Por qué hace calor en verano y frío en invierno: física para niñ@ | ORBITECH

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La Tierra inclinada: el secreto de las estaciones

Cómo los 23.5° de inclinación del eje terrestre crean verano e invierno en Chile

Ángulo de inclinación del eje terrestre definition

α = 23.5 °

Symbole	Signification	Unité
`\alpha`	ángulo de inclinación Valor constante que causa las estaciones en ambos hemisferios	grados

Exemple : El eje de la Tierra está inclinado $α$ = 23.5° respecto a su órbita alrededor del Sol

Declinación solar en los solsticios definition

δ = \pm 23.5 °

Formes alternatives

$δ = 23.5 ° \times \sin (360 ° \times \frac{284 + n}{365})$ — Fórmula aproximada para cualquier día del año (n=1 al 365)

Symbole	Signification	Unité
`\delta`	declinación solar Positiva en verano boreal (+23.5° el 21 jun), negativa en verano austral (-23.5° el 21 dic)	grados

Exemple : En el solsticio de verano austral (21 dic), $δ$ = -23.5°; en invierno austral (21 jun), $δ$ = +23.5°

¿Dónde está el Sol en el cielo chileno? law

h = 90 ° - | ϕ - δ |

Formes alternatives

$h = 90 ° - | ϕ | - | δ |$ — Cuando $δ$ y $ϕ$ tienen signos opuestos (verano austral)

Symbole	Signification	Unité
`h`	altura solar al mediodía 90° es el cenit (Sol directamente arriba). A menor h, más bajo está el Sol	grados
`\phi`	latitud del lugar Negativa para hemisferio sur. Ejemplo: Santiago $ϕ$ = -33.5°, Antofagasta $ϕ$ = -23.6°	grados
`\delta`	declinación solar Usa el valor del solsticio correspondiente	grados

Exemple : En Santiago ( $ϕ$ =-33.5°) el 21 dic ( $δ$ =-23.5°): h = 90 - |-33.5 - (-23.5)| = 80° sobre el horizonte

Comparación de altura solar entre ciudades de Chile law

h_{A} - h_{B} = | ϕ_{B} | - | ϕ_{A} |

Symbole	Signification	Unité
`h_{A}`	altura solar en ciudad A	grados
`h_{B}`	altura solar en ciudad B	grados
`\phi_{A}`	latitud de la ciudad A Valores absolutos: Antofagasta \| $ϕ$ \|=23.6°, Santiago 33.5°, Concepción 36.8°	grados

Exemple : Diferencia entre Antofagasta y Santiago: $h_{S a n t i a g o}$ - $h_{A n t o f a g a s t a}$ = 33.5° - 23.6° = 9.9° (el Sol está más alto en Santiago en verano)

Fechas de las estaciones en Chile definition

n_{v e r a n o} = 355 \pm 2

Formes alternatives

$n_{i n v i e r n o} = 172 \pm 2$ — Solsticio de invierno austral
$n_{o t o \tilde{n} o} = 79 \pm 1 y n_{p r i m a v e r a} = 265 \pm 2$ — Equinoccios en Chile (20-21 de marzo y 22-23 de septiembre)

Symbole	Signification	Unité
`n_{verano}`	día del año para solsticio de verano Entre el 20 y 23 de diciembre en Chile
`n_{invierno}`	día del año para solsticio de invierno Entre el 20 y 22 de junio en Chile

Exemple : El verano en Chile empieza alrededor del 21 de diciembre (n=355), cuando el hemisferio sur está más inclinado hacia el Sol

Del Sol a tu termómetro: temperatura en Chile approximation

Δ T \approx k \cdot (h_{v e r a n o} - h_{i n v i e r n o})

Symbole	Signification	Unité
`\Delta T`	diferencia de temperatura Diferencia entre verano e invierno en la misma ciudad	grados Celsius
`k`	constante local k≈0.3 °C/° para Santiago, varía según humedad y cercanía al mar	°C por grado
`h_{verano}`	altura solar en verano	grados
`h_{invierno}`	altura solar en invierno	grados

Exemple : En Santiago: $h_{v e r a n o}$ =80°, $h_{i n v i e r n o}$ =33°, k=0.3 → $Δ$ T ≈ 0.3×(80-33) = 14.1°C (coincide con datos reales: ~20°C en verano vs ~6°C en invierno)

Fechas clave en el calendario chileno

Cuándo empiezan el verano, invierno, otoño y primavera en el hemisferio sur

Solsticio de verano en Chile definition

n_{v e r a n o} = 355 \pm 2

Symbole	Signification	Unité
`n_{verano}`	día del año 21 o 22 de diciembre en Chile

Exemple : El verano en Chile empieza el 21 de diciembre (n=355), cuando el hemisferio sur está más inclinado hacia el Sol y recibimos más luz directa

Solsticio de invierno en Chile definition

n_{i n v i e r n o} = 172 \pm 2

Symbole	Signification	Unité
`n_{invierno}`	día del año 20 o 21 de junio en Chile

Exemple : El invierno en Chile empieza el 21 de junio (n=172), cuando el hemisferio sur está más alejado del Sol y los rayos llegan más inclinados

Equinoccios en Chile definition

n_{o t o \tilde{n} o} = 79 \pm 1 y n_{p r i m a v e r a} = 265 \pm 2

Symbole	Signification	Unité
`n_{otoño}`	día del equinoccio de otoño 20 o 21 de marzo en Chile
`n_{primavera}`	día del equinoccio de primavera 22 o 23 de septiembre en Chile

Exemple : El otoño empieza alrededor del 20 de marzo (n=79) y la primavera el 23 de septiembre (n=266), cuando el Sol está justo sobre el ecuador y el día dura igual que la noche

Del Sol a tu termómetro: temperatura en Chile

Cómo la posición del Sol afecta el calor que sientes en ciudades chilenas

Altura solar en verano vs invierno law

h_{v e r a n o} - h_{i n v i e r n o} = 2 | δ |

Symbole	Signification	Unité
`h_{verano}`	altura solar al mediodía en verano	grados
`h_{invierno}`	altura solar al mediodía en invierno	grados
`\delta`	declinación solar en solsticio Usa \| $δ$ \|=23.5° en los solsticios	grados

Exemple : En cualquier ciudad de Chile: $h_{v e r a n o}$ - $h_{i n v i e r n o}$ = 2×23.5° = 47° (el Sol está 47° más alto en verano que en invierno)

Temperatura estacional aproximada approximation

T_{v e r a n o} - T_{i n v i e r n o} \approx 0.3 \times (h_{v e r a n o} - h_{i n v i e r n o})

Symbole	Signification	Unité
`T_{verano}`	temperatura promedio en verano Ejemplo: enero en Santiago	grados Celsius
`T_{invierno}`	temperatura promedio en invierno Ejemplo: julio en Santiago	grados Celsius

Exemple : Santiago: $h_{v e r a n o}$ =80°, $h_{i n v i e r n o}$ =33° → $Δ$ T ≈ 0.3×47° = 14°C (real: ~20°C en verano vs ~6°C en invierno, diferencia de 14°C)

Diferencia de temperatura entre ciudades approximation

Δ T_{A B} = k \times (| ϕ_{B} | - | ϕ_{A} |)

Symbole	Signification	Unité
`\Delta T_{AB}`	diferencia de temperatura entre ciudades A y B A más al norte que B	grados Celsius
`k`	constante regional k≈0.25 para Chile central	°C por grado

Exemple : Antofagasta (| $ϕ$ |=23.6°) vs Santiago (| $ϕ$ |=33.5°): $Δ$ T ≈ 0.25×(33.5-23.6) = 2.5°C (Antofagasta es más cálida en verano)

La Tierra inclinada: el secreto de las estaciones

Fechas clave en el calendario chileno

Del Sol a tu termómetro: temperatura en Chile

Fuentes