SOLSTICIO HIEMAL o DE INVIERNO

Biblioteca Pública de Teverga
≈Sandalio Suárez∆
“Refugio para Caminantes de páginas”
ESTACIONES Y SOLSTICIO DE INVIERNO
* Causa de las estaciones……….…………………….
* Círculos notables……………………………………...
* Los cambios estacionales del clima…………………
* El solsticio de invierno……………………………...…
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LAS ESTACIONES
Introducción
Una vez se tiene clara la idea de que el eje de la Tierra se encuentra fijo respecto del
plano de la eclíptica y de las estrellas fijas del fondo, es fácil entender otros fenómenos
fundamentales como por ejemplo las estaciones. Si alguien no tenía hasta ahora clara la
influencia de la Astronomía en la vida cotidiana, pocos efectos influyen tanto en la vida,
economía e incluso el curso de la historia como son las estaciones. Por tanto vale la pena
detenerse un momento para estudiar sus causas.
La causa de las estaciones
Según se ha visto anteriormente, el eje de la Tierra tiene una inclinación de 23,45º con
respecto al plano orbital terrestre. Por esta razón, la eclíptica se encuentra inclinada dicha
cantidad con respecto al ecuador celeste. La consecuencia inmediata de ello es que el Sol, en
su recorrido a lo largo de la eclíptica durante un año, a veces se sitúa sobre el ecuador celeste
y a veces por debajo. La altura máxima que alcanzará el Sol en el cielo en cualquier punto de
la Tierra dependerá de su latitud y de la época del año. Por ejemplo, para una latitud
aproximada de 41º N como es nuestro caso, sabemos que el ecuador celeste alcanza una
altura sobre el horizonte en el sur (en su intersección con el meridiano) de 90º - 41º = 49º. Para
una latitud de 41º N, cuando el Sol se encuentra justamente sobre el ecuador celeste, entonces
su altura máxima sobre el horizonte es precisamente de 49º. En el punto de máxima
separación de la eclíptica por encima del ecuador celeste, el Sol se situará a 49º + 23.5º =
72,5º sobre el horizonte al pasar por el meridiano, mientras que al pasar por el punto más bajo
de la eclíptica, su altura será tan sólo de 49º - 23,5º = 25,5º.
Nuestra experiencia nos indica que cuando el Sol pasa más alto sobre el horizonte el
clima es más caluroso y la estación corresponde al verano, mientras que en los momentos en
que el Sol pasa más bajo, las temperaturas son más frías y nos situamos en invierno. Así que
en definitiva, la inclinación del eje de la Tierra es responsable de los cambios de altura del Sol
sobre el horizonte y de la sucesión de situaciones climáticas que dan lugar a las estaciones.
De todos es sabido que las estaciones son cuatro: primavera, verano, otoño e invierno,
correspondiéndose con las sucesivas alturas que va alcanzando el Sol sobre el horizonte en su
movimiento anual a lo largo de la eclíptica.
Figura 1.
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La Figura 1, izquierda, nos explica qué pasa a lo largo del año y representa a la Tierra
en su órbita vista desde el norte, y recordar que todos los fenómenos que se detallan a
continuación son debidos a que el eje de rotación terrestre posee una inclinación y orientación
fija respecto del plano orbital. Cuando la Tierra se encuentra en la posición 1, su eje de rotación
se encuentra completamente orientado hacia el Sol, por tanto éste alcanzará su máxima altura
sobre el horizonte tal y como se representa en la figura de la derecha. El momento en que el
Sol pasa por el punto más alejado del ecuador celeste sobre la eclíptica se le denomina
solsticio de verano, y tiene lugar alrededor del 21 de junio. En el solsticio de verano se tiene el
día más largo y la noche más corta del año.
Cuando la Tierra en el recorrido de su órbita alrededor del Sol alcanza el punto 2, el eje
de rotación se encuentra completamente paralelo a la línea que separa el día de la noche. En
esta situación, el Sol se sitúa directamente sobre el ecuador celeste (ver la figura de la
derecha), el Sol sale exactamente por el este y se pone exactamente por el oeste, y las
duraciones del día y de la noche son idénticas. Al cruce del ecuador celeste por el Sol se le
denomina equinoccio, en este caso de otoño, acontece alrededor del 23 de septiembre, y
marca el fin del verano.
Cuando la Tierra alcanza la posición 3 en su órbita alrededor del Sol, tenemos la
situación opuesta a la 1. El Sol alcanza su mínima altura sobre el horizonte y la duración del
día es la más corta del año mientras que la de la noche es la más larga. Cuando esto sucede,
alrededor del 22 de diciembre, entonces se produce el solsticio de invierno, finaliza el otoño y
entramos en la estación invernal, con los meses más fríos del año.
Finalmente, cuando la Tierra se encuentra en la posición 4, la situación es análoga a la
2: el eje terrestre se encuentra paralelo a la línea del día y de la noche, el Sol cruza el ecuador
celeste y acontece el equinoccio de primavera, hacia el 21 de marzo, y la duración del día y de
la noche es idéntica. El mismo lector puede comprobar si ha entendido los conceptos
fundamentales, imaginando cómo se ve el Sol y cuando se producen las estaciones en el
hemisferio sur de la Tierra.
Los círculos notables
Vamos a ver que ocurre en distintos puntos de la Tierra durante el solsticio de verano,
para ello estudiaremos la Figura 2.
Figura 2.
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Durante el solsticio de verano, el eje de la Tierra (verde), se encuentra completamente
dirigido hacia el Sol. Según la figura, que cualquier punto de la Tierra que se encuentre por
encima del círculo P tendrá siempre al Sol por encima del horizonte, es decir, será de día
durante las 24 horas. Dicho círculo se encuentra a una latitud de 66º,5N. Al círculo P se le
denomina Círculo Polar Ártico, e indica la latitud a partir de la cual durante el solsticio de
verano el Sol no se pone en todo el día. Una vez pasado el solsticio, la latitud a partir de la cual
no se pone el Sol se va retirando hacia el polo norte, hasta que llega el equinoccio de otoño. En
ese momento el único punto desde el cual puede verse el Sol todo el día es el polo norte.
Durante el solsticio de verano, también puede verse en la Figura 1 que existe una región
de la Tierra en el hemisferio sur delimitada por el círculo P’, a partir de la cual siempre es de
noche. Al círculo P’ se le denomina Círculo Polar Antártico, se encuentra a una latitud de
66º,5S. A partir de este círculo polar y hasta el polo Sur, comprendiendo gran parte del
continente antártico, nunca se hace de día durante el solsticio de verano. El lector puede
comprobar que durante el solsticio de invierno la situación es justamente la contraria, es decir,
que para puntos por encima del círculo polar ártico no sale el Sol durante todo el día, mientras
que entre el círculo polar antártico y el polo sur no se pone el Sol.
Si a partir del círculo polar ártico nos vamos moviendo progresivamente hacia el sur
también durante el solsticio de verano, el Sol cada vez cruzará el meridiano a más altura sobre
el horizonte, hasta llegar al círculo marcado como T, en el cual el Sol se situará justamente en
el cenit. Para cualquier punto de la Tierra situado a una latitud más alta que el círculo T, el Sol
jamás alcanza el cenit, mientras que en T lo hace exacta y únicamente durante el solsticio de
verano. A dicho círculo se le denomina Trópico de Cáncer, y se encuentra a una latitud de
23º,45N. El homólogo del Trópico de Cáncer en el hemisferio sur es el Trópico de Capricornio,
indicado por la línea T’. A la latitud del Trópico de Capricornio, el Sol culmina en el cenit
durante el solsticio de invierno.
Todos estos círculos delimitan las grandes áreas climáticas de la Tierra. La zona tropical
es la franja comprendida entre los trópicos de Cáncer y Capricornio con el ecuador E en medio.
Las regiones polares son las limitadas por los círculos polares, y las áreas denominadas
templadas son las bandas situadas entre los trópicos y los círculos polares.
Los cambios estacionales del clima
Está claro que la altura máxima del Sol sobre el horizonte varía con el transcurso del
año, y que ésta está directamente relacionada con los cambios estacionales del clima. Una de
las razones principales por las que la temperatura varía tanto en las zonas templadas a lo largo
de las estaciones (no tanto en las zonas polares y sobre todo en las tropicales), está en cómo
la energía proveniente del Sol puede calentar de manera efectiva la superficie terrestre.
Figura 3.
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Puesto que el Sol se encuentra a diferente altura sobre el horizonte, su radiación
calienta la superficie con más o menos efectividad. Para un haz de energía solar (luz y otras
radiaciones) con una sección de 1m2, cuando alcanza el suelo durante el solsticio de verano
(ver la Figura 3) a una latitud de 40º N, ésta se reparte sobre un área de 1,04m2, mientras que
durante el solsticio de invierno lo hace sobre un área de 2,24m2. Es decir que durante el
invierno 1m2 de superficie terrestre recibe menos de la mitad de la energía que recibe durante
el verano, razón por la cual el ambiente resulta más frío.
¿Cómo son las estaciones en otros planetas?
El paso de las estaciones, sobre todo en las regiones templadas de la Tierra, supone la
alternancia de una serie de cambios climatológicos y meteorológicos que forman parte del ciclo
vital de muchos ecosistemas en nuestro planeta. La vida se ha adaptado perfectamente al paso
de las estaciones y no supone ningún impedimento para el desarrollo de ésta. Sin embargo,
¿cómo serían las estaciones si el eje de rotación de la Tierra tuviese una inclinación distinta?
Curiosamente, planetas como Marte o Saturno, tienen sus ejes de rotación inclinados de
manera semejante, 25,19º y 26,73º respectivamente. Pero Júpiter y Urano representan dos
casos extremos. El gigante de los planetas tiene el eje inclinado 3,12º mientras que Urano lo
tiene 97,86º.
EL SOLSTICIO DE INVIERNO
La palabra solsticio se deriva del latín sol y sístere (‘permanecer quieto’)
El solsticio de invierno corresponde al instante en que la posición del Sol en el cielo se
encuentra a la mayor distancia angular negativa del ecuador celeste. Dependiendo de la
correspondencia con el calendario, el evento del solsticio de invierno tiene lugar entre el 20 de
diciembre y el 23 de diciembre todos los años en el hemisferio norte, y entre el 20 de junio y el
23 de junio en el hemisferio sur.
El significado estacional del solsticio de invierno se manifiesta en la reversión de la
tendencia al alargamiento de la duración de las noches y al acortamiento de las horas diurnas.
Distintas culturas definen esto de diversas maneras, puesto que en algunas ocasiones se
considera que, astronómicamente, puede señalar, ya sea el comienzo o la mitad del invierno
del hemisferio. El invierno es una palabra de significado subjetivo, puesto que no tiene un
principio o mitad que esté científicamente establecido, sin embargo en el caso del solsticio de
invierno podemos calcular con exactitud el segundo en el que ocurre. Aunque en teoría el
solsticio de invierno solo dura un instante, este término también se usa normalmente para
referirse a las 24 horas del día en que tiene lugar.
El significado o interpretación de este evento ha variado en las distintas culturas del
mundo, pero la mayoría de ellas lo reconoce como un período de renovación y re-nacimiento,
que conlleva festivales, ferias, reuniones, rituales u otras celebraciones.
Desde el 45 a. C., cuando el 25 de diciembre se estableció en el calendario juliano como
el solsticio de invierno de Europa, la diferencia entre el año civil (365,250 días) y el año tropical
(365,242 días) se trasladó el día asociados con el solsticio astronómico, adelantándose
aproximadamente tres días cada cuatro siglos, hasta 1582, cuando el papa Gregorio XIII
cambió el calendario con lo que el solsticio de invierno (en el hemisferio norte) llegaba
alrededor del día 21 de diciembre. Anualmente, en el calendario gregoriano el solsticio fluctúa
ligeramente, pero a largo plazo, sólo alrededor de un día cada 3.000 años.
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Las interpretaciones que las diversas culturas dan al solsticio son variadas. El invierno
es un término subjetivo, por lo que no está científicamente establecido el principio o la mitad de
un invierno, pero el solsticio de invierno, sí está claramente calculado con exactitud. Para los
países celtas, como Irlanda, genéricamente la temporada de invierno comienza el 1 de
noviembre, el día de Samhain. Termina el invierno y la primavera comienza en el Imbolc o la
Candelaria, que es 1 de febrero y 2 de febrero.
Este sistema de calendario de estaciones se basa en la duración de días
exclusivamente. La mayor parte de Asia oriental las culturas definen las estaciones en términos
de energía solar, con Dong Zhi en el solsticio de invierno como el medio o invierno "extremo".
Este sistema se basa en la altura aparente del Sol sobre el horizonte al mediodía. Algunos
festivales de pleno invierno se han producido de acuerdo con los calendarios lunares y así
tiene lugar la noche del Hōku (hawaiano: Hōku, “la luna llena más cercana al solsticio de
invierno”) Y para muchos países europeos pleno invierno del calendario solar todavía es centro
de las celebraciones de la noche del 24 de diciembre en los festejos del 25 de diciembre en el
hemisferio norte, que fue considerado como el solsticio de invierno desde la creación del
calendario juliano. En el Talmud judío, Teḳufat Tevet, es la estación del solsticio de invierno, se
registra como el primer día del "paso de tiempo" o la temporada de invierno. La cultura farsi
también lo reconoce como el comienzo del invierno.
Ejemplo de analema solar, mostrando la curva en forma de ocho tumbado.
Debido a la órbita elíptica y axial de la Tierra, ni la inclinación, la primera ni la última
puesta de sol o salida del sol caen exactamente en el solsticio de invierno. La primera puesta
de sol se produce antes de que el solsticio (por unos pocos días), y la última salida del sol más
tarde. Para una o dos semanas en torno a los dos solsticios, tanto el amanecer y el atardecer
son un poco antes o más tarde en cada día. Incluso en el ecuador, el amanecer y el atardecer
cambia varios minutos hacia adelante y hacia atrás a lo largo del año, junto con el mediodía
solar. Este efecto se representa por un analema
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Plano de Stonehenge actual.
El solsticio por sí mismo puede haber sido un momento especial del ciclo anual del año,
incluso durante el periodo neolítico. Eventos astronómicos, controlados en la antigüedad como
el apareamiento de los animales, la siembra de los cultivos y la medición de las reservas entre
las cosechas de invierno, muestran cómo las diferentes mitologías y las tradiciones culturales
han surgido. Esto es comprobado por la física que se mantiene en los diseños de finales del
Neolítico y la Edad de Bronce, como los sitios arqueológicos de Stonehenge (en Gran Bretaña)
y Nueva Grange (en Irlanda). Los principales ejes de ambos monumentos parecen haber sido
cuidadosamente alineados sobre una línea de vista que apunta a la salida del sol del solsticio
de invierno (Nueva Grange) y la puesta del sol del solsticio de invierno (Stonehenge).
Significativo respecto de Stonehenge es el hecho de que la Gran Trilithon se erigió desde el
centro hacia el exterior del monumento, es decir, su buena cara plana se volvió hacia la salida
del sol de pleno invierno.
El solsticio de invierno puede haber sido inmensamente importante, porque las
comunidades iban a ser privadas de muchas cosas durante el invierno, y tenían que estar
preparados en los últimos nueve meses. El hambre era común en invierno, entre enero y abril,
también conocida como meses de la hambruna. En los climas templados, el festival de pleno
invierno fue la última fiesta de celebración, antes del comienzo del invierno. La mayoría de los
animales eran sacrificados para no tener que alimentarlos durante el invierno, por lo que fue
prácticamente era el único momento del año para el suministro de carne fresca disponible. La
mayoría de vino y cerveza durante la cosecha anual estaba finalmente fermentada y lista para
beber en este momento. Lo más intenso de la observancia no siempre era en el día que
comienza (a la medianoche o al amanecer), pero el comienzo de la era pre-románica, empezó
a caer en la víspera anterior.
Explicaciones para las tradiciones. Simbólico:
Dado que el evento es visto como la inversión del retroceso de la presencia solar en el
cielo, los conceptos de nacimiento o el renacimiento de los dioses solares han sido comunes y,
el uso de calendarios cíclicos por las distintas culturas basados en el solsticio de invierno, se
ha celebrado el renacimiento del año en lo que se refiere a la vida-muerte-renacimiento de las
deidades o nuevos comienzos como la fiesta escocesa de Hogmanay, una tradición de Año
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Nuevo de limpieza. Asimismo, la inversión es otro tema como es habitual en las inversiones de
la Saturnalia, de esclavo y maestro y viceversa
Un diagrama que muestra cómo el Sol atraviesa por el cielo durante el solsticio de invierno.
Solsticio de invierno
Imaginemos, por un momento, que la persona parada en la imagen a la izquierda, en el
centro de la Tierra eres tú, y que vives en Topeka, Kansas, aproximadamente a una latitud de
40° N. La fotografía a la izquierda muestra una vista del sistema solar (panel superior), y en la
(imagen inferior) a la superficie de la Tierra. Observa que algunas de las mismas
características quedan resaltadas en cada una de las imágenes.
La imagen superior muestra al solsticio de invierno (el cual se sucede alrededor del 21
de diciembre), la mitad del norte de la Tierra se encuentra inclinada lejos del Sol. Observa que
el Sol se encuentra al sur del ecuador. Para tí, que está en Topeka, la altitud del Sol durante el
mediodía es de 26.5°, lo cual es bastante bajo en el cielo. Este es el mayor descendimiento del
Sol a esta latitud. Ha ido descendiendo más y más a partir del solsticio de verano y a lo largo
del equinoccio de otoño. La imagen inferior muestra cómo se mueve el Sol alrededor del cielo
en referencia a alguien que está parado en Topeka.
De manera que, durante el solsticio de invierno, el hemisferio norte recibe menos
cantidad de luz solar que el hemisferio sur. Esto representa el invierno para las personas que
viven en el hemisferio norte. Así mismo, durante el invierno, el Sol se encuentra menos tiempo
sobre el horizonte que durante el verano (en el verano las noches son largas). El día del
solsticio de invierno es el día más corto del año.
Al mismo tiempo, la parte sur de la Tierra se encuentra inclinada hacia el Sol. Si estás
viviendo en Valdivia, Chile (aproximadamente a una latitud de -40° S) estarás disfrutando de un
verano agradable y cálido.
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