2013- Aula 2 - Relações Terra-Sol

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AGROMETEOROLOGIA
Prof. Paulo JorgePaulo Jorge de Oliveira Ponte de Souza
Doutor em Meteorologia Agrícola
paulo.jorge@ufra.edu.br
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RELAÇÕES TERRA-SOL
G0501 – Agrometeorologia Prof. D.Sc. Paulo Jorge
1. FATORES E ELEMENTOS CLIMÁTICOS:
2. ESFERA TERRESTRE
• Pólos verdadeiros e Equador terrestre
• Paralelos e meridianos
• Coordenadas geográficas
3. ESFERA CELESTRE
• Pólos celestes e Equador celeste
• Paralelos e meridianos celestes
• Coordenadas celestes
3. COORDENADAS HORIZONTAIS
4. MOVIMENTOS DA TERRA
5. FOTOPERIODO
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ELEMENTO X FATOR CLIMÁTICO
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Elementos meteorológicos (ou climáticos):
são ás variáveis que caracterizam o estado da atmosfera: 
saldo de radiação, temperatura do ar, umidade relativa do ar, 
pressão atmosférica, velocidade e direção do vento, 
precipitação pluvial, etc.
Fatores climáticos:
•São as condicionantes geográficas que alteram os 
elementos climáticos;
•São agentes causais que condicionam os elementos 
meteorológicos / climáticos
•A atuação dos diversos fatores faz com que os 
elementos meteorológicos variem no tempo e no 
espaço.
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FATORES CLIMÁTICOS
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LATITUDE
• Quanto mais afastado do Equador, menor a temperatura. 
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FATORES CLIMÁTICOS
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ALTITUDE e RELEVO
• Quanto mais alto, menor a temperatura.
•O relevo pode facilitar ou dificultar as circulações das massas 
de ar, influindo na temperatura.
MESMA LATITUDE !!!
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FATORES CLIMÁTICOS
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CONTINENTALIDADE
• A proximidade de grandes quantidades de água exerce 
influencia na temperatura.
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FATORES CLIMÁTICOS
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MASSAS DE AR
• Apresentam características particulares da região em que se 
originaram . Podem ser polares, tropicais ou equatoriais.
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FATORES CLIMÁTICOS
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VEGETAÇÃO
• Protege o solo
•Regula do clima 
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ESFERA TERRESTRE
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PN
PS
Paralelos
Equador (0º)
Meridianos
Plano Local
(Meridiano local)Plano de Greenwich(Meridiano G.)
Latitude(φφφφ)
Longitude(λλλλ)
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ESFERA TERRESTRE
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PS
Latitude Positiva
Latitude Negativa
Longitude PositivaLongitude Negativa
0
+90
-90
0-180 +180
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ESFERA CELESTE
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C í
r c
u
l o
 
h o
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d o
 
O
b s
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v
a
d o
r
Declinação
de um astro
Ângulo Horário Local (h)
Distância Polar (P)
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PARA O CASO DO ASTRO SER O SOL:
Declinação Solar (δδδδ): É o arco de círculo horário 
do Sol limitado pelo equador celeste e pelo 
paralelo que passa por ele
ESFERA CELESTE
Ângulo horário local (h):
É o angulo formado entre 
o circulo horário do Sol e 
a projeção do meridiano 
do observador na esfera 
celeste
Declinação Solar
“Latitude do sol”
Ângulo horário local
“Longitude do sol”
Laíse
Realce
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CONSIDERAÇÕES:
1. Observador possui longitude zero (Greenwich):
Ângulo horário local = Ângulo horario em Greenwich
2. Astro encontra-se no meridiano de Greenwich ( sua projeção):
Ângulo horário em Greenwich � ZERO
3. Astro encontra-se no meridiano do Observador: 
Ângulo horário local � ZERO � CULMINAÇÃO
ESFERA CELESTE
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Latitude e Longitude do observador são fixas
E a Declinação Solar e o ângulo horário local ????
RELAÇÕES TERRA-SOL
O QUE CAUSA SUAS VARIAÇÕES ????
MOVIMENTOS DA TERRA !!!!!
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A Terra realiza dois movimentos principais: 
RELAÇÕES TERRA-SOL
A rotarotaççãoão em torno de seu eixo. Responsável 
pelo ciclo dia-noite. 
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Causa mudança no 
ângulo horário
360 graus em 24hs
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RELAÇÕES TERRA-SOL
ROTAÇÃO: 360°/24h =15°/h 
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Cada hora do planeta se acha situada em uma faixa de 15°de 
longitude 
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RELAÇÕES TERRA-SOL
A translatranslaççãoão se refere ao movimento da Terra 
em sua órbita elíptica em torno do Sol.
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Causa mudança na declinação solar
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As variações na radiação solar recebida na superfície 
terrestre devidas à variação da distância são 
pequenas.
Unidade astronômica (UA) = distância média 
Terra-Sol = 1,496.108 km ~ 150 milhões de km
A posição mais próxima ao Sol: 
É o periélio, aproximadamente 
1,47.108 km, em 3 de janeiro.
E quando o Sol está mais distante, chama-se 
de afélio, cerca de 1,52.108 km, em 4 de julho.
RELAÇÕES TERRA-SOL
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RELAÇÕES TERRA-SOL
Porquê as condições do tempo mudam ao 
longo do ano ?
Inclinação do 
eixo da terra
23º27’
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MOVIMENTO APARENTE DO SOL
22/06 → δδδδ = + 23o27´
22/12 → δδδδ = - 23o27´
21/03 e 23 /09 → δδδδ = 0o
Ora o sol encontra-se no Pólo Norte Celeste 
(Declinação positiva) ora encontra-se no Pólo Sul 
celeste (Declinação Negativa)
Duas vezes por ano passa sobre o equador 
(Declinação Zero)
(MOVIMENTO NORTE-SUL APARENTE)
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MOVIMENTO APARENTE DO SOL
22/06 → δδδδ = + 23o27´
22/12 → δδδδ = - 23o27´
21/03 e 23 /09 → δδδδ = 0o
Os movimentos de Rotação e Translação
influenciam nos elementos meteorológicos, causando 
alterações em escalas diária e anual. 
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δδδδ = 23,45°°°° x sen[{360 x (J - 80)}/365]
COMO CALCULAR A DECLINAÇÃO SOLAR ?
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Exemplo 1: Calcule a declinação solar para 15/03 
J = Dia Juliano
Cálculo do dia Juliano: 31 + 28 + 15 = 74
Cálculo de δδδδ : °−=



−= 42,2)8074(*
365
360
*45,23 senδ
Em qual Hemisfério o astro se encontra ???
Exemplo 2: Calcule a declinação solar para 27/07 
Cálculo do dia Juliano: 31 + 28 + 31 + 30 + 31 + 30 + 27 = 208
Cálculo de δδδδ :
Em qual Hemisfério o astro se encontra ???
°=



−= 92,18)80208(*
365
360
*45,23 senδ
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O movimento de Translação da Terra em torno do Sol provoca 
uma variação estacional da irradiância solar na superfície 
terrestre, gerando as estações do ano. Essa variação estacional 
se deve à inclinação do eixo terrestre em 23o27´em relação à
normal ao plano da eclíptica. 
Translação e formação das estações do ano
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Periélio (03/01)Afélio (04/07)
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Periélio (03/01)Afélio (04/07)
Translação e formação das estações do ano
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Solstício de inverno no Hemisfério Sul (verão no HN)
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22/06 → δ = + 23o27´
• Ocorre normalmente no dia 22/06, sendo esse o início do 
inverno (HS). 
• Nessa data, o fotoperíodo é mais longo no HN (>12h) e 
mais curto no HS (<12h). 
• Na linha do Equador, fotoperíodo é igual a 12h.
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Periélio (03/01)Afélio (04/07)
Translação e formação das estações do ano
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Equinócios: Primavera (HS) – Outono (HN)
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• ocorre em média nos dias 21/03 (de outono), sendo esse o 
início do Outono, e 23/09 (de primavera), sendo que nessa 
data se dá o inícioda Primavera
• Nessa data, o fotoperíodo é igual a 12 h em todas as 
latitudes do globo terrestre. 
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Periélio (03/01)Afélio (04/07)
Translação e formação das estações do ano
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Solstício de verão no Hemisfério Sul (Inverno no HN)
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• Ocorre normalmente no dia 22/12, sendo esse o início do 
verão (HS). 
• Nessa data, o fotoperíodo é mais longo no HS (>12h) e 
mais curto no HN (<12h). 
• Na linha do Equador, fotoperíodo é igual a 12h.
22/12 → δ = - 23o27´
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Periélio (03/01)Afélio (04/07)
Translação e formação das estações do ano
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COORDENADAS HORIZONTAIS
Ângulo Zenital (Z): Ângulo formado entre o Zênite 
e os raios solares. Varia de acordo com a latitude, a 
época do ano e a hora do dia. 
Ângulo Zenital (Z1)
ZêniteZênite
Ângulo Zenital (Z2)
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COORDENADAS HORIZONTAIS
Ângulo Zenital 
(Z1)
Zênite Zênite
Ângulo Zenital 
(Z2)
Ângulo Zenital, Z2 < Z1 o que indica haver maior
quantidade de radiação solar no caso 2 do que em 1. 
Porque ?????? 
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COORDENADAS HORIZONTAIS
Ângulo Zenital 
(Z1)
Zênite Zênite
Ângulo Zenital 
(Z2)
Quando os raios solares se inclinam, a mesma 
quantidade de energia se distribui em uma área maior, 
reduzindo a radiação solar (energia/área*tempo).
Além do efeito da espessura óptica da atmosfera
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COORDENADAS HORIZONTAIS
Quando os raios solares se inclinam, a mesma 
quantidade de energia se distribui em uma área maior, 
reduzindo a radiação solar (energia/área*tempo).
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Lei do Cosseno de Lambert
Az
Superfície
S
A
n
zh
zh
Zênite
Raios solares
Intensidade = Energia/(Area*Tempo)
Energia = S
Área real = Az
Área normal = An
Tempo = unitário
In = S / An
Iz = S / Az
Igualando-se as as duas 
equações têm-se:
In An = Iz Az ou In/Iz = Az/An
Do triângulo formado na Figura 
ao lado têm-se que:
Cos Zh = An / Az
Resultando em:
Iz = In Cos Zh
Desse modo, se:
Zh = 0o→ Iz = In
Zh = 90o→ Iz = 0
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ÂNGULO ZENITAL
Zênite
Ângulo 
Zenital 
(Z2)
Zênite
Ângulo 
Zenital 
(Z1)
Iz = In cos Zh
In = Jo = constante solar 
Zh = ângulo zenital em dado instante
cos Zh = sen φφφφ sen δδδδ + cos φφφφ cos δδδδ cos h
φφφφ = latitude (0 a ±90o) 
δδδδ = declinação solar (0 a ±23,45o)
δδδδ = 23,45 sen [(360/365).(NDA – 80)]
h = ângulo horário = [(Hora local – 12).15]
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Distribuição na Superfície da Terra
O fotoperíodo (N) é calculado considerando-se as 
relações astronômicas TERRA-SOL. Como o N é
a duração do dia desde o nascer até o pôr do Sol, 
na trajetória aparente o Sol descreve um arco 
simétrico em relação ao meio-dia. Então, N é o 
dobro do ângulo horário ao nascer do Sol (hn), em 
função da latitude e da declinação solar
Meio-Dia
Nascer do SolPôr do Sol
N
N/2N/2
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Duração astronômica do dia: FOTOPERÍODO (N)
O fotoperíodo representa o número máximo possível de luz 
natural em um determinado dia 
Fotoperíodo é um parâmetro agrometeorológico necessário 
para caracterizar as necessidades de iluminação das culturas. 
É sinônimo de insolação máxima possível (N).
Durante um dia o sol descreve dois semi-arcos idênticos (2h°), e 
a velocidade angular da terra é 15°/hora, logo:
N = 2 * (h / 15°) N = 0,1333 * (h) ou
Sendo h obtido para o momento do pôr do sol � Z = 90º
CosZ = Senφ Senδ + Cosφ CosδCosh = 0
Cosh = - Senφ Senδ / Cosφ Cosδ
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Duração astronômica do dia: FOTOPERÍODO (N)
h = ArcCos – (tgφ tgδ) φ É a latitude; δ a declinação solar 
Exemplo 1: Estime a duração do dia em Paragominas (02º59’08" S, 
47º19'57" W) no dia 15/03 
δ = -2,42 φ: 08/60 = 0,1333 + 59 � 59,133/60 = 0,985φ = -2,985
h = ArcCos – [tg(-2,985)*tg(-2,42)] = 90,126
N = 2 * (90,126/15) = 12,02 hs
Exemplo 2: Estime a duração do dia em Paragominas (02º59’08" S, 
47º19'57" W) no dia 27/07 
δ = 18,92 φ= -2,985
h = ArcCos – [tg(-2,985)*tg(+18,92)] = 88,976
N = 2 * (88,976/15) = 11,86 hs
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Duração astronômica do dia: FOTOPERÍODO (N)
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Duração astronômica do dia: FOTOPERÍODO (N)
CONSIDERAÇÕES:
• No período dos Equinócios (21 de março e 21 de setembro), 
(declinação Solar igual a zero), o coseno de h é igual a zero, 
portanto h é igual a 90°, ou seja, N = 12 hs. 
Neste dia todos os pontos da terra, inclusive os pólos tem o 
fotoperíodo de 12 horas, as noites tem a mesma duração do dia.
• Para os locais situados sobre o equador (latitude zero), o coseno
do angulo horário no nascer e no por do sol é sempre nulo, logo h 
=90° e N é igual a 12 hs para todos os dias do ano.
h = ArcCos – [tg(φ)*tg (0)] = ArcCos (0) = 90
N = 2 * (90/15) = 12 hs
h = ArcCos – [tg(0)*tg (δ)] = ArcCos (0) = 90
N = 2 * (90/15) = 12 hs
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Duração astronômica do dia: FOTOPERÍODO (N)
CONSIDERAÇÕES:
• Para os locais entre o Equador e os Círculos Polares (66°33’) 
temos duas situações: 
1 - Quando a Latitude(φ) e a Declinação Solar (δ) tem o mesmo 
sinal (Verão), o Coseno de h é menor do que Zero e por 
dedução, h >90°, logo N > 12 hs, ou seja, os dias são mais 
longos que as noites, e isso se pronuncia a medida que a 
latitude aumenta.
2 - Quando a Latitude(φ) e a Declinação Solar (δ) tem sinais 
diferentes (Inverno), O Coseno de h é maior que Zero, sendo 
assim h <90°, logo N < 12hs, ou seja, os dias são mais curtos 
que as noites, apresentando a dependência da latitude.
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• Capacidade do organismo em responder a determinado 
fotoperíodo
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FOTOPERÍODISMO
• Algumas plantas são sensíveis ao número de horas de luz 
solar para iniciar a floração. 
Por exemplo
• Algumas plantas tropicais requerem para iniciar a 
floração dias com pouco mais de 12 horas;
• Por outro lado, existem plantas que requerem dias muito 
longos (mais de 14 horas) para acelerarem seu ciclo, 
adiantando a floração.
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•SURGE ENTÃO UMA CLASSIFICAÇÃO DE ACORDO 
COM SUA RESPOSTA AO COMPRIMENTO DO DIA
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FOTOPERÍODISMO
1 - Plantas de dias curtos (PDC)
• são plantas que se desenvolvem rapidamente, e a 
floração e maturidade são estimulados, quando os dias 
são curtos (noites longas) ;
• são as espécies que florescem em fotoperíodos
menores do que um máximo crítico.
Exemplo: Arroz, milho, cana-de-açúcar, soja, feijão, 
algodão, pepino, tomate 
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FOTOPERÍODISMO
Plantas de dias curtos (PDC)
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FOTOPERÍODISMO
2 - Plantas de dias longos (PDL)
• são plantas que se desenvolvem rapidamente, e a 
floração e maturidade são estimulados, quando os dias 
são longos (noites curtas) ;
• são as espécies que florescem em fotoperíodos
maiores do que um mínimo crítico.
Exemplo: Trigo, cevada, centeio, aveia, batata 
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FOTOPERÍODISMO
• Plantas de dias longos (PDL)
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FOTOPERÍODISMO3 - Plantas de dias neutros ou fotoneutras (PDN)
• são as plantas cujo desenvolvimento, floração e 
maturidade não são afetadas pelo comprimento do dia ;
• são aquelas que florescem em uma ampla faixa de 
variação do fotoperíodo.
Allard (1938) acrescentou um quarto grupo, definido 
como:
4 - Plantas intermediárias (IM)
• Estas florescem a um comprimento de dias de 12 a 14h, 
mas são inibidas à reprodução tanto por fotoperíodos
acima com abaixo desta faixa. 
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FOTOPERÍODISMO
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FOTOPERÍODISMO
12 h
14 h
10 h
Fotoper.
40°S
30°S
20°S
10°S
0°
40°S
30°S
20°S
10°S
0°
22/9 21/12 21/3 21/6 22/9
Fotoperíodo crítico = 13h
Fotoperíodo crítico = 13,5h
PDL PDC
- Épocas em que um genótipo de dias longos (PDL) e outro de dias curtos (PDC), ambos 
com fotoperíodo crítico de 13h, serão induzidos a florescer, em diferentes latitudes (HS) . 
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FOTOPERÍODISMO
12 h
14 h
10 h
Fotoper.
40°S
30°S
20°S
10°S
0°
40°S
30°S
20°S
10°S
0°
22/9 21/12 21/3 21/6 22/9
Fotoperíodo crítico = 13h
Fotoperíodo crítico = 13,5h
PDL PDC
- Épocas em que um genótipo de dias longos (PDL) e outro de dias curtos (PDC), ambos 
com fotoperíodo crítico de 13h, serão induzidos a florescer, em diferentes latitudes (HS) . 
• As PDL florescem mais 
tardiamente em menores 
latitudes, já que o fotoperíodo
necessário (13h ou mais) ocorre 
posteriormente aos locais de 
maior latitude. 
• Para as espécies de PDC é o 
contrário, nos trópicos elas serão 
mais precoces, já que a condição 
fotoperiódica necessária (13h ou 
menos) ocorre antes do que em 
maiores latitudes. 
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MOVIMENTO APARENTE DO SOL
22/06 → δδδδ = + 23o27´
22/12 → δδδδ = - 23o27´
21/03 e 23 /09 → δδδδ = 0o
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ENERGIA NO PLANETA:
Ex: Passo Fundo/RS
Circulação da atmosfera
Mecanismo de 
compensação
-Regula a quantidade de 
energia que chega na 
terra.
- Distribui a energia
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EXERCÍCIO PARA CASA:
A partir dos valores da duração do dia para um determinado 
local:
0
4
8
12
16
20
0 3 6 9 12
Mês
D
u
r
a
ç
ã
o
 
d
o
 
d
i
a
Ex: Passo Fundo/RS
ENTREGAR NA PRÓXIMA AULA
GRUPO DE 3 PESSOAS
1. Elabore um gráfico 
mostrando a variação 
da duração do dia ao 
longo do ano neste 
município:
2. Identifique uma cultura 
de importância 
econômica neste local, 
e indique na figura a 
data de semeadura e 
sua respectiva 
classificação quanto a 
exigência fotoperiódica
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EXERCÍCIO PARA CASA:
Fazer para um intervalo de 15/15 dias
OpOpçções:ões:
Belém (01º26’S, 48º26’W)
Fortaleza (03º43’S, 38º32’W)
Florianópolis (27º35’S, 48º32’W)
Porto Velho (08º45’S, 63º54’W)
Lisboa (38º42’N, 09º08’ W)
Paris (48º51’ N, 02º21’ W)
Edinburgo (55º57’N, 03º11’ W)
Passo Fundo (28º16’ S, 52º24’ W)
Parma (44º48’ N, 10º20’ L)
Tóquio (35º41’N, 139º44’ L)
Mumbai (18º57’N, 72º49’ L)