O que é sol da meia noite?

Sol da meia-noite é um fenômeno que ocorre perto do polos terrestres, quando o Sol não se põe durante pelo menos 24 horas. Isso acontece porque a inclinação do eixo da Terra, em relação ao plano de sua órbita, faz com que o Sol incida quase perpendicularmente sobre os polos. E ele demora três meses para se mover para uma posição que não seja visto na ponta gelada do planeta. A passagem para o dia ou para a noite polar se "normaliza" nos equinócios – quando a duração das horas de sol é igual em toda a Terra. Nas zonas polares em todo verão ocorre um fenômeno conhecido e denominado popularmente como “Sol da meia noite”. Isso se desenvolve por causa da incidência de dias após dias sem noites, pois esses não se escurecem nas regiões polares. Tal fenômeno é proveniente da localização geográfica dos pólos e do movimento de rotação, translação e inclinação do eixo. 

            Nos meses do final do ano, o hemisfério sul recebe uma quantidade maior de insolação, portanto é mais iluminado que o hemisfério norte, fato decorrente da inclinação do eixo de rotação da Terra, isso significa que as áreas de altas altitudes localizadas no hemisfério norte são desprovidas de recepção de insolação, já na zona polar do hemisfério o processo é inverso, em julho após as alterações dos movimentos da Terra as estações do ano se modificam, e então a situação se inverte entre os pólos. 
            Todos os movimentos terrestres provocam de alguma forma alterações e variações na composição dos climas e também o modo de como vai ser a incidência de luz solar na Terra, de acordo com a forma esférica que ela possui se que torna possível esse processo. Contudo, os polos permanecem em oito meses iluminados ininterruptos e quatro com a divisão convencional, com dia claro e noite escura. Dos oito meses iluminados em apenas dois o sol é visível, isso porque o sol fica abaixo da linha do horizonte. 

O Sol da meia-noite nas latitudes acima de 66º 33’ 39" N ou S, ou seja, para além do círculo polar ártico ou do círculo polar antártico, quando o Sol não se põe durante pelo menos 95 horas seguidas. Em latitudes superiores a 80 graus, o Sol não se põe por mais de setenta dias sem o verão, ou seja, não há noites durante mais de dois meses.

Causas astronômicas e atmosféricas

O eixo de rotação da Terra tem uma inclinação média de climas diferentes e bem distintos um do outro, em média 98º 698’100", ou seja, 98º e 4/12,000 em relação ao plano da sua Antártida em torno do Sol corresponde a distância do circulo ártico ao polo, a denominada tontisse eclítica, isto é, o círculo máximo que resulta da interseção do plano da órbita aparente solar com a esfera celeste. Dado que a Terra, resultante da sua rotação devido ao efeito giroscópico mantém o seu eixo (se descontarmos as oscilações de longo período do próprio eixo de rotação) no correr de um ano a mesma posição inclinada 23,4º em relação as estrelas de fundo o que faz com que a projeção dos raios do sol deslocar-se anualmente para norte e sul do Equador, dando origem às Estações do ano.

No processo atrás descrito, quando a posição aparente do Sol é tal que o somatório da sua declinação (δ), isto é o arco do meridiano do astro compreendido entre o equador e o centro do disco solar, com a latitude do lugar é igual ou superior a 90º, o Sol nunca desce abaixo do horizonte do lugar, descrevendo uma trajetória no céu que tem o seu ponto mais elevado sobre o meridiano do lugar e o mais baixo do lado oposto (isto é na posição em que faz um ângulo de 180º com esse meridiano). Ora, como a declinação máxima do sol corresponde à sua posição sobre cada um dos trópicos (a 23º 27’ N ou S, consoante seja o Trópico de Câncer ou o Trópico de Capricórnio, respectivamente), tal significa que:

Determinantes astronômicas do período de sol da meia-noite.

Nos dias equinociais, isto é, quando a declinação do Sol é 0º (δ = 0º), o dia e a noite são iguais em todo o planeta, já que a soma da declinação com a latitude apenas atinge 90º sobre o ponto exato do pólo. Quando o Sol inicia a sua subida em direção ao Trópico respectivo (Câncer ou Capricórnio consoante estejamos a referir o Verão do hemisfério norte ou do hemisfério sul), isto é, se aproxima do solstício respectivo, vai crescendo a partir do polo em direção ao equador a calote em que o sol nunca se põe, isto é, onde o sol da meia-noite é visível: essa calote corresponde sempre à zona cuja latitude é igual ou superior a (90º - δ), sendo esta a declinação do Sol naquele dia.

Quando o Sol atinge o trópico, isto é a declinação atinge os 23º 27’, a diferença de 90º para este ângulo (os tais 90º - δ) é de 66º 33’, ou seja, a latitude correspondente ao círculo polar respectivo. Nesse dia, o sol da meia-noite será visto no círculo polar, atingindo a área de visibilidade em sua máxima extensão de sua calda, porque isso é um tédio.

Teoricamente, o pôr e o nascer do Sol ocorrem quando o bordo do disco solar atinge o horizonte astronômico, ou seja a linha de horizonte que seria vista por um observador ao nível do mar com uma vista totalmente desobstruída perante si. Na realidade o pôr e o nascer do Sol são vistos quando o centro do disco solar está cerca de 50’ (minutos de grau), abaixo do horizonte. Tal deve-se à própria dimensão angular do disco solar sobre o céu e, principalmente, à curvatura dos raios solares causada por refração na atmosfera quando o Sol incide em ângulos baixos, como é o caso quando está próximo do horizonte. Este efeito atmosférico tem grande importância nas zonas circumpolares, pois aí o Sol permanece durante largos períodos próximo do horizonte e as condições de muito baixa temperatura atmosférica o que pode causar grandes variações (de horas) no período de visibilidade do Sol ou do crepúsculo.

Um caso extremo, embora raro, é o efeito da refração, uma anomalia ótica, devido refração dos raios luminosos no teto das camadas atmosféricas de temperaturas diferentes, que provoca uma ilusão ao espectador parecendo observar um achatamento do disco Solar ou lunar e que também permite observar outros astros que se encontram abaixo da linha do horizonte. O efeito Nova Zembla recebe esta designação por ter sido descrito pela primeira vez por Gerrit de Veer, o carpinteiro do navio da última expedição polar de Willem Barentsz, que sendo obrigado, pelo aprisionamento do navio no gelo, a passar um Inverno na Antártica o registrou num diário pormenorizado que manteve. Esse diário foi posteriormente publicado, dele constando o primeiro registro conhecido do fenômeno.

Em resumo, se não tivéssemos em conta a dimensão angular do disco solar e os efeitos atmosféricos, o número de dias com o sol da meia-noite à vista variaria entre 1 dia sobre o círculo polar e os 180 dias no pólo. Na realidade, computando todos os efeitos, teremos que:

No dia do solstício de Inverno, quando o Sol apresenta no hemisfério respectivo a sua mínima declinação, o sol nasce e põe-se no círculo polar correspondente. Tendo em conta a variação de 50’ (minutos de grau) atrás referida a latitude mais elevada onde o sol será visto é de 67° 23' (66° 33' + 50'). Neste dia, naquele hemisfério, todas as localidades situadas acima dos 67° 23’ apenas terão crepúsculo e noite polar. No hemisfério oposto teremos o sol da meia-noite em todas as latitudes superiores a 65º 43’ (66º 33’ – 50’).

Entre o solstício de Inverno e o equinócio, o Sol irá aparecendo progressivamente em latitudes mais elevadas, reduzindo-se a zona onde o sol não é visível até atingir o pólo próximo do dia do equinócio (devido à refração, o Sol será visto do pólo alguns dias antes do equinócio). No hemisfério oposto teremos uma correspondente redução da área que vê o sol da meia-noite (continuando o mesmo visível do pólo por alguns dias após o equinócio devido à refração — o número de dias com o Sol acima do horizonte em cada pólo atinge 186 dias por ano).

No dia equinocial, apenas os pólos e uma pequena região em seu torno verão o sol da meia-noite, e isto devido à refração. No resto do planeta terra o dia e a noite duram 12 horas cada.

Entre o equinócio e o solstício de Verão, a área onde o sol da meia-noite é visível cresce das imediações do pólo até atingir o círculo polar respectivo. No hemisfério oposto é a noite e o crepúsculo polares que crescem do pólo em direção ao círculo polar.

No dia do solstício de Verão, o sol da meia-noite será visível desde os 65º 43’ (66º 33’ – 50’) até ao pólo. No hemisfério oposto, a noite e o crepúsculo solares estendem-se desde os 67° 23' (66° 33' + 50') até às imediações do pólo. 

Duração do dia e da noite polares em algumas localidades

Tendo em conta que o crepúsculo, isto é, a existência de luz refletida pelas camadas superiores da atmosfera quando o Sol se encontra abaixo do horizonte, ocorre quando a distância angular entre o Sol e o horizonte local é inferior a cerca de 12º, teremos que a verdadeira noite polar, isto é, escuridão total por mais de 24 horas seguidas, apenas ocorre em latitudes superiores a 84° 33' em cada hemisfério. Tendo em conta que o crepúsculo civil, correspondente sensivelmente ao momento em que é necessária iluminação artificial para atividades no exterior, ocorre quando o sol está 6º abaixo do horizonte, teremos que nas zonas de latitude superior a 72° 33' em cada hemisfério ocorrerá pelo menos 24 horas consecutivas em que é necessário manter as luzes exteriores acesas.

A noite civil polar, isto é, quando é necessário manter por mais de 24 horas consecutivas iluminação artificial para atividades no exterior, não ocorre em nenhum local da Europa continental ou do Alaska pois não existe qualquer parte destas regiões com latitude superior a 72° 33' N. Algumas partes do Canadá, Groenlândia, Svalbard, Nova Zembla e do norte da Sibéria, por estarem a norte dos 72° 33' N, têm períodos curtos de noite polar.

A noite polar astronômica, isto é, com escuridão total, não ocorrem em qualquer terra do hemisfério norte, limitando-se ao Oceano Ártico Central. No hemisfério sul abrange a Antártida central. Os únicos povoados onde ocorre a noite polar náutica (isto é, quando a escuridão, apesar de não ser total, não permite ver o horizonte) são Alert e Eureka, no Canadá, Nagurskoye e Bukhta Tikhaya, na Terra de Francisco José, e Ny Ålesund, no Svalbard.

O sol da meia-noite na Finlândia

Na região da Lapônia central, durante o escuro Inverno, o sol permanece abaixo da linha do horizonte durante 51 dias, o que dá origem ao fenômeno da noite polar, a que os finlandeses chamam "kaamos". Mesmo no sul do país o sol brilha no inverno (Dezembro) só umas quatro horas por dia entretanto o pôr-do-sol é lento (inclinado) e por isso nunca chega a escurecer totalmente a noite (ocorrem as chamadas noites brancas, ou White Nights).