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Solsticio

Un solsticio es el momento en que el Sol alcanza su posición más septentrional o meridional con respecto al ecuador celeste en la esfera celeste . Hay dos solsticios al año, alr...

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Un solsticio es el momento en que el Sol alcanza su posición más septentrional o meridional con respecto al ecuador celeste en la esfera celeste . Hay dos solsticios al año, alrededor del 20-22 de junio y del 20-22 de diciembre. En muchos países, las estaciones del año se definen en función de los solsticios y los equinoccios .

El término solsticio también puede usarse en un sentido más amplio, como el día en que ocurre. Para lugares que no están demasiado cerca del ecuador o los polos, las fechas con los períodos de luz diurna más largos y más cortos son los solsticios de verano e invierno, respectivamente. Los términos que no dejan lugar a dudas sobre a qué hemisferio se refieren son " solsticio de junio " y " solsticio de diciembre ", que hacen referencia a los meses en que tienen lugar cada año. [ 8 ]

Etimología

La palabra solsticio deriva del latín sol ( ' sol ' ) y sistere ( ' quedarse quieto ' ), porque en los solsticios, la declinación del Sol parece "quedarse quieta"; es decir, el movimiento estacional de la trayectoria diaria del Sol (visto desde la Tierra ) alcanza un límite norte o sur antes de invertir su dirección. [ 9 ]

Solsticio entró por primera vez en el inglés durante el período del inglés medio . [ 10 ] Un término más antiguo en inglés es su calco sunstead ( inglés antiguo : sunstede ), que se volvió raro después del siglo XVII. Sunstead es cognado de otros términos con el mismo significado en otras lenguas germánicas como el nórdico antiguo : sólstaðr y el alto alemán medio : sunnenstat . [ 11 ] Un calco inglés similar del término latino es sunstay , que se usó por primera vez en el siglo XVI y ahora también es raro. [ 12 ]

Definiciones y marcos de referencia

Las estaciones (con los puntos de transición del solsticio de junio , el equinoccio de septiembre , el solsticio de diciembre y el equinoccio de marzo ) y las características de la órbita terrestre .

Para un observador en el Polo Norte , el Sol alcanza su punto más alto en el cielo una vez al año, en junio. El día en que esto ocurre se llama solsticio de junio. De manera similar, para un observador en el Polo Sur , el Sol alcanza su punto más alto el día del solsticio de diciembre. Cuando es solsticio de verano en un polo, es solsticio de invierno en el otro. El movimiento del Sol hacia el oeste nunca cesa, ya que la Tierra está en constante rotación. Sin embargo, en el momento del solsticio, el movimiento del Sol en declinación (es decir, verticalmente) parece detenerse por un instante y luego invertirse. En ese sentido, solsticio significa "posición del Sol".

Esta palabra científica moderna desciende de un término científico latino utilizado a finales de la República Romana, en el siglo I a. C.: solstitium . Plinio la utiliza varias veces en su Historia Natural con un significado similar al que tiene hoy. Contiene dos morfemas latinos: sol , «sol», y -stitium , «parada». [ 13 ] Los romanos utilizaban «standing» 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 sistema de referencia . Desde una posición fija en el suelo, el Sol parece orbitar alrededor de la Tierra. [ 14 ]

Para un observador en un sistema de referencia inercial , el planeta Tierra se ve girando sobre un eje y orbitando alrededor del Sol en una trayectoria elíptica , con el Sol en uno de sus focos . El eje de la Tierra está inclinado con respecto al plano de su órbita y mantiene una posición que varía poco con respecto al fondo estelar . Por lo tanto, un observador en la Tierra ve una trayectoria solar que es el resultado tanto de la rotación como de la traslación.

Una fotograbación solar tomada del experimento Atacama Pathfinder en el Observatorio Llano de Chajnantor en el hemisferio sur. Se trata de una fotografía de larga exposición, con la imagen expuesta durante seis meses en dirección este del norte, desde mediados de diciembre de 2009 hasta el solsticio de invierno austral en junio de 2010. [ 15 ] La trayectoria del Sol cada día se puede ver de derecha a izquierda en esta imagen a través del cielo; la trayectoria del día siguiente es ligeramente más baja hasta el día del solsticio de invierno, cuya trayectoria es la más baja en la imagen.

El componente del movimiento del Sol que percibe un observador terrestre, causado por la revolución del eje inclinado —que, manteniendo el mismo ángulo en el espacio, se orienta hacia el Sol o se aleja de él—, es un incremento diario (y un desplazamiento lateral) observado en la elevación del Sol al mediodía durante aproximadamente seis meses, y un decremento diario observado durante los seis meses restantes. En la elevación máxima o mínima, el movimiento anual relativo del Sol perpendicular al horizonte se detiene y cambia de dirección.

Fuera de los trópicos, la elevación máxima se produce en el solsticio de verano y la mínima en el solsticio de invierno. La trayectoria del Sol, o eclíptica , se extiende de norte a sur entre los hemisferios norte y sur. La duración de las horas de luz solar es mayor alrededor del solsticio de verano y menor alrededor del solsticio de invierno, excepto cerca del ecuador. Cuando la trayectoria del Sol cruza el ecuador , la duración de las noches en las latitudes +L° y −L° es igual. Esto se conoce como equinoccio . Hay dos solsticios y dos equinoccios en un año tropical. [ 16 ]

Derivada de −Δt, la llamada ecuación del tiempo . El eje de la derecha muestra la duración del día solar , también llamado día sinódico.

Debido a la variación en la velocidad de cambio de la ascensión recta del sol , los días de mayor y menor luz solar no coinciden con los solsticios en las regiones cercanas al ecuador. En el ecuador, el día más largo es alrededor del 23 de diciembre y el más corto alrededor del 16 de septiembre (véase el gráfico). Dentro de los círculos polares Ártico y Antártico, el sol permanece visible durante días o incluso meses.

Relación con las estaciones

Las estaciones se producen porque el eje de rotación de la Tierra no es perpendicular a su plano orbital (el plano de la eclíptica ), sino que forma un ángulo de aproximadamente 23,44° (denominado oblicuidad de la eclíptica ), y porque mantiene su orientación con respecto a un sistema de referencia inercial . En consecuencia, durante la mitad del año el hemisferio norte está inclinado hacia el Sol, mientras que durante la otra mitad el hemisferio sur presenta esta inclinación. Los dos momentos en que la inclinación del eje de rotación de la Tierra tiene su máximo efecto son los solsticios.

En el solsticio de junio, el punto subsolar se encuentra más al norte que en cualquier otro momento: a 23,44° de latitud norte, conocido como el Trópico de Cáncer . De manera similar, en el solsticio de diciembre, el punto subsolar se encuentra más al sur que en cualquier otro momento: a 23,44° de latitud sur, conocido como el Trópico de Capricornio . El punto subsolar cruzará cada latitud entre estos dos extremos exactamente dos veces al año.

Fechas aproximadas del punto subsolar en función de la latitud, superpuestas en un mapa del mundo; el ejemplo en azul muestra el mediodía en Lahaina, Honolulu .

También durante el solsticio de junio, en los lugares del Círculo Polar Ártico (latitud 66,56° norte) el Sol se encuentra justo en el horizonte a medianoche, mientras que en todos los lugares al norte del Círculo Polar Ártico permanece visible durante 24 horas. Este fenómeno se conoce como sol de medianoche , sol de la noche de pleno verano o día polar. Por otro lado, en los lugares del Círculo Polar Antártico (latitud 66,56° sur) el Sol se encuentra justo en el horizonte al mediodía, y en todos los lugares al sur del Círculo Polar Ártico no se observa el Sol sobre el horizonte en ningún momento del día. Este fenómeno se conoce como noche polar . Durante el solsticio de diciembre, los efectos en ambos hemisferios son justo los opuestos. Esto provoca que el hielo marino polar se regenere anualmente debido a la falta de luz solar en el aire que cubre el mar y lo rodea. Los períodos más cálidos y más fríos del año en las regiones templadas se desfasan aproximadamente un mes con respecto a los solsticios, debido a la inercia térmica de la Tierra.

Aspectos culturales

Nombres y conceptos de la antigua Grecia

El concepto de los solsticios estaba arraigado en la navegación celestial de la antigua Grecia . Tan pronto como descubrieron que la Tierra era esférica [ 17 ] idearon el concepto de la esfera celeste , [ 18 ] una superficie esférica imaginaria que giraba con los cuerpos celestes ( ouranioi ) fijos en ella (la moderna no gira, pero las estrellas en ella sí). Siempre que no se hagan suposiciones sobre las distancias de esos cuerpos a la Tierra o entre sí, la esfera puede aceptarse como real y, de hecho, todavía se usa. Los antiguos griegos usan el término "ηλιοστάσιο" (heliostāsio) , que significa posición del Sol .

Las estrellas se mueven a través de la superficie interior de la esfera celeste siguiendo las circunferencias de círculos en planos paralelos [ 19 ] perpendiculares al eje de la Tierra, que se extienden indefinidamente hacia el firmamento e intersecan la esfera celeste en un polo celeste. [ 20 ] El Sol y los planetas no se mueven en estas trayectorias paralelas, sino a lo largo de otro círculo, la eclíptica, cuyo plano forma un ángulo, la oblicuidad de la eclíptica , con el eje, llevando al Sol y a los planetas a través de las trayectorias de las estrellas y entre ellas.*

Cleomedes afirma: [ 21 ]

La banda del Zodíaco ( zōdiakos kuklos , "círculo zodiacal") está en un ángulo oblicuo ( loksos ) porque está situada entre los círculos tropicales y el círculo equinoccial, tocando cada uno de los círculos tropicales en un punto... Este Zodíaco tiene un ancho determinable (establecido en 8° hoy)... por eso se describe mediante tres círculos: el central se llama "helíaco" ( hēliakos , "del sol").

El término círculo helíaco se usa para la eclíptica, que se encuentra en el centro del círculo zodiacal, concebido como una banda que incluye las constelaciones mencionadas, cuyos nombres se basan en temas mitológicos. Otros autores usan Zodiaco para referirse a la eclíptica, término que aparece por primera vez en una glosa de autor desconocido en un pasaje de Cleomedes, donde explica que la Luna también se encuentra en el círculo zodiacal y que periódicamente cruza la trayectoria del Sol. Dado que algunos de estos cruces representan eclipses lunares, a la trayectoria del Sol se le da un sinónimo, el ekleiptikos (kuklos), derivado de ekleipsis , "eclipse".

nombres ingleses

El Triángulo Solar en Nueva York apunta al Sol durante los equinoccios y solsticios.

Los dos solsticios se pueden distinguir mediante diferentes pares de nombres, dependiendo de qué característica se quiera destacar.

Términos del solsticio en Asia Oriental

Los calendarios tradicionales de Asia Oriental dividen el año en 24 términos solares (節氣). Xiàzhì ( pīnyīn ) o Geshi ( rōmaji ) ( chino y japonés : 夏至; coreano : 하지(Haji) ; vietnamita : Hạ chí ; lit. extremo del verano ) es el décimo término solar y marca el solsticio de verano . Comienza cuando el Sol alcanza la longitud celeste de 90° (alrededor del 21 de junio) y termina cuando el Sol alcanza la longitud de 105° (alrededor del 7 de julio). Xiàzhì se refiere más a menudo en particular al día en que el Sol está exactamente en la longitud celeste de 90°.

Dōngzhì ( pīnyīn ) o Tōji ( rōmaji ) ( chino y japonés : 冬至; coreano : 동지(Dongji) ; vietnamita : Đông chí ; lit. extremo del invierno ) es el vigésimo segundo término solar y marca el solsticio de invierno . Comienza cuando el Sol alcanza la longitud celeste de 270° (alrededor del 23 de diciembre) y termina cuando el Sol alcanza la longitud de 285° (alrededor del 5 de enero). Dōngzhì se refiere más a menudo en particular al día en que el Sol está exactamente en la longitud celeste de 270°.

Los solsticios (así como los equinoccios ) marcan la mitad de las estaciones en los calendarios de Asia Oriental. En este contexto, el carácter chino至significa "extremo", por lo que los términos que designan los solsticios significan directamente los puntos álgidos del verano y el invierno.

celebraciones del solsticio

Amanecer del solsticio de verano de 2005 sobre Stonehenge

El término solsticio también puede usarse en un sentido más amplio, como la fecha (día) en que ocurre dicho cambio. Los solsticios, junto con los equinoccios, están relacionados con las estaciones. En algunos idiomas se consideran el inicio o la separación de las estaciones; en otros, se consideran puntos centrales (en Inglaterra , en el hemisferio norte, por ejemplo, el período alrededor del solsticio de verano se conoce como solsticio de verano). El Día del Solsticio de 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 inicio de la celebración navideña y es el día en que el Sol comienza a regresar al hemisferio norte. Los días tradicionales británicos e irlandeses de renta principal y reuniones del año, "los días habituales de los trimestres ", solían coincidir con los solsticios y equinoccios.

Muchas culturas celebran diversas combinaciones de los solsticios de invierno y verano, los equinoccios y los puntos medios entre ellos, dando lugar a diversas festividades que surgen en torno a estos eventos. Durante el solsticio de invierno o del hemisferio sur , la Navidad es la festividad contemporánea más extendida, mientras que Yalda , Saturnalia , Karachun , Hanukkah , Kwanzaa y Yule también se celebran en esta época. En las culturas de Asia Oriental, el Festival Dongzhi se celebra en el solsticio de invierno. Para el solsticio de verano o del hemisferio 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 ), mientras que los paganos modernos observan el solsticio de verano, conocido como Litha entre los wiccanos . Para el equinoccio de primavera, se celebran varias festividades primaverales, como el Nowruz persa , la celebración de la Pascua judía , los ritos de la Pascua en la mayoría de las iglesias cristianas, así como el Ostara wiccano . El equinoccio de otoño está asociado con la festividad judía de Sucot y el Mabon wiccano .

En el extremo sur de Sudamérica , el pueblo mapuche celebra el We Tripantu (Año Nuevo) unos días después del solsticio de verano, el 24 de junio. Más al norte, el pueblo atacama celebraba antiguamente esta fecha con un festival de ruido para invocar al sol. Más al este, el pueblo aymara celebra su Año Nuevo el 21 de junio. La celebración tiene lugar al amanecer, cuando el sol brilla directamente a través de la Puerta del Sol en Tiwanaku . Otras festividades aymaras de Año Nuevo se celebran en toda Bolivia , incluyendo el sitio arqueológico de El Fuerte de Samaipata .

En el calendario hindú , dos solsticios siderales se denominan Makara Sankranti , que marca el inicio de Uttarayana , y Karka Sankranti , que marca el inicio de Dakshinayana . El primero tiene lugar alrededor del 14 de enero de cada año, mientras que el segundo tiene lugar alrededor del 14 de julio de cada año. Estos marcan el movimiento del Sol a lo largo de un zodíaco sideral fijo ( sin tener en cuenta la precesión ) hacia Makara, el signo zodiacal que corresponde a Capricornio , y hacia Karka, el signo zodiacal que corresponde a Cáncer , respectivamente.

El solsticio del 21 de junio se celebra como el Día del Solsticio de Invierno en las estaciones antárticas , incluidas, entre otras, las estaciones estadounidenses ( Estación McMurdo , Estación Palmer , Estación del Polo Sur Amundsen-Scott ), [ 27 ] las estaciones australianas ( Estación Casey ), [ 28 ] y las estaciones británicas ( Isla Bird , Estación de Investigación Rothera , Punta King Edward , Halley VI ). [ 29 ] [ 30 ] La celebración está dedicada al solsticio de invierno austral, [ 30 ] que resulta en el día más corto en la Antártida. [ 29 ] [ 31 ]

El desfile del solsticio de Fremont se celebra cada solsticio de verano en Fremont, Seattle, Washington, en los Estados Unidos .

El Woodhenge de Cahokia reconstruido , un gran círculo de madera ubicado en el sitio arqueológico de la cultura misisipiana de Cahokia cerca de Collinsville, Illinois , [ 32 ] es el lugar donde se realizan las celebraciones anuales del amanecer del equinoccio y el solsticio. Por respeto a las creencias de los nativos americanos, estos eventos no incluyen ceremonias ni rituales de ningún tipo. [ 33 ] [ 34 ] [ 35 ]

Determinación del solsticio

A diferencia del equinoccio, el momento del solsticio no es fácil de determinar. Los cambios en la declinación solar se vuelven menores a medida que el Sol se acerca a su declinación máxima/mínima. Los días anteriores y posteriores al solsticio, la velocidad de declinación es inferior a 30 segundos de arco por día , lo que equivale a menos de 1/60 del tamaño angular del Sol, o a tan solo 2 segundos de ascensión recta . [ 36 ]

Esta diferencia es difícil de detectar con dispositivos de visión indirecta como el sextante equipado con un nonio , e imposible con herramientas más tradicionales como el gnomon [ 37 ] o el astrolabio . También es difícil detectar los cambios en el acimut del amanecer/atardecer debido a las variaciones de la refracción atmosférica [ 38 ] . Estos problemas de precisión hacen imposible determinar el día del solsticio a partir de observaciones realizadas durante los 3 (o incluso 5) días que rodean el solsticio sin el uso de herramientas más complejas.

Aunque no se conservan registros, los astrónomos griegos debieron utilizar un método de aproximación basado en la interpolación, que aún emplean algunos aficionados. Este método consiste en registrar el ángulo de declinación al mediodía durante algunos días antes y después del solsticio, intentando encontrar dos días con la misma declinación. Una vez encontrados, se estima la hora del solsticio a la mitad del tiempo transcurrido entre ambos mediodías. Se ha propuesto un intervalo de 45 días como el óptimo para lograr una precisión de hasta un cuarto de día en la determinación del solsticio. [ 39 ] En 2012, la revista DIO descubrió que se puede alcanzar una precisión de una o dos horas con errores equilibrados observando las altitudes iguales del Sol alrededor de S = veinte grados (o d = unos 20 días) antes y después del solsticio de verano porque el promedio de los dos tiempos estará adelantado en q minutos de arco donde q es (πe cosA)/3 veces el cuadrado de S en grados (e = excentricidad de la órbita terrestre, A = perihelio de la Tierra o apogeo del Sol), y el ruido en el resultado será de aproximadamente 41 horas dividido por d si se toma la nitidez del ojo como un minuto de arco.

Guo Shoujing , un astrónomo chino, descubrió que cuanto más alto era el gnomon , con mayor precisión se podía medir el recorrido del sol. Diseñó el gnomon de 12,6 metros (41 pies) construido en el Observatorio Astronómico de Gaocheng en 1276 [ 40 ] . Las mediciones de Gaocheng determinaron la duración del año con una precisión de un minuto respecto a la medición actual, un valor que concuerda con el del Calendario Gregoriano , pero obtenido 300 años antes [ 41 ] . 

Los almanaques astronómicos definen los solsticios como los momentos en que el Sol pasa por la colura solsticial , es decir, los momentos en que la longitud celeste geocéntrica aparente del Sol es igual a 90° (solsticio de junio) o 270° (solsticio de diciembre). [ 42 ] Las fechas del solsticio varían cada año y pueden ocurrir un día antes o después dependiendo de la zona horaria . Debido a que la órbita de la Tierra tarda un poco más que un año calendario de 365 días, los solsticios ocurren un poco más tarde cada año calendario, hasta que un día bisiesto realinea el calendario con la órbita. Por lo tanto, los solsticios siempre ocurren entre el 20 y el 22 de junio y entre el 20 y el 23 de diciembre [ 43 ] [ 44 ] en un ciclo de cuatro años siendo el 21 y el 22 las fechas más comunes, como se puede ver en el cronograma al comienzo del artículo.

Actualmente, organizaciones gubernamentales como USNO [ 45 ] e IMCCE [ 46 ] publican la fecha y hora del solsticio.

En las constelaciones

Utilizando los límites oficiales actuales de las constelaciones de la IAU —y teniendo en cuenta la velocidad de precesión variable y la rotación de la eclíptica— los solsticios se desplazan a través de las constelaciones de la siguiente manera [ 47 ] (expresado en numeración de años astronómicos en la que el año 0 = 1 a. C., -1 = 2 a. C., etc.):

  • El solsticio boreal pasó de Leo a Cáncer en el año -1458, pasó a Géminis en el año -10, pasó a Tauro en diciembre de 1989 y se espera que pase a Aries en el año 4609.
  • El solsticio austral pasó de Capricornio a Sagitario en el año -130, se espera que pase a Ofiuco en el año 2269 y se espera que pase a Escorpio en el año 3597.

Véase también

Referencias

  1. ↑ Departamento de Aplicaciones Astronómicas del USNO . "Las estaciones de la Tierra: equinoccios, solsticios, perihelio y afelio" . Consultado el 1 de agosto de 2022 .
  2. ↑ "Solsticios y equinoccios: 2001 a 2100" . AstroPixels.com . 20 de febrero de 2018. Consultado el 21 de diciembre de 2018 .
  3. ↑ Los comienzos de las estaciones astronómicas entre –4000 y +2098 también se pueden obtener delsitio web Seasons del IMCCE .
  4. ^ Équinoccio de printemps entre 1583 y 2999
  5. ↑ Solsticio de época de 1583 a 2999
  6. ↑ Équinoccio de otoño de 1583 a 2999
  7. ↑ Solsticio de invierno
  8. ↑ "Los solsticios de verano e invierno" . Scholastic. 2017. Consultado el 1 de octubre de 2017 .
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  11. ↑ "sunstead" . OED . Consultado el 17 de mayo de 2025 .
  12. ↑ "sunstay" . OED . Consultado el 17 de mayo de 2025 .
  13. ↑ "solsticio" . The American Heritage Dictionary of the English Language (Quinta ed.). Houghton Mifflin Harcourt . 2015. Consultado el 8 de diciembre de 2015 . 
  14. ↑ El principio de relatividad fue aplicado por primera vez a sistemas de referencia inerciales por Albert Einstein . Antes de eso, prevalecíanlos conceptos de espacio y tiempo absolutos propuestos por Isaac Newton . El movimiento del Sol a través del cielo todavía se denomina "movimiento aparente" en la navegación celeste, en deferencia a la visión newtoniana, pero la realidad del supuesto "movimiento real" no tiene leyes especiales que lo justifiquen; ambos son visualmente verificables y ambos siguen las mismas leyes de la física.
  15. ↑ "Una imagen solar tomada desde APEX en Chajnantor" . Observatorio Europeo Austral . Consultado el 9 de diciembre de 2015 .
  16. ↑ Para una introducción a estos temas de astronomía, consulte Bowditch, Nathaniel (2002). The American Practical Navigator: an Epitome of Navigation (PDF) . Bethesda, Maryland: National Geospatial-Intelligence Agency. Capítulo 15 "Navigational Astronomy". Archivado del original (PDF) el 8 de febrero de 2016. Recuperado el 9 de diciembre de 2015 .
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  18. ↑ Estrabón . La Geografía . págs. II.5.2. shairoeidēs... ouranos, de apariencia esférica... es el cielo 
  19. ↑ Strabo II.5.2., "aplaneis asteres kata parallēlōn pherontai kuklōn", "las estrellas fijas nacen en círculos paralelos"
  20. ^ Estrabón II.5.2, "ho di'autēs (gē) aksōn kai tou ouranou mesou tetagmenos", "el eje que la atraviesa (la Tierra) se extiende por el medio del cielo"
  21. ↑ Cleomedes (2004). Lecciones de astronomía de Cleomedes: Traducción de Los cielos . Traducido por Alan C. Bowen y Robert B. Todd. Berkeley: University of California Press . pág. 41. ISBN  0-520-23325-5.Esta traducción cita este pasaje al final del Libro I, Capítulo 2, pero otras disposiciones lo sitúan al comienzo del Capítulo 3. En la versión griega de Cleomedes (1891). Ziegler, Hermann (ed.). Cleomedis De motu circulari corporum caelestium libri duo . BG Teubneri. pp. 32 . El pasaje da comienzo al capítulo 4.
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