Un equinoccio solar es un momento en el tiempo en el que el Sol cruza el ecuador de la Tierra , es decir, aparece directamente sobre el ecuador, en lugar de al norte o al sur del ecuador. El día del equinoccio, el Sol parece salir "por el este" y ponerse "por 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 el que el plano del ecuador de la Tierra pasa por el centro geométrico del disco del Sol . [7] [8] Equivalentemente, este es el momento en el 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 eclíptica más regular del Sol en lugar de por su declinación . Los instantes de los equinoccios se definen actualmente como cuando la longitud geocéntrica aparente del Sol es 0° y 180°. [9]
La palabra se deriva del latín aequinoctium , de aequus (igual) y nox (noche). En el día de un equinoccio, el día y la noche tienen una duración aproximadamente igual en todo el planeta. Contrariamente a la creencia popular, [10] [11] no son exactamente iguales debido al tamaño angular del Sol, la refracción atmosférica y la duración rápidamente cambiante de la longitud del día que ocurre en la mayoría de las latitudes alrededor de los equinoccios. Mucho antes de concebir esta igualdad, las culturas ecuatoriales notaban el día en que el Sol sale por el este y se pone por el oeste , y de hecho esto sucede el día más cercano al evento definido astronómicamente. Como 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 denomina equinoccio de primavera, mientras que el de septiembre se denomina equinoccio de otoño. En el hemisferio sur , ocurre lo contrario: durante el año, los equinoccios se alternan con los solsticios . Los años bisiestos y otros factores hacen que las fechas de ambos eventos varíen ligeramente. [12]
Los nombres neutrales en cuanto al hemisferio son equinoccio hacia el norte para el equinoccio de marzo , lo que indica que en ese momento la declinación solar está cruzando 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 está cruzando el ecuador celeste en dirección sur.
La duración del día aumenta más rápidamente en el equinoccio de primavera y disminuye más rápidamente en el equinoccio de otoño.
Observando sistemáticamente la salida del sol , se descubrió que ésta se produce entre dos puntos extremos del horizonte y, finalmente, se observó el punto medio entre ambos. Más tarde se descubrió que esto ocurre en un día en 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 comienzo 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. [13] Los calendarios griegos antiguos también tenían el comienzo del año en el equinoccio de otoño o primavera y algunos en los solsticios. El mecanismo de Antikythera predice los equinoccios y solsticios. [14]
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 el que el Sol sale para un observador en uno de los polos de rotación de la Tierra y se pone en el otro. Durante un breve período que dura aproximadamente cuatro días, tanto el Polo Norte como el Polo Sur son de día. [c] Por ejemplo, en 2021, el amanecer en el Polo Norte es el 18 de marzo a las 07:09 UTC y el atardecer 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. [15] [16]
En otras palabras, los equinoccios son los únicos momentos en que el punto subsolar se encuentra sobre el ecuador, lo que significa que el Sol se encuentra exactamente sobre 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; [17] este ya era el día de inicio del año en los calendarios persa e indio. Debido a que el año juliano es más largo que el año trópico en aproximadamente 11,3 minutos en promedio (o 1 día en 128 años), el calendario "se desplazó" 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 al 11 de marzo. [18]
Esta tendencia indujo al papa Gregorio XIII a establecer el calendario gregoriano moderno . El papa quería seguir cumpliendo los edictos del Concilio de Nicea en el año 325 d. C. sobre la fecha de Pascua , lo que significa que quería mover el equinoccio de primavera a la fecha en que cayera en ese momento (el 21 de marzo es el día asignado a él en la tabla de Pascua del calendario juliano), y mantenerlo 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, quedó una pequeña variación residual en la fecha y hora del equinoccio de primavera de aproximadamente ±27 horas desde su posición media, prácticamente todo debido a que la distribución de días bisiestos centenarios de 24 horas causa grandes saltos (ver solsticio bisiesto del calendario gregoriano ).
Las fechas de los equinoccios cambian progresivamente durante el ciclo de los años bisiestos, porque el año del calendario gregoriano no es proporcional al período de la revolución de la Tierra alrededor del Sol. Es sólo después de un ciclo completo de años bisiestos gregorianos de 400 años que 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 más tardío fue el 21 de marzo de 2003. El equinoccio de septiembre más temprano será el 21 de septiembre de 2096, mientras que el más tardío fue el 23 de septiembre de 2003 ( Tiempo Universal ). [12]
En la fecha del equinoccio, el centro del Sol pasa aproximadamente la misma cantidad de tiempo por encima y por debajo del horizonte en cada punto 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 generalizada es el momento en que el extremo superior del Sol está a nivel del horizonte. [28] 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 el semidiámetro ( radio aparente ) supuesto 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 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. [29]
Estos efectos hacen que el día sea unos 14 minutos más largo que la noche en el ecuador y más largo aún hacia los polos. La verdadera igualdad entre el día y la noche sólo se da en lugares lo suficientemente alejados del ecuador como para que haya una diferencia estacional en la duración del día de al menos 7 minutos [30] , que en realidad se produce unos días hacia el lado invernal de cada equinoccio. Un resultado de esto es que, en latitudes inferiores a ±2,0 grados, todos los días del año son más largos que las noches [31] .
Las horas del atardecer y del amanecer varían según la ubicación del observador ( longitud y latitud ), por lo que las fechas en 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 la inclinación del horizonte y varía de 3 minutos de arco para un observador parado en la orilla del mar a 160 minutos de arco para un alpinista en el Everest. [32] El efecto de una inclinación mayor en los objetos más altos (que alcanza más de 2½° de arco en el Everest) explica el fenómeno de la nieve en la cima de una montaña que se vuelve dorada a la luz del sol mucho antes de que las laderas inferiores se iluminen.
La fecha en la que el día y la noche son exactamente iguales se conoce como equilux ; el neologismo , que se cree que fue acuñado en la década de 1980, alcanzó un reconocimiento más amplio en el siglo XXI. [e] En las mediciones más precisas, un verdadero equilux es poco común, porque las longitudes del día y la noche cambian más rápidamente que en cualquier otro momento del año alrededor de los equinoccios. En las latitudes medias, la luz del día aumenta o disminuye unos tres minutos por día en los equinoccios, y por lo tanto los días y las noches adyacentes solo se alcanzan con un minuto de diferencia entre sí. La fecha de la aproximación más cercana 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. [37]
Se han observado auroras conjugadas en imagen especular durante los equinoccios. [38]
Los equinoccios se consideran a veces el comienzo de la primavera y el otoño. En la fecha de los equinoccios se celebran varios festivales tradicionales de la cosecha .
En países como Irán, Afganistán y Tayikistán, la gente celebra el Nowruz , que es el equinoccio de primavera en el hemisferio norte. Este día marca el año nuevo en el calendario solar hijri .
La arquitectura religiosa suele estar determinada por el equinoccio; el equinoccio de Angkor Wat, durante el cual el sol sale en una alineación perfecta sobre Angkor Wat en Camboya , es un ejemplo de ello. [39]
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 . [40]
Un efecto de los períodos equinocciales es la interrupción temporal de los satélites de comunicaciones . Para todos los satélites geoestacionarios , hay unos pocos días alrededor del equinoccio en los que el Sol se sitúa directamente detrás del satélite en relación con la Tierra (es decir, dentro del ancho del haz de la antena de la estación terrestre) durante un breve período cada día. La inmensa potencia 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 ir desde unos pocos minutos hasta una hora. (Para una banda de frecuencia dada, una antena más grande tiene un ancho de haz más estrecho y, por lo tanto, experimenta ventanas de "interrupción solar" de menor duración.) [41]
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 dependen 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 el eje de la Tierra no es directamente perpendicular a una línea que une la Tierra con el Sol en otros momentos. Durante el equinoccio, dado que los satélites geoestacionarios están situados sobre el Ecuador, están a la sombra de la Tierra durante el mayor tiempo posible durante todo el año. [42]
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 de cara al Sol. Como resultado, son visibles solo como una línea delgada cuando se observan desde la Tierra. Cuando se ven desde arriba (una vista que se vio durante un equinoccio por primera vez desde la sonda espacial Cassini en 2009), reciben muy poca luz solar ; de hecho, reciben más luz planetaria que luz del Sol . [43] Este fenómeno ocurre una vez cada 14,7 años en promedio, y puede durar unas pocas 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. [44]
Los equinoccios más recientes de Marte fueron el 12 de enero de 2024 (otoño boreal) y el 26 de diciembre de 2022 (primavera boreal). [45]
El día de un equinoccio, el centro geométrico del disco solar cruza el ecuador, y este punto está sobre el horizonte durante 12 horas en todas partes de la Tierra. Sin embargo, el Sol no es simplemente un punto geométrico. El amanecer se define como el instante en el que el borde delantero del disco solar se hace visible en el horizonte, mientras que el atardecer es el instante en el que el borde trasero del disco desaparece debajo del horizonte. Estos son los momentos de la primera y la última luz solar directa. En estos momentos, el centro del disco está debajo del horizonte. Además, la refracción atmosférica hace que el disco solar aparezca 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, al anochecer, 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 momento tabulado, el centro geométrico del Sol está en realidad 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.
