Las 4 estaciones del año

Las estaciones son los periodos del año en los que las condiciones climáticas imperantes se mantienen, en una determinada región, dentro de un cierto rango. Estos periodos son normalmente cuatro y duran aproximadamente tres meses y se denominan: primavera, verano, otoño e invierno. Las estaciones se deben a la inclinación del eje de giro de la Tierra respecto al plano de su órbita respecto al sol, que hace que algunas regiones reciban distinta cantidad de luz solar según la época del año, debido a la duración del día y con distinta intensidad según la inclinación del sol sobre el horizonte (ya que la luz debe atravesar más o menos la atmósfera).

En las regiones ecuatoriales de la Tierra (donde pasa el paralelo 0°) las estaciones son sólo dos: la estación seca y la estación lluviosa; ya que en ellas varía drásticamente el régimen de lluvias, pero no varía mucho la temperatura. A partir del paralelo 7° se observan los cuatro cambios estacionarios claramente. Ciertas culturas, como las de algunos aborígenes en Australia, dividen el año en seis estaciones.

Dependiendo de la latitud y de la altura, los cambios meteorológicos a lo largo del año pueden ser mínimos, como en las zonas tropicales bajas, o máximos, como en las zonas de latitudes medias las cuatro estaciones son primavera, verano, otoño e invierno. En estas zonas se pueden distinguir periodos, que llamamos estaciones, con características más o menos parecidas, que afectan a los seres vivos. En general, se habla de cuatro estaciones: primavera, verano, otoño e invierno, aunque hay zonas de la Tierra donde sólo existen dos, la húmeda y la seca (zonas monzónicas etc.).

Dependiendo de la latitud y de la altura, los cambios meteorológicos a lo largo del año pueden ser mínimos, como en las zonas tropicales bajas, o máximos, como en las zonas de latitudes medias

En estas zonas se pueden distinguir periodos, que llamamos estaciones, con características más o menos parecidas, que afectan a los seres vivos.

En general, se habla de cuatro estaciones, aunque hay zonas de la Tierra donde sólo existen dos, la húmeda y la seca (zonas monzónicas).

Causas y efectos de las estaciones

A causa de las variaciones climáticas que sufre la Tierra, el año está dividido en cuatro períodos o estaciones. Estas variaciones en el clima son más acusadas en las zonas frías y templadas, y más suaves o imperceptibles entre los trópicos.

Las variaciones se deben a la inclinación del eje terrestre. Por tanto, no se producen al mismo tiempo en el hemisferio Norte (Boreal) que en el hemisferio Sur (Austral), sino que están invertidos el uno con relación al otro.

Mientras la Tierra se mueve con el eje del Polo Norte inclinado hacia el Sol, el del Polo Sur lo está en sentido contrario y las regiones del norte reciben más radiación solar que las del sur. Posteriormente se invierte este proceso y son las zonas del hemisferio boreal las que reciben menos calor.

Solsticios y equinoccios

Las cuatro estaciones están determinadas por cuatro posiciones principales en la órbita terrestre, opuestas dos a dos, que reciben el nombre de solsticios y equinoccios. Solsticio de invierno, equinoccio de primavera, solsticio de verano y equinoccio de otoño.

En los equinoccios, el eje de rotación de la Tierra es perpendicular a los rayos del Sol, que caen verticalmente sobre el ecuador. En los solsticios, el eje se encuentra inclinado 23,5º, por lo que los rayos solares caen verticalmente sobre el trópico de Cáncer (verano en el hemisferio norte) o de Capricornio (verano en el hemisferio sur).

A causa de la excentricidad de la órbita terrestre, las estaciones no tienen la misma duración, ya que la Tierra recorre su trayectoria con velocidad variable. Va más deprisa cuanto más cerca está del Sol y más despacio cuanto más alejada.

Por esto, el rigor de cada estación no es el mismo para ambos hemisferios. Nuestro planeta está más cerca del Sol a principios de enero (perihelio) que a principios de julio (afelio), lo que hace que reciba un 7% más de calor en el primer mes del año que no a la mitad de él. Por este motivo, en conjunto, además de otros factores, el invierno boreal es menos frío que el austral, y el verano austral es más caluroso que el boreal.

A causa de perturbaciones que experimenta la Tierra mientras gira en torno al Sol, no pasa por los solsticios y equinoccios con exactitud, lo que motiva que las diferentes estaciones no comiencen siempre en el mismo preciso momento.

Métodos de clasificación

Vista de la cara sur de la Sierra de Guadarrama (centro de España) en tres estaciones diferentes: invierno (arriba), primavera (centro) y otoño (abajo).

Existen cuatro métodos principales para dividir el año en estaciones:

• el método astronómico, que se basa en los acontecimientos astronómicos relacionados con la posición de la tierra respecto al sol,
• el método meteorológico, que se basa en acontecimientos climáticos, sobre todo en la temperatura,
• el método fenológico, que se basa en acontecimientos relacionados con los cambios en la naturaleza al pasar el tiempo (fauna y flora).
• el método tradicional asiático/irlandés, basado en la insolación o radiación solar.

Método astronómico

En astronomía, los solsticios y equinoccios marcan el inicio de su estación respectiva. Por ejemplo, el solsticio de invierno siendo el día del año con menos horas de luz diurna indicaría el inicio de dicha estación.

• Primavera. Tradicionalmente comienza con el equinoccio de primavera y termina con el solsticio de verano, mientras que astronómicamente hablando comienza alrededor del 21 de marzo en el hemisferio norte y el 21 de septiembre en el hemisferio sur.
• Verano. Tradicionalmente comienza con el solsticio de verano y termina con el equinoccio de otoño, mientras que astronómicamente hablando comienza alrededor del 21 de junio en el hemisferio norte y el 21 de diciembre en el hemisferio sur.
• Otoño. Tradicionalmente comienza con el equinoccio de otoño y termina con el solsticio de invierno, mientras que astronómicamente hablando comienza alrededor del 23 de septiembre en el hemisferio norte y 23 de marzo en el hemisferio sur.
• Invierno. Tradicionalmente comienza con el solsticio de invierno y termina con el equinoccio de primavera, mientras que astronómicamente hablando comienza alrededor del 21 de diciembre en el hemisferio norte y el 21 de junio en el hemisferio sur.

Debido a la inercia térmica de la atmósfera terrestre y sus océanos, el clima de cada región está desfasado ligeramente con respecto a los períodos de mayor y menor insolación solar. Por ejemplo, en el hemisferio sur el día de mayor insolación es el 21 de diciembre, pero la masa terrestre y oceánica tarda en calentarse y la temperatura máxima se da en enero, un mes después.

Método meteorológico

Distinta iluminación de la Tierra según la época del año.

El modelo de las estaciones del año basado en la astronomía presenta limitaciones cuando se analiza el año de manera meteorológica, teniendo en cuenta indicadores como la temperatura y la precipitación. Así, el verano astronómico no coincide con la fase del año con mayor temperatura ni el invierno con la de menor temperatura, y la primavera astronómica en casi todos los casos es ligeramente más cálida que el otoño astronómico.

Por tal razón, en la meteorología la división del año en estaciones es ligeramente diferente cada año:

• Primavera: trimestre con ascenso de temperatura, en esta época empieza a florecer todo lo devastado por el invierno pasado (marzo, abril y mayo en el hemisferio norte; septiembre, octubre y noviembre en el hemisferio sur).
• Verano: trimestre con mayor temperatura (junio, julio y agosto en el hemisferio norte; diciembre, enero y febrero en el hemisferio sur).
• Otoño: trimestre con descenso de temperatura, en esta época se empiezan a caer las hojas de los árboles y plantas (septiembre, octubre y noviembre en el hemisferio norte; marzo, abril y mayo en el hemisferio sur).
• Invierno: trimestre con menor temperatura, en esta época nieva en las zonas que están fuera del trópico (diciembre, enero y febrero en el hemisferio norte; junio, julio y agosto en el hemisferio sur).

Método fenológico

La fenología investiga los ciclos y cambios en la naturaleza a lo largo del año. Ejemplos son el crecimiento vegetal, el florecimiento de las distintas especies o los ciclos reproductivos y las migraciones de animales por razones climáticas. Para esta disciplina de la ciencia, tanto la división tradicional como la meteorológica son demasiado imprecisas para determinar las estaciones del año. Además, en cada zona climática las estaciones se dan de manera diferente. Un ejemplo: Para la fenología el invierno consiste en el período sin crecimiento vegetal. Este período no siempre dura tres meses, por ejemplo en zonas con clima boreal/continental puede durar hasta nueve (ej. Siberia).

De acuerdo al desarrollo de su naturaleza, para la fenología cada zona climática tiene estaciones diferentes y también existen bastantes más que cuatro subdivisiones. En Europa central, por ejemplo, la fenología divide el año en doce estaciones diferentes, de las cuales siempre tres son subdivisiones de las cuatro estaciones principales.

Método tradicional asiático/irlandés

En algunas culturas del hemisferio norte existe, además de los tres métodos más reconocidos, un método alternativo basado en la insolación o radiación solar. Según este método, los equinoccios y solsticios no marcan el paso de una estación a otra, sino el «día central» de la estación. El verano, como base de la clasificación, es el trimestre con mayor insolación. Por lo tanto se da un desfase de alrededor de siete semanas con el método astronómico tradicional y uno de cuatro semanas con el método meteorológico. Las estaciones se clasifican de la siguiente manera, de acuerdo a sus comienzos, que varían según la cultura:

• Primavera: entre el 2 y el 7 de febrero
• Verano: entre el 4 y el 10 de mayo
• Otoño: entre el 3 y el 10 de agosto
• Invierno: entre el 5 y el 10 de noviembre

Como consecuencia, al igual que con el método tradicional astronómico se da un desfase con los datos de la temperatura, pero invertido a éste: el otoño aquí es más cálido que la primavera.

La causa de las estaciones

En este esquema se puede apreciar la inclinación del eje terrestre a medida que la tierra gira alrededor del sol, provocando las estaciones y los llamados solsticios y equinoccios.

Contrariamente a la creencia popular, la sucesión de las estaciones no se debe a que la órbita de la Tierra sea levemente elíptica y que en su movimiento se aleje y acerque al sol, ya que la diferencia entre el punto más lejano de su órbita (afelio) y el punto más cercano (perihelio) es de apenas 2 499 971 km (el 3,4% de la distancia).​ Por lo que esto tiene un efecto prácticamente imperceptible en el clima.

Las estaciones se deben a la inclinación del eje de giro de la Tierra respecto al plano de su órbita respecto al sol. Este eje se halla siempre orientado en la misma dirección (salvo el fenómeno de la precesión) y por tanto los hemisferio norte y surson iluminados desigualmente por el sol según la época del año, recibiendo distinta cantidad de luz solar debido a la duración del día y con distinta intensidad según la inclinación del sol sobre el horizonte (ya que la luz debe atravesar más o menos la atmósfera).

Cada seis meses la situación se invierte.

Si el eje de la Tierra no estuviese inclinado respecto a la eclíptica, el sol se hallaría todo el año sobre el ecuador; y describiría todos los días la misma trayectoria en el cielo, alcanzando siempre la misma altura máxima sobre el horizonte (que sería igual a 90º menos la latitud donde nos encontrásemos), siempre habría las mismas horas de luz solar, y no habría estaciones.

Las estaciones no tienen la misma duración, ya que la órbita de la Tierra es elíptica y recorre su trayectoria alrededor del sol con una velocidad variable. Va más deprisa cuanto más cerca está del sol (perihelio) y más lento cuanto más alejada está (afelio). Esto es una consecuencia de la segunda ley de Kepler que dice que el radio vector que une un planeta y el sol barre áreas iguales en tiempos iguales.

El rigor de las estaciones en cada hemisferio tampoco depende de la distancia al sol. Como el hemisferio norte tiene más superficie sólida que el hemisferio sur, cuando es verano en el norte la superficie se calienta más rápido y reemite el calor a la atmósfera, generando temperaturas más elevadas. En cambio, como el hemisferio sur tiene una superficie cubierta mayormente por agua, en el verano del sur el calor proveniente del sol es absorbido por el agua de los océanos y es reemitido a la atmósfera más lentamente, por lo que la temperatura alcanzada no es tan alta como en los veranos del norte.

Durante el invierno ocurre algo similar. Cuando el sol calienta el hemisferio norte en el invierno, el calor es reemitido a la atmósfera muy rápido, por lo cual la temperatura no se eleva ya que los días son cortos y el sol no calienta por mucho tiempo. Cuando se produce el invierno en el hemisferio sur, el calor del sol es absorbido por los océanos y reemitido a la atmósfera de forma más gradual, y por lo tanto moderando la temperatura.

Comienzo de las estaciones

Las estaciones varían su inicio porque el año civil dura 365 o 366 días mientras el año astronómico o trópico dura 365,2422 días.

Como el año bisiesto dura más que el astronómico, después de un año bisiesto las estaciones empiezan antes. Luego con cada año normal las estaciones retrasan su inicio unas 6 horas, de modo que en los tres años normales retrasan su inicio 18 horas, hasta que un nuevo año bisiesto devuelve su inicio casi al momento de empezar el ciclo.

Se calcula el comienzo de las estaciones usando las siguientes fórmulas:

• Equinoccio primavera del año Y:

JD = 1721139,2855 + 365,2421376 * Y + 0,067919 * (Y / 1000)² – 0,0027879 * (Y / 1000)³

• Solsticio de verano del año Y:

JD = 1721233,2486 + 365,2417284 * Y – 0,053018 * (Y / 1000)² + 0,009332 * (Y / 1000)³

• Equinoccio otoño del año Y:

JD = 1721325,6978 + 365,2425055 * Y – 0,126689 * (Y / 1000)² + 0,0019401 * (Y / 1000)³

• Solsticio de invierno del año Y:

JD = 1721414,392 + 365,2428898 * Y – 0,010965 * (Y / 1000)² – 0,0084885 * (Y / 1000)³

Luego hay que convertir la fecha juliana al calendario gregoriano. Restando las fechas julianas se obtiene la duración de las estaciones, excepción hecha de la duración del invierno; para obtener esta última se suma la cantidad aproximada de la duración del año trópico 365,2422 al comienzo de la Primavera del año Y obteniendo la del año Y+1 y se resta del comienzo del invierno.

Estaciones en otros planetas del Sistema Solar

Entre los diferentes planetas del Sistema Solar como Marte, Saturno y Urano cuentan con inclinaciones de su eje de rotación elevadas similares en el caso de los dos primeros a la Tierra y de hasta 98º en el caso de Urano. En la actualidad se ha podido estudiar el ciclo de estaciones en Marte (similar al Terrestre) y se comienza a comprender el extendido ciclo estacional de Urano. La densa atmósfera de Saturno no parece tener importantes efectos estacionales aunque sí podrían existir efectos estacionales importantes en la generación de tormentas y nubes de metano en su satélite Titán, único satélite de Saturno con una atmósfera destacada.