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O Solstício ocorre duas vezes por ano (cerca de 21 de junho e 22 de dezembro), quando o Sol atinge a excursão mais ao norte ou ao sul em relação ao equador celestial na esfera celestial . As estações do ano estão diretamente ligadas aos solstícios e aos equinócios .

O termo solstício também pode ser usado em um sentido mais amplo, como o dia em que isso ocorre. O dia do solstício tem a maior parte do sol do ano ( solstício de verão ) ou a menor luz solar do ano ( solstício de inverno ) para qualquer outro lugar que não o equador. Termos alternativos, sem ambigüidade quanto ao contexto do hemisfério, são solstício de junho e solstício de dezembro , referente aos meses de ano em que ocorrem.

Nas latitudes fora dos trópicos , o solstício de verão marca o dia em que o sol aparece mais alto no céu. Dentro dos trópicos, o sol aparece diretamente sobre a cabeça (chamado ponto subsolar ) de dias a meses antes do solstício e novamente após o solstício, o que significa que o ponto subsolar ocorre duas vezes por ano.

A palavra solstício é derivada do sol latino (sol) e da irmã (para ficar parado), porque nos solstícios, o Sol permanece imóvel em declinação ; isto é, o movimento sazonal do caminho do Sol (visto da Terra ) pára antes de reverter a direção.

Definições e quadros de referência 

Para um observador no Pólo Norte , o Sol atinge a posição mais alta no céu uma vez por ano em junho. O dia em que isso ocorre é chamado de dia de solstício de junho. Da mesma forma, para um observador no Pólo Sul , o Sol atinge a posição mais alta no dia do solsticio de dezembro. Quando é o solstício de verão em um pólo, é o solstício de inverno do outro. O movimento do oeste do Sol nunca cessa quando a Terra está continuamente em rotação. No entanto, o movimento do Sol na declinação pára no momento do solstício. Nesse sentido, o solstício significa “sol-permanente”.

Esta palavra científica moderna desce de uma palavra científica latina em uso na recente República romana do século I aC: solsticio . Plínio usa várias vezes em sua História Naturalcom um significado semelhante que tem hoje. Contém dois morfemas de língua latina, sol , “sol”, e -sticio , “paragem”. ^[2] Os romanos usaram “permanente” para se referir a um componente da velocidade relativa do Sol como é observado no céu. A velocidade relativa é o movimento de um objeto do ponto de vista de um observador em um quadro de referência. De uma posição fixa no chão, o Sol parece orbitar em torno da Terra. ^[3]

Para um observador em uma estrutura de referência inercial , planeta Terra é visto para girar sobre um eixo e girar em torno do Sol em um caminho elíptico com o Sol em um foco . O eixo da Terra está inclinado em relação ao plano da órbita da Terra e este eixo mantém uma posição que muda pouco em relação ao fundo das estrelas . Um observador na Terra, portanto, vê um caminho solar que é o resultado de rotação e revolução.

O componente do movimento do Sol visto por um observador terrestre causado pela revolução do eixo inclinado – que, mantendo o mesmo ângulo no espaço, está orientado para ou para longe do Sol – é um incremento diário observado (e deslocamento lateral) do elevação do Sol ao meio-dia por aproximadamente seis meses e observou diminuição diária nos restantes seis meses. Na elevação máxima ou mínima, o movimento anual relativo do Sol perpendicular ao horizonte pára e reverte a direção.

Fora dos trópicos, a elevação máxima ocorre no solstício de verão e o mínimo no solstício de inverno. O caminho do Sol, ou eclíptico , varre o norte e o sul entre os hemisférios do norte e do sul. Os dias são mais longos em torno do solstício de verão e mais curto em torno do solstício de inverno. Quando o caminho do Sol cruza o equador , o comprimento das noites nas latitudes + L ° e -L ° é de igual comprimento. Isso é conhecido como um equinócio . Existem dois solstícios e dois equinócios em um ano tropical. ^[5]

Relacionamento com estações 

As estações ocorrem porque o eixo de rotação da Terra não é perpendicular ao seu plano orbital (o ” plano da eclíptica “), mas atualmente faz um ângulo de cerca de 23,44 ° (chamado ” obliquidade da eclíptica “), e porque o eixo mantém sua orientação em relação a uma estrutura de referência inercial . Como conseqüência, durante metade do ano, o Hemisfério Norte está inclinado para o Sol, enquanto durante o outro semestre o Hemisfério Sul tem essa distinção. Os dois momentos em que a inclinação do eixo de rotação da Terra tem o máximo de efeito são os solstícios.

No solsticio de junho, o ponto subsolar está mais ao norte do que em qualquer outro momento: a 23,44 ° de latitude norte, conhecido como o Trópico do Câncer . Da mesma forma, no solsticio de dezembro, o ponto subsolar está mais ao sul do que em qualquer outro momento: a 23,44 ° de latitude sul, conhecido como o Trópico de Capricórnio . O ponto subsolar cruzará cada latitude entre estes dois extremos exatamente duas vezes por ano.

Também durante o solstício de junho, lugares no Círculo Ártico (66.56 ° norte da latitude norte) verão o Sol no horizonte durante a meia-noite, e todos os lugares a norte deste verão verão o horizonte acima do horizonte por 24 horas. Esse é o sol da meia-noite ou o sol de verão ou o dia polar. Por outro lado, lugares no Círculo Antártico (66.56 ° sul da latitude) verão o Sol no horizonte durante o meio dia, e todos os lugares ao sul não verão o horizonte acima do Sol a qualquer hora do dia. Essa é a noite polar . Durante o solstício de dezembro, os efeitos em ambos os hemisférios são exatamente o contrário. Isso também permite o gelo do mar polar para aumentar o seu crescimento anual e extensão temporária em um nível maior devido à falta de luz solar direta.

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  Iluminação da Terra pelo sol no solstício do norte .

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  Iluminação da Terra pelo sol no sul do solstício .

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  Diagrama das estações da Terra visto do norte. Extremo direito: solstício do sul

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  Diagrama das estações da Terra visto do sul. Extremo esquerdo: solstício do norte

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  Duas imagens que mostram a quantidade de luz solar refletida nos solstícios de verão do sul e norte, respectivamente (watts / m²).

Aspectos culturais 

Nomes e conceitos do antigo grego

O conceito dos solstícios foi incorporado na navegação celestial antiga grega . Assim que descobriram que a Terra é esférica ^[6], eles conceberam o conceito da esfera celestial , ^[7]uma superfície esférica imaginária que gira com os corpos celestes ( ouranioi ) fixados nele (o moderno não gira, mas o estrelas nele). Enquanto não forem feitas suposições sobre as distâncias desses corpos da Terra ou entre si, a esfera pode ser aceita como real e, de fato, ainda está em uso.

As estrelas movem-se através da superfície interna da esfera celestial ao longo das circunferências dos círculos em planos paralelos ^[8] perpendiculares ao eixo da Terra estendida indefinidamente nos céus e cruzando a esfera celestial em um pó celestial. ^[9] O Sol e os planetas não se movem nesses caminhos paralelos, mas ao longo de outro círculo, a eclíptica, cujo plano está em ângulo, a obliquidade da eclíptica , ao eixo, trazendo o Sol e os planetas através dos caminhos e entre as estrelas. *

Cleomedes afirma: ^[10]

A banda do zodíaco ( zōdiakos kuklos , “círculo zodiacal”) está em ângulo oblíquo ( loksos ) porque está posicionada entre os círculos tropicais e o círculo equinoccial que toca cada um dos círculos tropicais em um ponto … Este zodíaco tem uma determinável largura (ajustada em 8 ° hoje) … é por isso que é descrito por três círculos: o central é chamado de “heliacal” ( hēliakos , “do sol”).

O termo circulo helicoidal é usado para a eclíptica, que está no centro do círculo zodiacal, concebido como uma banda, incluindo as constelações notáveis ​​nomeadas em temas míticos. Outros autores usam Zodiac para significar eclíptica, que aparece em primeiro lugar em um brilho de autor desconhecido em uma passagem de Cleomedes, onde ele está explicando que a Lua também está no círculo zodiacal e periodicamente cruza o caminho do Sol. Como alguns desses cruzamentos representam eclipses da Lua, o caminho do Sol é dado como um sinônimo, o ekleiptikos (kuklos) da ekleipsis , “eclipse”.

Nomes ingleses 

Os dois solstícios podem ser distinguidos por diferentes pares de nomes, dependendo da característica em que se quer estressar.

• O solstício de verão eo solstício de inverno são os nomes mais comuns, referindo-se às estações com as quais estão associadas. No entanto, estes podem ser ambíguos, uma vez que overão do hemisfério norte é oinverno do hemisfério sul e vice-versa. Osnomes latino-americanos do solstício estival (verão) e do solstício hibernal (inverno) às vezes são usados ​​para o mesmo efeito ^{[11], assim} como o verão e o meio – inverno .
• O solstício de junho e o solstício de dezembro referem-se aos meses de ano em que ocorrem, ^[12] sem ambigüidade quanto a qual hemisfério é o contexto. Eles ainda não são universais, no entanto, como nem todas as culturas usam um calendário solar, onde os solstícios ocorrem todos os anos no mesmo mês (como não o fazem no calendário islâmico e no calendário hebraico , por exemplo).
• O solstício do norte e o solstício do sul indicam o hemisfério da localização do Sol. ^[13] O solstício do norte é em junho, quando o Sol está diretamente sobre o Trópico do Câncer no Hemisfério Norte , e o solstício do sul é em dezembro, quando o Sol está diretamente sobre o Trópico de Capricórnio no Hemisfério Sul . ^[14] Estes termos podem ser usados ​​inequivocamente para outros planetas.
• Primeiro ponto de Câncer e primeiro ponto de Capricórnio referem-se aos signos astrológicos que o sol está entrando. ^[15] Devido à precessão dos equinócios , no entanto, as constelações onde os solstícios estão atualmente localizados são Touro e Sagitário , respectivamente.

Termos do Solstício no Leste da Ásia 

Os calendários tradicionais da Ásia Oriental dividem um ano em 24 termos solares (節氣). Xiàzhì ( pīnyīn ) ou Geshi ( rōmaji ) ( chinês e japonês : 夏至; coreano : 하지 (Haji) ; vietnamita: Hạ chí , literalmente: ” extremo do verão “) é o 10º termo solar e marca o solstício de verão . Começa quando o Sol atinge a longitude celestede 90 ° (em torno de 21 de junho) e termina quando o Sol atinge a longitude de 105 ° (em torno de 7 de julho). Xiàzhì refere-se mais frequentemente ao dia em que o Sol está exatamente na longitude celestial de 90 °.

Dōngzhì ( pīnyīn ) ou Tōji ( rōmaji ) ( chinês e japonês : 冬至; coreano : 동지 (Dongji) ; vietnamita : Đông chí ; literalmente: ” extremo do inverno “) é o 22º termo solar e marca o solstício de inverno . Começa quando o Sol atinge a longitude celeste de 270 ° (em torno de 22 de dezembro) e termina quando o Sol atinge a longitude de 285 ° (em torno de 5 de janeiro). Dōngzhì refere-se mais frequentemente em particular ao dia em que o Sol está exatamente na longitude celeste de 270 °.

Os solstícios (assim como os equinócios ) marcam o meio das estações nos calendários do Leste Asiático. Aqui, o caracter chinês 至 significa “extremo”, então os termos dos solstícios significam diretamente as cúpulas do verão e do inverno.

Celebrações do solstício

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O termo solstício também pode ser usado em um sentido mais amplo, como a data (dia) que tal passagem acontece. Os solstícios, juntamente com os equinócios, estão conectados com as estações. Em algumas línguas, eles são considerados para iniciar ou separar as estações; Em outros, eles são considerados pontos centrais (na Inglaterra , no Hemisfério Norte, por exemplo, o período em torno do solstício do norte é conhecido como verão e o Dia de Midsummer é 24 de junho, cerca de três dias após o solstício). Da mesma forma, 25 de dezembro é o início da celebração do Natal, e é o dia em que o Sol começa a retornar ao Hemisfério Norte.

Muitas culturas celebram várias combinações dos solstícios de inverno e verão, os equinócios e os pontos médios entre eles, levando a vários feriados decorrentes desses eventos. Para o solstício do sul, o Natal é o feriado mais popular que surgiu. Além disso, Yalda , Saturnalia , Karachun , Hanukkah , Kwanzaa e Yule (ver solstício de inverno para mais) também são comemorados por esse tempo. Para o solstício do norte, as culturas cristãs celebram a festa de São João de 23 a 24 de junho (ver St. John’s Eve , Ivan Kupala Day , Midsummer), enquanto Neopagansobserve Midsummer, também conhecido como Litha. Para o equinócio vernal (primavera), são celebrados vários festivais de primavera, como o Persa Nowruz , a observância no judaísmo da Páscoa e na maioria das igrejas cristãs da Páscoa . O equinócio outonal também deu origem a vários feriados, como o feriado judeu de Sukkot . Nos pontos médios entre esses quatro eventos solares, são celebrados dias cruzados .

Na ponta sul da América do Sul , o povo mapuche celebra We Tripantu (o Ano Novo) alguns dias depois do solstício do norte, no dia 24 de junho. Mais a norte, o povo Atacamaantigamente celebrou esta data com um festival de ruído, para chamar o Sol costas. Mais a leste, o povo Aymara celebra seu Ano Novo em 21 de junho. Uma celebração ocorre no nascer do sol, quando o sol brilha diretamente através do Portão do Sol em Tiwanaku . Outras feiras do Ano Novo Aymara ocorrem em toda a Bolívia , inclusive no local de El Fuerte de Samaipata .

Em muitas culturas, os solstícios e equinócios tradicionalmente determinam o ponto médio das estações, o que pode ser visto nas celebrações denominadas midsummer e midwinter. Nessa veia, os japoneses celebram o início de cada temporada com uma ocorrência conhecida como Setsubun . O resfriamento cumulativo e o aquecimento que resultam da inclinação do planeta se tornam mais pronunciados após os solstícios, levando ao costume mais recente de usá-los para marcar o início do verão e inverno na maioria dos países da Europa Central e do Norte , bem como em Canadá , Estados Unidos e Nova Zelândia .

No calendário hindu , dois solstícios siderais são chamados de Makara Sankranti, que marca o início de Uttarayana e Karka Sankranti, que marca o início de Dakshinayana . O primeiro ocorre por volta de 14 de janeiro de cada ano, enquanto o último ocorre em torno de 14 de julho de cada ano. Isso marca o movimento do Sol ao longo de um zodíaco fixo (a precessão é ignorada) em Makara, o signo zodiacal que corresponde ao Capricórnio e em Karkat, o signo zodiacal que corresponde ao Câncer , respectivamente.

A Estação Sul-Poleira de Amundsen-Scott comemora todos os anos, em 21 de junho, uma festa no meio do inverno, para comemorar que o Sol está no ponto mais baixo e que volta. ^[16]

O Fremont Solstice Parade acontece todos os solstícios de verão em Fremont, Seattle, Washington, nos Estados Unidos .

Determinação do solstício 

Ao contrário do equinócio, o tempo do solstício não é fácil de determinar. As mudanças na declinação solar se tornam menores à medida que o sol se aproxima da declinação máxima / mínima. Os dias antes e depois do solstício, a velocidade de declinação é inferior a 30 segundos de arco por dia o que é menos do que ¹ / ₆₀ do tamanho angular do sol, ou o equivalente a apenas 2 segundos de ascensão direita . 

Esta diferença dificilmente é detectável com dispositivos baseados em visualização indireta como sextante equipado com um vernier e impossível com ferramentas mais tradicionais como um gnomon ^[17] ou um astrolábio . Também é difícil detectar as alterações no azimute nascer do sol / pôr-do-sol devido à refração atmosférica ^[18] mudanças. Essas questões de precisão tornam impossível determinar o dia do solstício com base em observações realizadas dentro dos 3 (ou mesmo 5) dias que cercam o solstício sem o uso de ferramentas mais complexas.

As contas não sobrevivem, mas os astrônomos gregos devem ter usado um método de aproximação baseado na interpolação, que ainda é usado por alguns amadores. Este método consiste em registrar o ângulo de declinação ao meio dia durante alguns dias antes e depois do solstício, tentando encontrar dois dias separados com a mesma declinação. Quando esses dois dias são encontrados, o tempo intermediário entre os dois medos é estimado no tempo do solstício. Um intervalo de 45 dias foi postulado como o melhor para atingir uma precisão de até quatro dias, na determinação do solstício. ^[19] Em 2012, a revista DIO encontrou essa precisão de uma ou duas horas com erros equilibrados pode ser alcançada observando as altitudes iguais do sol sobre S = vinte graus (ou d = cerca de 20 dias) antes e depois do solstício de verão porque a média das duas vezes será precoce por q minutos de arco onde q é (πe cosA) / 3 vezes o quadrado de S em graus (e = excentricidade da órbita terrestre, A = periélio terrestre ou apogeu do sol) e o ruído no resultado será de cerca de 41 horas dividido por d se o A nitidez do olho é tomada como um minuto de arco.

Os almanaques astronômicos definem os solstícios como os momentos em que o sol passa pelo colesterol solsticial , ou seja, os tempos em que a longitude geocêntrica aparente do sol é igual a 90 ° (solstício de verão) ou 270 ° (solstício de inverno). ^[20]

Nas constelações 

Usando os atuais limites oficiais da conspiração da AIU – e levando em consideração a velocidade de precessão variável e a rotação da eclíptica – os solstícios se deslocam pelas constelações da seguinte maneira ^[21] (expresso na numeração do ano astronômico em que o ano 0 = 1 aC, – 1 = 2 aC, etc.):

• O solstício do norte passou de Leo para o câncer no ano -1458, passou a Gemini no ano -10, passou para Taurus em dezembro de 1989 e espera-se que ele passe para Aries no ano 4609.
• O solstício do sul passou de Capricornus em Sagitário no ano -130, deverá passar para Ophiuchus no ano 2269, e deverá passar para Scorpius no ano 3597.

Solstigos em outros planetas 

Devido à órbita de 687 dias de Marte ao redor do Sol (quase o dobro da Terra), o planeta experimenta solstícios de verão e inverno em aproximadamente 23 meses de intervalo. ^[22]