Solsticij se događa na dva određena dana svake godine i označava ili početak zime ili početak ljeta. Na zimski solsticij položaj Sunca u podne je najniži u godini, a Sunce najmanje boravi iznad horizonta. Naprotiv, ljetni solsticij je dan kada se Sunce penje na svoju najvišu točku i najdulje ostaje iznad horizonta.
Što je solsticij?
Solsticiji se događaju jer je Zemljina os rotacije nagnuta za oko 23,5 stupnja u odnosu na Zemljinu orbitu oko Sunca. Trenutak kada Sunce dosegne svoju najsjeverniju ili najjužniju točku putanje od nebeskog ekvatora naziva se solsticij. Iako je solsticij zapravo definiran kao točan trenutak na određeni dan, ipak se može govoriti o solsticiju i u smislu nekoliko dana.
Zimski i ljetni solsticij
Svake godine postoje dva solsticija: zimski i ljetni solsticij. Od zimskog solsticija do ljetnog, Sunce se u podne postupno penje sve više na nebu, provodeći svaki dan nešto više vremena iznad horizonta. Na ljetni solsticij to postupno produljenje dana prestaje, a od tada Sunce svakog dana u podne izlazi sve niže i dani se skraćuju. To se nastavlja do zimskog solsticija kada se Sunce ponovno počinje penjati.
Na sjevernoj hemisferi zimski solsticij događa se u prosincu, a ljetni solsticij u lipnju.
Na južnoj hemisferi zimski solsticij događa se u lipnju, a ljetni solsticij u prosincu.
Što se događa za vrijeme zimskog solsticija?
Kada je zimski solsticij na sjevernoj hemisferi, Sjeverni pol je nagnut oko 23,5 stupnja od Sunca. Sunčeve zrake su pomaknute prema jugu od ekvatora za istu količinu, tako da su okomite podnevne zrake izravno iznad nas na 23,5 stupnja južne geografske širine.
Šest mjeseci kasnije, Južni pol postaje nagnut oko 23,5 stupnja od Sunca. Ovaj dan je zimski solsticij na južnoj hemisferi. Sunčeve okomite zrake iznad glave napreduju do svog najsjevernijeg položaja na 23,5 stupnja sjeverne geografske širine.
Zimski solsticij označava najkraći dan u godini i početak zime.
Što se događa za vrijeme ljetnog solsticija?
Kada je ljetni solsticij na sjevernoj hemisferi, Sjeverni pol je nagnut oko 23,5 stupnja prema Suncu. Budući da su Sunčeve zrake pomaknute prema sjeveru od ekvatora za istu količinu, okomite podnevne zrake su izravno iznad nas na 23,5 stupnja sjeverne zemljopisne širine.
Šest mjeseci kasnije, Južni pol postaje nagnut oko 23,5 stupnja prema Suncu. Ovaj dan je ljetni solsticij na južnoj hemisferi. Sunčeve okomite zrake iznad glave napreduju do svog najjužnijeg položaja na 23,5 stupnja južne geografske širine.
Ljetni solsticij označava najduži dan u godini i početak ljeta.
Koji su datumi solsticija?
Solsticij se događa dva puta godišnje:
- Prvi se događa između 19. i 22. lipnja. U ovom stoljeću postoji 47 solsticija 20. lipnja i 53 solsticija 21. lipnja. Zato većina izvora kaže da lipanjski solsticij pada 20. ili 21. lipnja. Sljedeći put kada solsticij padne na 22. lipnja je 2203. godine; sljedeći solsticij 19. lipnja je 2488. godine.
- Drugi solsticij u godini događa se između 20. i 23. prosinca. Ovo stoljeće ima pet solsticija 20. prosinca, 82 solsticija 21. prosinca i 13 solsticija 22. prosinca. Sljedeći put kada solsticij pada 23. prosinca je u godina 2303; sljedeći solsticij 20. prosinca je 2080. godine, ali to ne sprječava mnoge članke da tvrde da prosinački solsticij pada 21. ili 22. prosinca.
Posebni krugovi zemljopisne širine
Krugovi zemljopisne širine su zamišljeni krugovi od istoka prema zapadu koji povezuju sva mjesta s istom zemljopisnom širinom. Referentna ravnina za sve krugove geografske širine je ekvatorijalni krug geografske širine koji raspolavlja Zemlju okomito na njezinu os rotacije. Postoje još četiri posebna kruga geografske širine koji imaju jedinstven odnos sa solsticijima.
Trop Raka
Trop Raka (ili Sjeverni trop) je najsjevernija geografska širina gdje Sunce prolazi izravno iznad glave u svom najvertikalnijem položaju u podne. To se događa na ljetni solsticij za sjevernu hemisferu u lipnju. Tropski pojas je dobio ime prije više tisuća godina kada je Sunce bilo u zviježđu Raka na solsticiju. Od tada, zbog Zemljine aksijalne precesije, Sunce je prošlo Blizance i došlo u Bika 1989. godine.
Trenutno se Rakov trop nalazi na 23°26’14” sjeverno od ekvatora. Geografska širina jednaka je trenutnom aksijalnom nagibu Zemlje.
Trop Jarca
Trop Jarca (ili južni trop) je najjužnija geografska širina gdje Sunce prolazi izravno iznad glave u svom najokomitijem položaju u podne. To se događa na ljetni solsticij za južnu hemisferu u prosincu. Tropski pojas je dobio ime prije nekoliko tisuća godina kada je Sunce bilo u zviježđu Jarca na solsticiju. Od tada, zbog Zemljine aksijalne precesije, Sunce je ušlo u Strijelca 130. godine prije Krista, a očekuje se da će prijeći u Zmijonosca 2269. godine.
Trenutno se trop Jarca nalazi na 23°26’14” južno od ekvatora. Geografska širina jednaka je trenutnom aksijalnom nagibu Zemlje.
Arktički krug
Arktički krug je najjužnija geografska širina na kojoj Sunce ne izlazi na zimski solsticij za sjevernu hemisferu, koji se događa u prosincu. To je ujedno i najjužnija geografska širina na kojoj Sunce ne zalazi na ljetni solsticij za sjevernu hemisferu u lipnju.
Trenutno se Arktički krug nalazi na 66°33’46” sjeverno od ekvatora. Ova geografska širina jednaka je 90 stupnjeva minus trenutni aksijalni nagib Zemlje.
Antarktički krug
Antarktički krug je najsjevernija geografska širina na kojoj Sunce ne zalazi na ljetni solsticij za južnu hemisferu, koji se događa u prosincu. To je također najsjevernija geografska širina na kojoj Sunce ne izlazi na zimski solsticij za južnu hemisferu u lipnju.
Trenutno se Antarktički krug nalazi na 66°33’46” južno od ekvatora. Ova geografska širina jednaka je 90 stupnjeva minus trenutni aksijalni nagib Zemlje.
Solsticij kroz povijest
Tisućljećima su kulture diljem svijeta smišljale načine za slavljenje i štovanje ovih nebeskih događaja – od izgradnje građevina koje su u skladu sa solsticijem do organiziranja bučnih festivala u njegovu čast.
Iako je svrha enigmatične engleske građevine Stonehenge nepoznata, ovaj 5000 godina star spomenik ima poznatu posebnu vezu sa solsticijima. Na ljetni solsticij, Heel Stone, koji stoji izvan glavnog kruga Stonehengea, poravnat je s izlazećim Suncem.
Čini se da su u Egiptu Velike piramide u Gizi također poravnate sa Suncem. Gledano sa Sfinge, Sunce zalazi između piramida Khufu i Khafre tijekom ljetnog solsticija – iako ostaje nejasno kako su ga stari Egipćani točno tako orijentirali.
Mnoge su kulture pronašle jedinstvene načine obilježavanja ljetnog solsticija. Tradicionalni skandinavski praznik Ivanjdan dočekuje se s plesom oko majskog stupa, pićem i romantikom. Tijekom slavenskog praznika Ivana Kupale ljudi nose cvjetne vijence i plešu oko krijesova, dok neki hrabri ljudi preskaču vatru kako bi osigurali sreću i zdravlje.
U modernijoj tradiciji, ljudi iz Fairbanksa na Aljasci za ljetni solsticij igraju noćnu utakmicu bejzbola kako bi proslavili činjenicu da ljeti mogu dobiti do 22,5 sata dnevnog svjetla. Igra ponoćnog sunca igra se od 1906. godine.
Zimski solsticij također je imao svoj dio slavlja. Dana 24. lipnja, u vrijeme zimskog solsticija južne hemisfere, Carstvo Inka slavilo je Inti Raymi, festival koji je slavio moćnog boga sunca religije Inka Intija i obilježavao novu godinu Inka. Festival se još uvijek slavi diljem Anda, a od 1944. godine rekonstrukcija Inti Raymi održava se u Cuscu u Peruu, manje od 5 kilometara od svog doma.
Stari Rimljani slavili su zimski solsticij Saturnalijama, sedmodnevnim festivalom koji je uključivao davanje darova, ukrašavanje kuća biljkama i paljenje svijeća.
I Iranci slave Jaldu u prosincu. Festival – koji se održava otkad je zoroastrizam bio dominantna religija u Iranu – tradicionalno slavi rođenje Mitre, drevnog perzijskog boga svjetla.
Bunar u Siyeni i radijus Zemlje
Ljetni solsticij i bunar u Siyeni bili su sve što je bilo potrebno Eratostenu, glavnom knjižničaru velike knjižnice u Aleksandriji, da izračuna polumjer Zemlje 240. pr. n. e.
Eratosten je čuo od putnika o bunaru u Siyeni (danas Asuan, Egipat) sa zanimljivim svojstvom: u podne na ljetni solsticij, Sunčeve su zrake padale izravno u bunar, ne bacajući nikakvu sjenu. Iz toga je zaključio da se Sunce nalazi točno iznad Syene. Eratosten je zatim izmjerio sjenu koju je bacao štap u podne na ljetni solsticij u Aleksandriji i otkrio da čini kut od oko 7,2 stupnja (1/50 punog kruga).
Astronomi iz 500. godine pr. n.e. već su znali da je Zemlja sferična, pa je Eratosten shvatio da je to kut koji u središtu Zemlje spajaju radijalne linije povučene s obje lokacije. Sve što je trebao učiniti bilo je pronaći udaljenost od Aleksandrije do Syene i pomnožiti je s 50 da bi dobio Zemljin opseg.
Eratosten je vjerojatno unajmio nekoga da izvrši zadatak i saznao da je udaljenost između Aleksandrije i Syene oko 5000 stadija ili 805 km. Zatim je upotrijebio jednostavnu metodu omjera za izračunavanje opsega Zemlje: C = 805 * 360 / 7,2 = 40 250 km.
Nakon toga izračunao je polumjer Zemlje: r = C / 2π ≈ 6405 km. Moderna vrijednost polumjera Zemlje je 6371 km.
Koja je razlika između solsticija i ekvinocija?
Ukratko, solsticiji su najduži (ljetni solsticij) i najkraći (zimski solsticij) dani u godini, dok su ekvinociji datumi kada su dan i noć jednako dugi.
Zablude o solsticijima
Ako solsticij označava najsvjetlije i najmračnije dane u godini, zašto temperature to ne odražavaju?
Ukratko, to je zato što je potrebno vrijeme da se kopno i voda na Zemlji zagriju i ohlade. U Europi, najniže temperature u godini postavljene su u veljači, otprilike dva mjeseca nakon zimskog solsticija na sjevernoj hemisferi. Isto tako, termometri u Europi dosegli su najvišu vrijednost u kolovozu, više od mjesec dana nakon ljetnog solsticija.
Neki također vjeruju da budući da se Zemljina rotacija usporava id a svaki novi solsticij postavlja novi rekord u duljini dana. Ali to nije slučaj.
Svakako je istina da se Zemljina rotacija usporila tijekom milijardi godina, jer Zemlja gubi kutni moment zbog plime i oseke našeg planeta. Linije rasta na fosilnim koraljima pokazuju da su prije više od 400 milijuna godina dani na Zemlji trajali manje od 22 sata.
Uzimajući sve ovo u obzir, smatra se da se najduži dan od 1830-ih dogodio negdje 1912. godine. Trajao je manje od četiri milisekunde duže od nedavnog prosjeka.