisferio terrestre sufre los cambios más notables de temperatura entre verano e invierno, la respuesta en general es el hemisferio norte, pues el hemisferio sur está dominado por mares y océanos. El alto calor específico del agua (su alta resistencia a cambiar su temperatura) elimina cualquier cambio térmico extremo en aquellas latitudes. Sólo las masas de tierra más aisladas térmicamente pueden presentar temperaturas extremas. Este es el caso de la Antártida, que es más fría que el Polo Norte.

Ahora, ¿cuándo los cambios estacionales en un planeta sí podrían ser debidos a cambios en la distancia a su estrella huésped?

Esto es posible solo cuando dichos cambios en distancia son extremos, como es el caso de los planetas extrasolares conocidos como gigantes excéntricos (ver primer artículo “Nuevos y múltiples planetas”). Estos planetas masivos y gaseosos como nuestro Júpiter, se acercan y retiran tanto de su estrella dado lo elongado de su órbita elíptica —en absoluto circular—, que prácticamente todo el planeta se calienta en su punto más cercano a la estrella, y se enfría en su punto más lejano. Es el cambio extremo en distancia el que domina aquí, no así la inclinación del planeta. Tal inclinación sí es el factor determinante en planetas con órbitas cuasi-circulares, como los de nuestro sistema solar, según hemos discutido.

Otros factores y condiciones locales explican condiciones climatológicas extremas en otros planetas.

Venus es el planeta más caliente del sistema solar (460 °C), a pesar de ser el segundo más cercano al sol. Esto es debido a que está cubierto por una atmósfera de dióxido de carbono, un gas invernadero que atrapa la radiación infrarroja del sol y aumenta la temperatura superficial del planeta. Venus tiene también lluvias de ácido sulfúrico.

Los planetas jovianos como Júpiter son rotadores rápidos y sus vientos pueden alcanzar 1800 km/h (Saturno), o velocidades supersónicas de más de 2,000 km/h, el caso de Neptuno, el planeta de los vientos helados extremos.

Por otro lado, Urano, el planeta más inclinado del sistema solar (98°), debería mostrar de acuerdo a nuestra argumentación inicial los cambios más extremos de temperatura. No es así por una razón simple: Urano es tan remoto que la gran distancia al sol domina y las temperaturas son muy bajas en todo el planeta a lo largo de sus cuatro estaciones, de 21 años terrestres de duración cada una. De hecho, su inclinación parece justificar el ser el planeta más frío (hasta -220 °C) del sistema solar, situación que lo hace, probablemente, perder energía interna.

De nuevo, nuestro sentido común falla al pensar en Neptuno como el más frío por ser el más remoto. Condiciones locales y específicas juegan de nuevo un papel fundamental para entender estos procesos.

Héctor Noriega Mendoza

Ponente. Investigador.

Maestría en Astronomía (UNAM | NMSU) y Doctor en Astronomía por la Universidad Complutense de Madrid (UCM)

Fundador de la Sociedad Astronómica Juarense, Cofundador del Proyecto Abel, Miembro de la Sociedad Mexicana para la Divulgación de la Ciencia y la Técnica, Miembro de la American Astronomical Society y Profesor de tiempo completo de Astronomía en UTEP.