El otoño nunca empezó el 21

Normalmente solemos pensar que las estaciones comienzan el día 21 del mes. Invierno el 21 de diciembre, primavera el 21 de marzo, verano el 21 de junio …  Es una regla nemotécnica fácil de recordar. Bueno, a veces vemos que se adelantan o atrasan un día pero ¿El 23? Si. El otoño normalmente empieza el 23 de septiembre, y este año 2015 sigue esta norma. Lo hará a las 10:21. Como siempre, simultáneamente empezará la primavera en el hemisferio Sur.
Dentro de 3 años, en 2018, volverá a empezar el día 23, a las 3:53.

Es cierto que algunos años la estación en que la naturaleza nos muestra los colores más variados y hermosos empieza el 22. Pero hasta ahora, desde que en 1583 se reformó el calendario, nunca lo ha hecho el 21, aunque sí lo hará por primera vez en 2096, pero solo ese año, y no lo volverá a hacer hasta casi 4 siglos después, en 2472, suponiendo que se continúe implantando el horario de verano como ahora.

Aún en la ciudad, el cambio de color en algunos árboles indica que el otoño está a punto de comenzar. Bilbao, 20 de septiembre

Hoy en día los medios de comunicación al menos en estos temas suelen estar bien asesorados. Pero recuerdo que hace unos años el 21 de septiembre se anunció en la tele que había empezado el otoño e incluso se vieron imágenes de los aborígenes de una isla de la polinesia realizando rituales correspondientes al comienzo de la estación (para ellos primavera). O estos se habían equivocado o, lo más probable, en la tele pusieron una grabación de algún año anterior.

Y casualidad, hoy mismo (día 20) en una importante emisora de radio un conocido cocinero daba unas recetas adecuadas “para el otoño, que empieza mañana”. Si bien, la locutora le corregía. “Bueno, este año empieza más tarde; el 23”.

Teniendo en cuenta que los meses tienen diferente número de días y además las estaciones no tienen todas la misma duración, realmente es una casualidad que 3 de las 4 estaciones empiecen normalmente el día 21.

Las estaciones, y su comienzo (solsticios y equinoccios), dependen de la posición del eje de giro de la Tierra respecto al Sol. Para muchos resulta extraño que se mencione la hora de comienzo y hasta los minutos. Lo cierto es que son situaciones que ocurren en un instante concreto y los astrónomos los calculan sin dificultad.

Cuando el plano que contiene al eje terrestre, siendo perpendicular al plano de la órbita, contiene también al Sol, se producen los solsticios, comienzo del invierno y verano. Cuando el polo correspondiente a cada hemisferio está más cerca del Sol que el otro, empieza el verano. Y cuando ese plano es perpendicular a la línea que une la Tierra y el Sol, son los equinoccios; comienzo de la primavera u otoño.

Posiciones de la Tierra en el comienzo de cada estación. Se dan tres vistas diferentes para clarificar la situación. Quizás la más ilustrativa sea “en planta”  porque se ve la dirección del eje hacia el Sol o en perpendicular al mismo, que es la clave.

Los solsticios y equinoccios están en el corte de la órbita terrestre con dos líneas perpendiculares que pasan por el Sol.

Sabemos que de un año a otro hay una pequeña diferencia en el comienzo de las estaciones: unas pocas horas que pueden hacer que salte a la fecha contigua. Esto tiene dos causas. Una muy pequeña, debido a que la órbita de la Tierra puede variar ligerísimamente por atracciones gravitatorias de otros astros, y otra mucho más evidente debido al ajuste de los años bisiestos. Aunque la Tierra esté en el mismo lugar que el año pasado, ese punto puede corresponder a una fecha diferente. Según se haya añadido un día más por ser el año bisiesto, o se vaya acumulando el pequeño desajuste de un año a otro.

En esta época que nos ha tocado vivir entre la segunda mitad del siglo XX y principio del XXI las fechas del comienzo de las estaciones son:

Primavera: 20 o 21 de marzo (en 2040 será el 19. A ver quien lo comprueba in situ)

Verano: 21 o 22 de junio (en 2020 lo viviremos por primera vez el día 20)

Otoño: 22 o 23 de septiembre  (en 1927 fue el día 24 y en 2096 será el día 21 pero no se repetirá hasta 2472)

Invierno: 21 o 22 de diciembre (2072 será el día 20)

Todos los datos corresponden al comienzo de los días según el horario en vigor en cada fecha y suponiendo que los cambios de horario se realicen como en la actualidad. Los diferentes horarios de invierno o verano implican que cada fecha comienza una hora antes o después y esto puede modificar la fecha oficial en que se produce el cambio de estación.

Corresponden a nuestro uso horario. El inicio de las estaciones es simultánea en todo el mundo, pero los horarios no, y por ello tampoco la fecha oficial en un momento dado.

En cualquier caso, olvidémosnos del año 2096, y recordemos que el otoño es diferente. Nunca empieza el 21.

ACTUALIZACIÓN 21-9-2015
Google también pensó que era el 21   cuando empezaba la primavera en el Hemisferio Sur, que como se ha dicho coincide exactamente con el comienzo del otoño en el Hemisferio Norte.

Además del diferente comienzo de un año a otro de cada estación, la duración de cada una de las 4 estaciones es diferente porque el Sol no está en el centro de la órbita terrestre.

En el siguiente gráfico, cada cuadrante corresponde a una estación y está representado con distinto color. Sus duraciones son diferentes por dos motivos que se derivan de lo apuntado arriba: Aunque la órbita de la Tierra es casi un círculo perfecto, claramente el Sol no está en el centro de la órbita, con lo que los recorridos de la Tierra en cada estación tienen diferente longitud como se ve en el gráfico. A quien viva en el hemisferio Norte y le guste el calor, tiene suerte porque el recorrido en el verano es más largo que en el invierno.

A eso se añade otra circunstancia que tiene la misma causa que la anterior: Actualmente en el hemisferio Norte durante el verano la Tierra está más lejos del Sol y se mueve más despacio. Más camino a recorrer y velocidad menor, tardará más en recorrerlo y así el verano dura más.

En el gráfico se exagera la situación del Sol lejos del centro de la órbita, para visualizar mejor las diferencias.

Si en el gráfico se traza la línea de los ábsides (perihelio-afelio) horizontal, la posición actual del eje de la Tierra es el que aparece en la imagen. Por eso el invierno empieza el 21 de diciembre 14 días después la Tierra pasa por el perihelio.

Como se ha dicho, el motivo fundamental del diferente comienzo de las estaciones de un año a otro es el ajuste de los bisiestos. Las fechas no cambiarían prácticamente nada si considerásemos años de 365,24  que es precisamente el tiempo que tarda en repetirse el equinoccio de primavera, y el intervalo que se tomó como referencia por motivos religiosos. Pero lógicamente hay que considerar un número entero de días al hacer el calendario. Al tomar 365 días, al siguiente año la estación empieza casi 6 horas más tarde porque se ha considerado un año 6 horas más corto que la duración real, y el siguiente otras 6. Cuando hay un año bisiesto, se recuperan esas 24 horas, o en realidad un poco más porque al poner un bisiesto se está poniendo demasiado (cada 4 años sería correcto añadir un día si el año tópico fuese 365,25). Al cabo de 4 años las estaciones se han adelantado un poco. Esto se corrige en ocasiones al final de siglo con lo que el comienzo de las estaciones vuelve a retrasarse.

Los puntos indican el comienzo del otoño entre 2014 y 2023. Cada año no bisiesto es un poco más tarde. Cada 4 años se corrige con el bisiesto. Pero se corrige un poco más de lo debido y los ciclos de 4 años se van adelantando.

Comienzo del otoño desde 1992 hasta 2115. Remarcado el de este año 2015

Cada ciclo de 4 años la fecha se va adelantando poco a poco y por primera vez el otoño comenzará el día 21 en 2096. En 2100 se compensará este adelanto al no ser bisiesto.

Precisamente el objetivo de ajustar bien los bisiestos es que el comienzo de las estaciones se mantenga en las mismas fechas (concretamente el comienzo de la primavera el 21-3), para calcular correctamente la fecha de Pascua tal como quedó escrito en el Concilio de Nicea. El procedimiento lo estableció el papa Gregorio XIII en 1583.

  

A largo plazo esto va cambiando aunque muy lentamente. Por un lado porque el eje terrestre gira como una peonza según el movimiento de precesión, y también la posición del perihelio se va moviendo en la órbita. Todo ello hace que vaya variando poco a poco la fecha del perihelio.

Ahora la Tierra pasa por ese punto el 3 o 4 de enero. Pero dentro de 40000 años el perihelio será en primavera y el otoño será la estación más larga.

Y como ejemplo más significativo, aunque seguramente a nadie nos importe mucho, dentro de unos 75.000 años la situación será opuesta a la actual; la Tierra pasará por el perihelio en julio, y la duración del invierno será la del actual verano. Con ello las fechas de comienzo de estas estaciones cambiarán. La primavera seguirá empezando alrededor del 21 de marzo porque los arreglos que se hacen con los años bisiestos (suponiendo que para entonces haya alguien interesado en seguir haciéndolos) tienen como objetivo mantener esa fecha, pero después de una primavera más corta que la actual, el verano empezará hacia el 18 de junio y el otoño hacia el 16 de septiembre, ajustándose el resto con la mayor duración que tendrán el otoño y el invierno.

Para entonces el título de este post se habrá quedado obsoleto.