Un equinoccio solar es un momento en el tiempo en el que el Sol cruza el ecuador de la Tierra , es decir, aparece directamente encima del ecuador, en lugar de al norte o al sur del ecuador. En el día del equinoccio, el Sol parece salir "hacia el este" y ponerse "hacia el oeste". Esto ocurre dos veces al año, alrededor del 20 de marzo y el 23 de septiembre . [a]
Más precisamente, un equinoccio se define tradicionalmente como el momento en que el plano del ecuador de la Tierra pasa por el centro geométrico del disco solar . [7] [8] De manera equivalente, este es el momento en que el eje de rotación de la Tierra es directamente perpendicular a la línea Sol-Tierra, sin inclinarse ni hacia ni alejándose del Sol. En los tiempos modernos [ ¿cuándo? ] , dado que la Luna (y en menor medida los planetas) hace que la órbita de la Tierra varíe ligeramente de una elipse perfecta , el equinoccio se define oficialmente por la longitud de la eclíptica más regular del Sol y no por su declinación . Actualmente se definen los instantes de los equinoccios cuando la longitud geocéntrica aparente del Sol es 0° y 180°. [9]
La palabra deriva del latín aequinoctium , de aequus (igual) y nox (noche). En el día del equinoccio, el día y la noche tienen aproximadamente la misma duración en todo el planeta. Sin embargo, no son exactamente iguales debido al tamaño angular del Sol, la refracción atmosférica y la duración rápidamente cambiante del día que ocurre en la mayoría de las latitudes alrededor de los equinoccios. Mucho antes de concebir esta igualdad, las culturas ecuatoriales primitivas anotaron el día en que el Sol sale por el este y se pone por el oeste , y de hecho esto sucede en el día más cercano al evento astronómicamente definido. En consecuencia, según un reloj de sol correctamente construido y alineado , la duración del día es de 12 horas.
En el hemisferio norte , el equinoccio de marzo se llama equinoccio de primavera o equinoccio de primavera, mientras que el equinoccio de septiembre se llama equinoccio de otoño o de otoño. En el hemisferio sur ocurre lo contrario. Durante el año se alternan los equinoccios con los solsticios . Los años bisiestos y otros factores hacen que las fechas de ambos eventos varíen ligeramente. [10]
Los nombres de hemisferio neutral son equinoccio hacia el norte para el equinoccio de marzo , lo que indica que en ese momento la declinación solar cruza el ecuador celeste en dirección norte, y equinoccio hacia el sur para el equinoccio de septiembre , lo que indica que en ese momento la declinación solar cruza el ecuador celeste ecuador en dirección sur.
Al observar sistemáticamente el amanecer , la gente descubrió que ocurre entre dos lugares extremos en el horizonte y finalmente notaron el punto medio entre los dos. Posteriormente se comprendió que esto sucede en un día en el que la duración del día y la noche son prácticamente iguales y la palabra "equinoccio" proviene del latín aequus , que significa "igual", y nox , que significa "noche".
En el hemisferio norte, el equinoccio de primavera (marzo) marca convencionalmente el comienzo de la primavera en la mayoría de las culturas y se considera el inicio del Año Nuevo en el calendario asirio , hindú y persa o iraní , [b] mientras que el equinoccio de otoño (Septiembre) marca el comienzo del otoño. [11] Los calendarios griegos antiguos también tenían el comienzo del año en el equinoccio de otoño o de primavera y algunos en los solsticios. El mecanismo de Antikythera predice los equinoccios y solsticios. [12]
Los equinoccios son los únicos momentos en que el terminador solar (el "borde" entre la noche y el día) es perpendicular al ecuador. Como resultado, los hemisferios norte y sur están igualmente iluminados.
Por la misma razón, este es también el momento en que el Sol sale para un observador por uno de los polos de rotación de la Tierra y se pone por el otro. Durante un breve período que dura aproximadamente cuatro días, tanto el polo norte como el sur están a la luz del día. [c] Por ejemplo, en 2021 la salida del sol en el Polo Norte es el 18 de marzo a las 07:09 UTC, y la puesta del sol en el Polo Sur es el 22 de marzo a las 13:08 UTC. También en 2021, el amanecer en el Polo Sur es el 20 de septiembre a las 16:08 UTC y el atardecer en el Polo Norte es el 24 de septiembre a las 22:30 UTC. [13] [14]
En otras palabras, los equinoccios son los únicos momentos en que el punto subsolar está en el ecuador, lo que significa que el Sol está exactamente encima en un punto de la línea ecuatorial. El punto subsolar cruza el ecuador moviéndose hacia el norte en el equinoccio de marzo y hacia el sur en el equinoccio de septiembre.
Cuando Julio César estableció el calendario juliano en el año 45 a. C., fijó el 25 de marzo como fecha del equinoccio de primavera; [15] este ya era el día inicial del año en los calendarios persa e indio. Debido a que el año juliano es más largo que el año tropical en aproximadamente 11,3 minutos en promedio (o 1 día en 128 años), el calendario "se desvió" con respecto a los dos equinoccios, de modo que en el año 300 d.C. el equinoccio de primavera ocurrió aproximadamente el 21 de marzo. , y en la década de 1580 d.C. había retrocedido hasta el 11 de marzo. [dieciséis]
Esta deriva indujo al Papa Gregorio XIII a establecer el calendario gregoriano moderno . El Papa quería seguir conforme a los edictos del Concilio de Nicea del año 325 d.C. relativos a la fecha de Pascua , lo que significa que quería trasladar el equinoccio de primavera a la fecha en la que caía en ese momento (el 21 de marzo es el día asignado en la tabla de Pascua del calendario juliano), y mantenerla alrededor de esa fecha en el futuro, lo que logró reduciendo el número de años bisiestos de 100 a 97 cada 400 años. Sin embargo, permaneció una pequeña variación residual en la fecha y hora del equinoccio de primavera de aproximadamente ±27 horas desde su posición media, prácticamente todo porque la distribución de los días bisiestos centuriales de 24 horas provoca grandes saltos (ver solsticio de salto del calendario gregoriano ).
Las fechas de los equinoccios cambian progresivamente durante el ciclo de los años bisiestos, debido a que el año del calendario gregoriano no es proporcional al período de revolución de la Tierra alrededor del Sol. Sólo después de un ciclo completo de años bisiestos gregorianos de 400 años las estaciones comienzan aproximadamente al mismo tiempo. En el siglo XXI, el equinoccio de marzo más temprano será el 19 de marzo de 2096, mientras que el último será el 21 de marzo de 2003. El equinoccio de septiembre más temprano será el 21 de septiembre de 2096, mientras que el último será el 23 de septiembre de 2003 ( Tiempo Universal ). [10]
En la fecha del equinoccio, el centro del Sol pasa aproximadamente la misma cantidad de tiempo por encima y por debajo del horizonte en todos los lugares de la Tierra, por lo que la noche y el día [d] tienen aproximadamente la misma duración. El amanecer y el atardecer se pueden definir de varias maneras, pero una definición muy extendida es el momento en que la parte superior del Sol está al nivel del horizonte. [26] Con esta definición, el día es más largo que la noche en los equinoccios: [7]
En las tablas de salida y puesta del sol, se supone que la refracción atmosférica es de 34 minutos de arco y que el semidiámetro ( radio aparente ) del Sol es de 16 minutos de arco . (El radio aparente varía ligeramente según la época del año, ligeramente mayor en el perihelio en enero que en el afelio en julio , pero la diferencia es comparativamente pequeña). Su combinación significa que cuando el extremo superior del Sol está en el horizonte visible, su centro Está a 50 minutos de arco por debajo del horizonte geométrico, que es la intersección con la esfera celeste de un plano horizontal a través del ojo del observador. [27]
Estos efectos hacen que el día sea unos 14 minutos más largo que la noche en el ecuador y aún más hacia los polos. La igualdad real del día y la noche sólo ocurre en lugares lo suficientemente alejados del ecuador como para tener una diferencia estacional en la duración del día de al menos 7 minutos, [28] que en realidad ocurre unos días hacia el lado invernal de cada equinoccio.
Las horas de puesta y salida del sol varían según la ubicación del observador ( longitud y latitud ), por lo que las fechas en las que el día y la noche son iguales también dependen de la ubicación del observador.
Una tercera corrección para la observación visual de un amanecer (o atardecer) es el ángulo entre el horizonte aparente visto por un observador y el horizonte geométrico (o sensible). Esto se conoce como inclinación del horizonte y varía desde 3 minutos de arco para un espectador que se encuentra en la orilla del mar hasta 160 minutos de arco para un montañero en el Everest. [29] El efecto de una caída mayor en objetos más altos (que alcanza más de 2½° de arco en el Everest) explica el fenómeno de la nieve en el pico de una montaña que se vuelve dorada a la luz del sol mucho antes de que se iluminen las laderas inferiores.
La fecha en la que el día y la noche son exactamente iguales se conoce como equilux ; El neologismo , que se cree fue acuñado en la década de 1980, logró un reconocimiento más amplio en el siglo XXI. [e] En las mediciones más precisas, un verdadero equilux es raro, porque la duración del día y la noche cambian más rápidamente que en cualquier otra época del año alrededor de los equinoccios. En las latitudes medias, la luz del día aumenta o disminuye aproximadamente tres minutos por día en los equinoccios y, por lo tanto, los días y las noches adyacentes solo llegan con un minuto de diferencia entre sí. La fecha de la máxima aproximación del equilux varía ligeramente según la latitud; en las latitudes medias, ocurre unos días antes del equinoccio de primavera y después del equinoccio de otoño en cada hemisferio respectivo.
En el semestre centrado en el solsticio de junio, el Sol sale al norte del este y se pone al norte del oeste, lo que significa días más largos con noches más cortas para el hemisferio norte y días más cortos con noches más largas para el hemisferio sur. En el semestre centrado en el solsticio de diciembre, el Sol sale al sur del este y se pone al sur del oeste y la duración del día y la noche se invierte.
También en el día de un equinoccio, el Sol sale en todas partes de la Tierra (excepto en los polos) alrededor de las 06:00 y se pone alrededor de las 18:00 (hora solar local). Estos tiempos no son exactos por varias razones:
Algunas de las afirmaciones anteriores se pueden aclarar más imaginando el arco diurno (es decir, la trayectoria a lo largo de la cual el Sol parece moverse a través del cielo). Las imágenes muestran esto para cada hora del día del equinoccio. Además, algunos soles 'fantasmas' también se indican debajo del horizonte, hasta 18° por debajo de él; el Sol en esas zonas todavía provoca el crepúsculo . Las representaciones que se presentan a continuación se pueden utilizar tanto para el hemisferio norte como para el hemisferio sur. Se entiende que el observador está sentado cerca del árbol en la isla representada en medio del océano; las flechas verdes dan direcciones cardinales.
Se representan los siguientes casos especiales:
El equinoccio de marzo ocurre aproximadamente cuando el Sol parece cruzar el ecuador celeste hacia el norte. En el hemisferio norte, el término punto vernal se utiliza para el momento en que ocurre este suceso y para la dirección precisa en el espacio donde existe el Sol en ese momento. Este punto es el origen de algunos sistemas de coordenadas celestes , que suelen estar arraigados a una época astronómica ya que ésta varía gradualmente ( precesos ) a lo largo del tiempo:
La definición moderna de equinoccio es el instante en el que la longitud eclíptica geocéntrica aparente del Sol es 0° ( equinoccio hacia el norte ) o 180° ( equinoccio hacia el sur ). [34] [35] [36] Tenga en cuenta que en ese momento, su latitud no será exactamente cero, ya que la Tierra no está exactamente en el plano de la eclíptica. Su declinación tampoco será exactamente cero, por lo que la definición científica es ligeramente diferente a la tradicional. La eclíptica media está definida por el baricentro de la Tierra y la Luna combinados, para minimizar el hecho de que la inclinación orbital de la Luna hace que la Tierra se desplace ligeramente por encima y por debajo de la eclíptica. [38] Ver el diagrama adyacente.
Debido a la precesión del eje de la Tierra , la posición del punto vernal en la esfera celeste cambia con el tiempo y los sistemas de coordenadas ecuatoriales y de la eclíptica cambian en consecuencia. Así, al especificar las coordenadas celestes de un objeto, hay que especificar en qué momento se toman el punto primaveral y el ecuador celeste. Ese tiempo de referencia puede ser un tiempo convencional (como J2000 ) o un punto arbitrario en el tiempo, como en el caso del equinoccio de fecha . [39]
La culminación superior del punto vernal se considera para el observador el comienzo del día sidéreo . El ángulo horario del punto vernal es, por definición, el tiempo sideral del observador .
Utilizando los límites oficiales actuales de las constelaciones de la IAU , y teniendo en cuenta la velocidad de precesión variable y la rotación del ecuador celeste, los equinoccios se desplazan a través de las constelaciones de la siguiente manera [40] (expresados en numeración de años astronómicos cuando el año 0 = 1 a.C., − 1 = 2 aC, etc.):
Durante los equinoccios se han observado auroras conjugadas de imagen especular . [41]
Los equinoccios a veces se consideran el comienzo de la primavera y el otoño. En la fecha de los equinoccios se celebran varias fiestas tradicionales de la cosecha .
La arquitectura religiosa suele estar determinada por el equinoccio; el equinoccio de Angkor Wat durante el cual el sol sale en perfecta alineación sobre Angkor Wat en Camboya es un ejemplo de ello. [42]
Las iglesias católicas , desde las recomendaciones de Carlos Borromeo , han elegido a menudo el equinoccio como punto de referencia para la orientación de las iglesias . [43]
Un efecto de los períodos equinocciales es la interrupción temporal de los satélites de comunicaciones . Para todos los satélites geoestacionarios , hay algunos días alrededor del equinoccio en los que el Sol se sitúa directamente detrás del satélite con respecto a la Tierra (es decir, dentro del ancho del haz de la antena de la estación terrestre) durante un breve período cada día. El inmenso poder del Sol y su amplio espectro de radiación sobrecargan los circuitos de recepción de la estación terrestre con ruido y, dependiendo del tamaño de la antena y otros factores, interrumpen o degradan temporalmente el circuito. La duración de esos efectos varía, pero puede variar desde unos pocos minutos hasta una hora. (Para una banda de frecuencia determinada, una antena más grande tiene un ancho de haz más estrecho y, por lo tanto, experimenta ventanas de "interrupción del sol" de menor duración) .
Los satélites en órbita geoestacionaria también experimentan dificultades para mantener la energía durante el equinoccio porque tienen que viajar a través de la sombra de la Tierra y depender únicamente de la energía de la batería. Por lo general, un satélite viaja al norte o al sur de la sombra de la Tierra porque en otros momentos el eje de la Tierra no es directamente perpendicular a una línea que une la Tierra con el Sol. Durante el equinoccio, dado que los satélites geoestacionarios están situados sobre el ecuador, están a la sombra de la Tierra durante el mayor tiempo del año. [45]
Los equinoccios se definen en cualquier planeta con un eje de rotación inclinado. Un ejemplo dramático es Saturno, donde el equinoccio coloca su sistema de anillos de canto frente al Sol. Como resultado, son visibles sólo como una línea delgada cuando se ven desde la Tierra. Cuando se ven desde arriba (una vista vista durante un equinoccio por primera vez desde la sonda espacial Cassini en 2009), reciben muy poca luz solar ; de hecho, reciben más brillo planetario que luz del Sol. [46] Este fenómeno ocurre una vez cada 14,7 años en promedio y puede durar algunas semanas antes y después del equinoccio exacto. El equinoccio más reciente de Saturno fue el 11 de agosto de 2009, y el próximo tendrá lugar el 6 de mayo de 2025. [47]
Los equinoccios más recientes de Marte fueron el 24 de febrero de 2022 (otoño del norte) y el 26 de diciembre de 2022 (primavera del norte). [48]
En el día del equinoccio, el centro geométrico del disco solar cruza el ecuador y este punto permanece sobre el horizonte durante 12 horas en cualquier lugar de la Tierra.
Sin embargo, el Sol no es simplemente un punto geométrico.
La salida del sol se define como el instante en que el borde anterior del disco solar se hace visible en el horizonte, mientras que la puesta del sol es el instante en que el borde posterior del disco desaparece debajo del horizonte.
Estos son los momentos de la primera y última luz solar directa.
En estos momentos el centro del disco está por debajo del horizonte.
Además, la refracción atmosférica hace que el disco solar parezca más alto en el cielo de lo que estaría si la Tierra no tuviera atmósfera.
Así, por la mañana el borde superior del disco es visible durante varios minutos antes de que el borde geométrico del disco alcance el horizonte.
De manera similar, por la noche, el borde superior del disco desaparece varios minutos después de que el disco geométrico haya pasado por debajo del horizonte.
Las horas de salida y puesta del sol en los almanaques se calculan para la refracción atmosférica normal de 34 minutos de arco y un
semidiámetro
de 16 minutos de arco para el disco.
Por lo tanto, en el tiempo tabulado, el centro geométrico del Sol está en realidad a 50 minutos de arco por debajo de un horizonte regular y sin obstáculos para un observador en la superficie de la Tierra en una región nivelada.
