La mayoría de los niños aprenden en la escuela primaria que las estaciones son causadas por la rotación de la Tierra sobre un eje inclinado durante su órbita anual alrededor del Sol. Se cree que esta inclinación considerable, de unos 23,5 grados, es el resultado del impacto de un antiguo cuerpo planetario, conocido como Tea o Theia, que se estrelló contra la Tierra hace unos 4.500 millones de años, en la misma colisión cataclísmica que formó la Luna.
Para visualizar por qué la Tierra tiene estaciones, imaginemos el planeta como un trompo inclinado hacia un lado. Alrededor del solsticio de junio, el hemisferio norte se inclina hacia el Sol, lo que trae consigo una luz solar más directa y días más largos. Alrededor del solsticio de diciembre, sucede lo mismo en el hemisferio sur. Por eso junio marca el comienzo del verano y del tiempo cálido en el hemisferio norte, mientras que diciembre hace lo mismo en el hemisferio sur.
Los equinoccios de marzo y septiembre sirven como puntos intermedios entre estos dos extremos estacionales. En esas fechas, el terminador —la línea divisoria entre el lado iluminado por el Sol y el lado oscuro de la Tierra— atraviesa directamente ambos polos. Como resultado, los hemisferios norte y sur reciben prácticamente la misma cantidad de luz solar, y la duración del día y la noche es casi igual.
¿Cómo se ven las estaciones desde una distancia aproximada de 1,6 millones de kilómetros (un millón de millas) de nuestro planeta? Esa es la perspectiva que ofrece la Cámara de imágenes policromáticas de la Tierra de la NASA a bordo de la misión Observatorio Climático del Espacio Profundo (EPIC y DSCOVR, respectivamente, por sus siglas en inglés) de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA, por sus siglas en inglés). Al mantener una órbita que sitúa a la nave espacial de esta misión entre el Sol y la Tierra, la cámara tiene una vista casi continua del hemisferio iluminado por el Sol. A medida que la Tierra gira en el transcurso del día, cada pocas horas EPIC captura una imagen de disco completo del lado del planeta iluminado por el Sol.
Las cuatro imágenes anteriores, tomadas aproximadamente a la misma hora del día, muestran cómo cambia la vista del hemisferio occidental captada por EPIC a lo largo del año: desde el solsticio de diciembre (arriba a la izquierda) hasta el equinoccio de marzo (arriba a la derecha), y desde el solsticio de junio (abajo a la izquierda) hasta el equinoccio de septiembre (abajo a la derecha). La diferencia más notable se observa entre los dos solsticios. En diciembre, América del Sur se encuentra cerca del centro del disco y gran parte de la Antártida es visible, mientras que América del Norte está parcialmente fuera de la vista. En junio, debido a la inclinación de la Tierra, la situación se invierte: el hemisferio norte y América del Norte están más centrados, el hielo marino del Ártico aparece a la vista, América del Sur se desplaza hacia un lado y la Antártida queda completamente fuera de la vista.
Existen otras diferencias notables entre las cuatro imágenes. Por ejemplo, la Tierra se ve ligeramente más pequeña durante los equinoccios de marzo y septiembre. Esto se debe a que, en esas fechas, la sonda DSCOVR se encontraba decenas de miles de kilómetros más lejos de la Tierra que durante los solsticios. El 21 de diciembre de 2023, DSCOVR estaba a 1.447.327 kilómetros (899.327 millas) de la Tierra, en comparación con la distancia de 1.561.901 kilómetros (970.520 millas) del 22 de septiembre de 2024.
La ligera diferencia en el tamaño aparente de la Tierra no guarda ninguna relación con la inclinación del planeta. En cambio, esto ocurre porque DSCOVR sigue una trayectoria tridimensional en forma de bucle —conocida como órbita de Lissajous— para mantenerse cerca del punto de Lagrange 1. Allí, la atracción gravitacional combinada del Sol y la Tierra se equilibra con la fuerza centrífuga del satélite, lo que facilita a los ingenieros mantener la posición de la astronave sin consumir mucho combustible. La distancia de DSCOVR con respecto a la Tierra oscila entre sus valores máximo y mínimo aproximadamente cada tres meses, y los momentos exactos de estas variaciones cambian a lo largo del año debido a la influencia de la Luna y a las maniobras orbitales. En 2024, la órbita de la nave espacial la situó un poco más lejos de la Tierra durante ambos equinoccios, pero esto no siempre sucede así.
Existe otra diferencia notable entre las imágenes. Debido a la órbita de Lissajous que sigue DSCOVR, el ángulo formado por el Sol, la Tierra y el satélite varía entre 2 y 12 grados, explicó Alexander Marshak, científico adjunto del proyecto de la misión DSCOVR. La Tierra se ve como un disco completamente iluminado cuando los ángulos son menores, mientras que se ve menos redondeada cuando los ángulos son mayores, como si le faltara un trozo, de forma similar a las fases gibosas de la Luna. En este conjunto de imágenes, la imagen del 22 de septiembre tiene un ángulo ligeramente menor (8,1°) que la del 21 de diciembre (10,3°), lo que hace que se vea un poco más redonda y completa. En las otras dos imágenes, el ángulo entre el Sol, la Tierra y el satélite está entre los 9° y los 10°.
“En estas imágenes, se puede apreciar la influencia sutil de la cambiante geometría orbital”, dijo Marshak. “Pero los cambios más evidentes, la ubicación aparente de los continentes, se deben a la inclinación de la Tierra”.
El punto de vista de EPIC ofrece una perspectiva que facilita comprender y visualizar por qué la Tierra tiene estaciones, pero después de más de una década en el espacio, la misión DSCOVR también ha permitido nuevos enfoques para entender y observar cómo se desarrollan los ciclos diarios y estacionales a escala planetaria. Esta misión ha recopilado más de una década de datos diurnos y estacionales sobre numerosas características clave de la Tierra, como la vegetación, las nubes, el hielo, la nieve, la radiación ultravioleta, el color del océano y los aerosoles.
Imagen del Observatorio de la Tierra de la NASA elaborada por Michala Garrison, utilizando datos de EPIC a bordo de la misión DSCOVR. Reportaje por Adam Voiland.
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