El solsticio de verano

 

Este próximo día  20 de junio de 2024 a las 22:51 (20:51 U.T.) comienza el verano en el hemisferio norte y el invierno en el sur. Es el solsticio.

Ya he escrito alguna vez sobre esta fecha: por ejemplo en este post   donde remarcaba la diferencia entre el solsticio y la fiesta de San Juan (tradicionalmente la noche más corta, aunque no sea así), y en este otro donde se recogían las distintas circunstancias que determinan el comienzo de la primavera, pero en general también de las otras estaciones.

Quedaba claro que el motivo de las estaciones se debe a la inclinación del eje de rotación de la Tierra, y el solsticio de verano ocurre cuando el plano que contiene al eje y es perpendicular al plano orbital (a la eclíptica), contiene también al Sol. O dicho de otra manera, cuando la dirección norte o sur (según el hemisferio) del eje se dirige hacia el Sol.

Esto en realidad sería el momento exacto del solsticio, aunque normalmente nos referimos al día del solsticio como la fecha en que eso ocurre.

Dos conceptos que se pueden determinar de manera diferente, y aunque el momento exacto es simultáneo en todo el planeta y solo cambia por la zona horaria, por la misma razón puede variar la fecha, y por ejemplo en Asia el verano empezará cuando allí sea ya el día 21.

Si el momento exacto del comienzo de esta estación solo puede calcularse teóricamente y no es evidente para un observador, sí podría determinarse experimentalmente el día del solsticio porque es el día más largo del año, en el que el Sol sale más alejado del este (más cerca del N) y se pone más lejos del oeste (hacia el NO).

Además el solsticio de verano es el día en que el Sol alcanza una mayor altura a mediodía, aunque esto solamente es válido fuera de la zona tropical.

En estos gráficos se recoge el recorrido diario del Sol el día del solsticio de verano en diferentes latitudes y la altura máxima que alcanza, a mediodía. Además del punto de salida o puesta con la distancia angular al este o al oeste (en color azul).

Puede apreciarse que en el trópico llega a pasar por el cenit, pero no así en el ecuador. Por otra parte en el polo, aunque sea por poco, la máxima altura la alcanza en el momento exacto del solsticio (este año a las 20:51 U.T., como se ha dicho)

Como puede verse en estos otros dos gráficos a continuación, en el interior de los trópicos hay otras fechas en que el Sol llega a estar en el cénit. Por ejemplo en la latitud 10ºN es el 15 de abril o el 26 de agosto, y en el ecuador será en los equinoccios

Deducción aproximada del comienzo del verano a partir de observaciones sencillas

Puede ser un ejercicio didáctico interesante y podemos constatar el cambio de estación nosotros mismos observando las salidas o las puestas de Sol, por dos métodos diferentes: el lugar de la puesta y la hora. 

Deberíamos de tener la suerte de que estuviera despejado el horizonte por donde se va el Sol durante los días clave.

- Podemos ir observando en diferentes días la puesta de Sol, cómo éste se pone cada vez más hacia la derecha (en el hemisferio sur sería a la izquierda) anotando las fechas, pero un buen día se para en este sentido y vuelve otra vez en el contrario. Es cierto que estos días la diferencia es muy pequeña y para apreciarla quizás sea necesario obtener fotos con teleobjetivo, pero en unos pocos días podría notarse, y aunque no nos sirva para determinar con exactitud la fecha del solsticio en el momento en que ocurre, puede hacerse a posteriori comparando fotos y posiciones del Sol, y no deja de ser algo interesante.

A partir de una imagen real de una puesta de sol sobre Santander tomada el 10 de junio, se ha añadido la posición el día del solsticio, remarcando ambas.

- Teóricamente también podría comprobarse anotando la hora en que se pone el último rayo de Sol cada día. Como el día del solsticio es el más largo, antes de él la puesta de sol ocurriría cada vez más tarde, y luego volvería a adelantarse. Pero ¡cuidado!, porque esto es en horario solar que no es el que indican nuestros relojes.

En los horarios obtenidos habría que corregir la ecuación del tiempo, porque el día más largo no es cuando más tarde se pone el Sol según nuestro horario oficial. Además en cada latitud ese día en que más tarde se pone es diferente aunque el momento del solsticio sea el mismo.

Pueden utilizarse los valores de la última columna de esta tabla:

Por ello, a la hora en que vemos ponerse el Sol podemos restar el tiempo de la columna verde "Corrección respecto al día 17" y obtendremos las diferencias reales en hora solar: los días antes del solsticio ese valor irá aumentando porque aumenta la duración del día y después de él irá disminuyendo. Aunque se comience otro día diferente al 17, la utilización de la tabla será la misma. 

Como muchas veces aparece esta duda, hay que decir que aunque el solsticio de verano supone el día de mayor duración y altura del Sol (con las excepciones indicadas), no debe pensarse que en sus inmediaciones se produzcan las épocas más calurosas, sino que estas son esperables en los 3 meses de la estación que ahora comienza, porque estos fenómenos naturales no ocurren simultáneamente  con sus causas, sino que van con un cierto retardo por ser acumulativo.

De hecho, las posiciones del Sol en verano coinciden con las de primavera, en sentido contrario (por ejemplo principio de primavera con final de verano)

En esta ocasión, además de estas cosas terrenales, querría reflejar algunas diferencias y fechas respecto a otros planetas. 

En la mayoría de los casos las características de las estaciones son similares a las de la Tierra,  y a continuación va un gráfico con las posiciones y fechas en que comienza el próximo verano en cada planeta, pero hay dos casos muy particulares (Mercurio y Urano) que por ello no se incluyen aquí:

Lugares de las órbitas en que se encuentra cada planeta cuando comienza el verano, y fecha del próximo.

En Marte, Saturno y Neptuno las estaciones son similares a las de la Tierra en cuanto a su geometría, con inclinaciones del eje entre 23º y 30º, mientras que en Venus y Júpiter son mucho más leves, con inclinación de solo 3º

Los ejes de rotación de Mercurio y de Urano tienen unas inclinaciones muy especiales, extremas, y habría que definir de otra manera las estaciones allí. La mecánica celeste en cuanto a las posiciones y movimiento aparente del Sol es muy particular y pienso dedicarles un post para ellos solos. De momento solo quiero adelantar que en Mercurio debido a la excentricidad de su órbita hay días especialmente largos desde determinados lugares porque el Sol sale y se pone dos veces cada día: