Descubre la fascinante danza celestial de los solsticios, momentos en los que el Sol parece detenerse en su viaje anual. Este artículo explora la ciencia detrás de estos eventos, cómo afectan nuestras estaciones y cómo diversas culturas celebran estos hitos astronómicos.
Un solsticio es un evento que ocurre cuando el Sol parece alcanzar su excursión más al norte o al sur en relación con el ecuador celeste en la esfera celeste. Dos solsticios ocurren anualmente, alrededor del 21 de junio y el 21 de diciembre. Las estaciones del año se determinan por referencia tanto a los solsticios como a los equinoccios.
El término solsticio también se puede utilizar en un sentido más amplio, como el día en que esto ocurre. El día de un solsticio en cualquier hemisferio tiene la mayor cantidad de luz solar del año (solsticio de verano) o la menor cantidad de luz solar del año (solsticio de invierno) para cualquier otro lugar que no sea el ecuador. Los términos alternativos, sin ambigüedad en cuanto a qué hemisferio es el contexto, son «solsticio de junio» y «solsticio de diciembre», que se refieren a los meses en que ocurren cada año.
La palabra solsticio se deriva del latín sol («sol») y sistere («pararse»), porque en los solsticios, la declinación del Sol parece «detenerse»; es decir, el movimiento estacional del camino diario del Sol (como se ve desde la Tierra) se detiene en un límite norte o sur antes de invertir la dirección.
Definiciones y marcos de referencia.
Para un observador en el Polo Norte, el Sol alcanza la posición más alta en el cielo una vez al año en junio. El día en que esto ocurre se llama el día del solsticio de junio. De manera similar, para un observador en el Polo Sur, el Sol alcanza la posición más alta en el día del solsticio de diciembre. Cuando es el solsticio de verano en un Polo, es el solsticio de invierno en el otro polo. El movimiento del oeste del Sol nunca cesa ya que la Tierra está continuamente en rotación. Sin embargo, el movimiento del sol en la declinación se detiene en el momento del solsticio. En ese sentido, solsticio significa «sol poniente».
Esta palabra científica moderna desciende de una palabra científica latina que se usó en la República romana tardía del siglo I aC: solstitium. Plinio lo usa varias veces en su Historia Natural con un significado similar al que tiene hoy. Contiene dos morfemas en latín, sol, «sol» y -stitio, «paro». Los romanos utilizaron «de pie» para referirse a un componente de la velocidad relativa del Sol tal como se observa en el cielo. La velocidad relativa es el movimiento de un objeto desde el punto de vista de un observador en un marco de referencia. Desde una posición fija en el suelo, el Sol parece orbitar alrededor de la Tierra.
Para un observador en un marco de referencia inercial, se ve que el planeta Tierra gira alrededor de un eje y gira alrededor del Sol en una trayectoria elíptica con el Sol en un foco. El eje de la Tierra está inclinado con respecto al plano de la órbita de la Tierra y este eje mantiene una posición que cambia poco con respecto al fondo de las estrellas. Un observador en la Tierra, por lo tanto, ve un camino solar que es el resultado de la rotación y la revolución.
El componente del movimiento del Sol visto por un observador terrestre causado por la revolución del eje inclinado, que, manteniendo el mismo ángulo en el espacio, está orientado hacia o lejos del Sol, es un incremento diario observado (y un desplazamiento lateral) del elevación del Sol al mediodía durante aproximadamente seis meses y observada disminución diaria durante los seis meses restantes. En la elevación máxima o mínima, el movimiento anual relativo del Sol perpendicular al horizonte se detiene e invierte la dirección.
Fuera de los trópicos, la elevación máxima se produce en el solsticio de verano y la mínima en el solsticio de invierno. El camino del Sol, o eclíptica, barre al norte y al sur entre los hemisferios norte y sur. Los días son más largos alrededor del solsticio de verano y más cortos alrededor del solsticio de invierno. Cuando el camino del Sol cruza el ecuador, la duración de las noches en latitudes + L ° y -L ° son de igual duración. Esto se conoce como un equinoccio. Hay dos solsticios y dos equinoccios en un año tropical.
Relación a las estaciones
Las estaciones ocurren porque el eje de rotación de la Tierra no es perpendicular a su plano orbital (el plano de la eclíptica) sino que actualmente forma un ángulo de aproximadamente 23.44 ° (llamado oblicuidad de la eclíptica), y porque el eje mantiene su orientación con respecto a un marco de referencia inercial. Como consecuencia, durante la mitad del año, el hemisferio norte está inclinado hacia el Sol, mientras que durante la otra mitad del año, el hemisferio sur tiene esta distinción. Los dos momentos en que la inclinación del eje de rotación de la Tierra tiene un efecto máximo son los solsticios.
En el solsticio de junio, el punto subsolar está más al norte que en cualquier otro momento: en la latitud 23.44 ° norte, conocido como el Trópico de Cáncer. De manera similar, en el solsticio de diciembre, el punto subsolar está más al sur que en cualquier otro momento: en la latitud 23.44 ° sur, conocido como el Trópico de Capricornio. El punto subsolar cruzará cada latitud entre estos dos extremos exactamente dos veces por año.
También durante el solsticio de junio, los lugares en el Círculo Polar Ártico (latitud 66.56 ° norte) verán el Sol justo en el horizonte durante la medianoche, y todos los lugares al norte verán el Sol sobre el horizonte durante 24 horas. Ese es el sol de medianoche o el sol de media noche o el día polar. Por otro lado, los lugares en el Círculo Antártico (latitud 66.56 ° sur) verán el Sol justo en el horizonte durante el mediodía, y todos los lugares al sur de él no verán el Sol sobre el horizonte en ningún momento del día. Esa es la noche polar. Durante el solsticio de diciembre, los efectos en ambos hemisferios son todo lo contrario. Esto también permite que el hielo marino polar aumente su crecimiento anual y su extensión temporal a un nivel mayor debido a la falta de luz solar directa.
El término solsticio también se puede usar en un sentido más amplio, como la fecha (día) en que ocurre ese pasaje. Los solsticios, junto con los equinoccios, están conectados con las estaciones. En algunos idiomas se considera que comienzan o separan las estaciones; en otros se consideran puntos centrales (en Inglaterra, en el hemisferio norte, por ejemplo, el período alrededor del solsticio del norte se conoce como pleno verano). El día de pleno verano, definido como el Día de San Juan por la Iglesia cristiana, es el 24 de junio, aproximadamente tres días después del solsticio. De manera similar, el 25 de diciembre es el comienzo de la celebración de Navidad y es el día en que el Sol comienza a regresar al hemisferio norte.
Muchas culturas celebran varias combinaciones de los solsticios de invierno y verano, los equinoccios y los puntos medios entre ellos, lo que lleva a varias fiestas que surgen alrededor de estos eventos. Para el solsticio del sur, la Navidad es la fiesta más popular que se ha presentado. Además, Yalda, Saturnalia, Karachun, Hanukkah, Kwanzaa y Yule (ver solsticio de invierno para más información) también se celebran alrededor de este tiempo. Para el solsticio del norte, las culturas cristianas celebran la fiesta de San Juan del 23 al 24 de junio (véase la víspera de San Juan, el Día de Ivan Kupala, el pleno verano), mientras que los neopaganos observan el pleno verano, también conocido como Litha. Para el equinoccio vernal (primavera), se celebran varios festivales de primavera, como el persa Nowruz, la observancia en el judaísmo de la Pascua y en la mayoría de las iglesias cristianas de Pascua. El equinoccio de otoño también ha dado lugar a varias festividades, como la festividad judía de Sucot. En los puntos medios entre estos cuatro eventos solares, se celebran días de trimestre.
En el extremo sur de América del Sur, el pueblo Mapuche celebra We Tripantu (el Año Nuevo) unos días después del solsticio del norte, el 24 de junio. Más al norte, el pueblo de Atacama anteriormente celebró esta fecha con un festival de ruido, para llamar al Sol atrás. Más al este, los aymaras celebran su Año Nuevo el 21 de junio. Una celebración ocurre al amanecer, cuando el sol brilla directamente a través de la Puerta del Sol en Tiwanaku. Otras fiestas de Año Nuevo Aymara ocurren en Bolivia, incluso en el sitio de El Fuerte de Samaipata.
En el calendario hindú, dos solsticios siderales se llaman Makara Sankranti, que marca el inicio de Uttarayana y Karka Sankranti, que marca el inicio de Dakshinayana. El primero ocurre alrededor del 14 de enero de cada año, mientras que el segundo ocurre alrededor del 14 de julio de cada año. Estos marcan el movimiento del Sol a lo largo de un zodíaco fijo sideralmente (se ignora la precesión) en Makara, el signo zodiacal que corresponde con Capricornio, y en Karkat, el signo zodiacal que corresponde con Cáncer, respectivamente.
La Estación del Polo Sur Amundsen-Scott celebra todos los años, el 21 de junio, una fiesta en pleno invierno, para celebrar que el Sol está en su punto más bajo y regresa.
El Desfile del solsticio de Fremont se celebra cada solsticio de verano en Fremont, Seattle, Washington, en los Estados Unidos.
El Cahokia Woodhenge reconstruido, un gran círculo de madera ubicado en el sitio arqueológico de Cahokia de la cultura de Mississippi, cerca de Collinsville, Illinois, es el lugar de las celebraciones anuales de equinoccio y solsticio de amaneceres. Por respeto a las creencias de los nativos americanos, estos eventos no presentan ceremonias o rituales de ningún tipo.
Determinación del solsticio
A diferencia del equinoccio, el tiempo de solsticio no es fácil de determinar. Los cambios en la declinación solar se hacen más pequeños a medida que el Sol se acerca a su declinación máxima / mínima. Los días antes y después del solsticio, la velocidad de declinación es menor a 30 segundos de arco por día, lo que es menos de 1⁄60 del tamaño angular del Sol, o el equivalente a solo 2 segundos de ascensión recta.
Esta diferencia es difícilmente detectable con dispositivos basados en visualización indirecta como sextante equipado con un vernier, e imposible con herramientas más tradicionales como un gnomon o un astrolabio. También es difícil detectar los cambios en el azimut de la salida / puesta del sol debido a los cambios en la refracción atmosférica. Esos problemas de precisión hacen que sea imposible determinar el día del solsticio según las observaciones realizadas dentro de los 3 (o incluso 5) días que rodean el solsticio sin el uso de herramientas más complejas.
Las cuentas no sobreviven, pero los astrónomos griegos deben haber usado un método de aproximación basado en la interpolación, que todavía es usado por algunos aficionados. Este método consiste en registrar el ángulo de declinación al mediodía durante algunos días antes y después del solsticio, tratando de encontrar dos días separados con la misma declinación. Cuando se encuentran esos dos días, el tiempo medio entre ambos mediodías es el tiempo estimado de solsticio. Se ha postulado un intervalo de 45 días como el mejor para lograr una precisión de hasta un cuarto de día, en la determinación del solsticio. En 2012, la revista DIO descubrió que la precisión de una o dos horas con errores equilibrados se puede lograr al observar las altitudes iguales del Sol en torno a S = veinte grados (o d = aproximadamente 20 días) antes y después del solsticio de verano porque el promedio de dos veces llegarán temprano por q minutos de arco donde q es (πe cosA) / 3 veces el cuadrado de S en grados (e = excentricidad de órbita terrestre, A = perihelio de la tierra o apogeo del Sol), y el ruido en el resultado será aproximadamente 41 horas divididas por d si la agudeza del ojo se toma como un minuto de arco.
Los almanaques astronómicos definen los solsticios como los momentos en que el Sol pasa a través del color solstitial, es decir, los momentos en que la longitud geocéntrica aparente del Sol es igual a 90 ° (solsticio de verano) o 270 ° (solsticio de invierno). Las fechas del solsticio varían cada año y pueden ocurrir un día antes o después, según la zona horaria. Los solsticios siempre ocurren entre el 20 y el 22 de junio y entre el 20 y el 23 de diciembre, siendo las fechas más comunes las fechas 21 y 22.
