Solstizio d'inverno: l'astronomia del Natale

Solstizio d'inverno: l'astronomia del NataleSole di Stonehenge

Dal Neolitico ai giorni nostri, la quantità di luce solare che vediamo in un giorno ha avuto un profondo impatto sulla cultura umana. Ci stiamo avvicinando rapidamente al solstizio d'inverno per l'emisfero nord, che si svolge a dicembre 21. Questa è la notte più lunga dell'anno - una volta celebrata come "Yule"Dai pagani del Nord Europa prima che diventasse il Natale.

Stonehenge e il vicino sito neolitico di Durrington Walls (circa 2,500 BC) sono stati costruiti per essere orientati rispettivamente per affrontare il tramonto e l'alba di metà inverno. Questo focus sul solstizio d'inverno è stato un momento importante segnato dal banchetto e possibilmente sacrificio di animali.

Millenni dopo, i Romani celebravano Saturnalia (fino al IV secolo d.C.) - una festa durante la settimana del solstizio d'inverno dedicato al dio Saturno, coinvolgendo giochi e allegria. L'ultimo giorno di Saturnalia fu definito dai Romani "dies natalis solis invicti" (compleanno del sole non conquistato), che lo celebrò donandogli regali il 29 dicembre 25. L'evento pagano anglosassone noto come Yule era in pieno svolgimento durante il solstizio d'inverno alcuni secoli dopo, alla fine si evolveva nel festival che ora conosciamo come Natale.

Pianeta ribaltante

Ma cosa causa il solstizio d'inverno? Il nostro pianeta ha un'inclinazione assiale (di 23.4 °) rispetto al suo piano orbitale attorno al sole, che si traduce nelle stagioni. I solstizi invernali ed estivi e gli equinozi primaverili e autunnali sono i punti estremi di ciascuna di queste stagioni (vedi immagine). In inverno, l'inclinazione della Terra dal sole fa sì che la luce del sole sia sparsi su una superficie più ampia che in estate. Inoltre fa sì che il sole sorga più tardi e tramontato in anticipo, dandoci meno ore di luce solare e temperature più fredde.

Solstizio d'inverno: l'astronomia del NataleMeniou / Wikipedia, CC BY-SA

Mentre accade, la direzione dell'inclinazione della Terra cambia nel tempo. Queste variazioni sono note sin dai tempi degli antichi greci. Ipparco, uno dei fondatori delle moderne tecniche astronomiche, scrisse uno dei primi cataloghi di stelle completi in 129 BC. Dopo aver compilato il suo catalogo, si accorse che la posizione delle stelle era cambiata rispetto a quelle di molti dischi precedenti, come il babilonese.

È interessante notare che le stelle sembravano aver spostato la posizione di una stessa quantità, e si rese conto che la posizione di nord nel cielo deve essersi mosso nei secoli successivi. Attualmente, il nostro nord celeste è contrassegnato dalla posizione della stella Polaris. ma questo non era sempre il caso.

La rotazione di un oggetto rotante, come la Terra, può essere influenzata da forze esterne. Dato che la Terra sta già ruotando, qualsiasi forza applicata ad esso, come la gravità dalla luna o altri corpi nel sistema solare, modificherà questa rotazione (nota come coppia). Il risultato sulla Terra è chiamato il precessione degli equinozi - un fenomeno che influenza le nostre osservazioni delle stelle. Un esempio visibile di questo su scala più piccola viene mostrato più volte durante il film Inizio, dove è stata utilizzata la precessione di una trottola per determinare se il personaggio principale fosse in realtà o ancora a sognare.

Per la Terra, questa precessione traccia un cerchio nel cielo una volta ogni 26,000 anni (vedi immagine sotto). In 3,000 BC, il nord celeste era la stella Alpha Draconis (Thuban), nella costellazione di Draco. Dato che possiamo predire questa mozione, sappiamo che 13,000 anni da oggi la nostra stella nord sarà Vega, nella costellazione di Lyrae.

Solstizio d'inverno: l'astronomia del NataleAutore previsto

Ciò influenza anche l'inizio delle stagioni per la durata di un anno come parte di questo ciclo annuale di 26,000, e quindi ha implicazioni importanti per chiunque tenti di attribuire un significato culturale a un particolare punto in una determinata stagione. Il tempo che impiega la Terra per orbitare attorno al sole è di circa 365.25 giorni, il che significa che abbiamo un giorno in più ogni quattro anni. Per confronto, la precessione degli equinozi si traduce in circa 20 minuti di differenza tra il periodo orbitale della Terra quando misurato rispetto alle stelle di sfondo fisse (un anno siderale) e il tempo impiegato dal sole per apparire ogni anno nella stessa posizione nel cielo (un anno solare).

A parte la storia, è stata la discrepanza tra la durata dell'anno solare e la durata di un anno come definito dal Calendario giuliano che ha richiesto la conversione al attualmente utilizzato Calendario gregoriano. La precessione degli equinozi era nota e aveva causato una discrepanza di alcuni giorni che ha indotto il consiglio di Nicea a cambia il nostro sistema di calendario.

Sotto il calendario giuliano, originariamente stabilito dai Romani in 46 aC, il capodanno in Inghilterra era di marzo 25, e questo era anche usato per definire l'inizio dell'anno fiscale. L'adozione del calendario gregoriano in 1752 spostato la data dell'anno fiscale inoltra entro 11 giorni, ma imposta l'anno nuovo a gennaio 1. Tuttavia, per evitare che 11 giorni di entrate fiscali perse, il governo di quel periodo ha stabilito il nostro anno fiscale per iniziare il mese di aprile 6 dove rimane fino ad oggi.

Quindi, dato che ci sono 1,440 minuti in un giorno e una differenza di 20 minuti tra gli anni siderale e solare, quindi in un periodo di 72 anni le date degli equinozi (e dei solstizi) si sposterebbero indietro nel calendario di un giornata intera, se non sono stati corretti per (che sono). Ciò significa che un romano che utilizzava il solstizio d'inverno come punto di riferimento per i tempi del Natale avrebbe festeggiato il Natale verso la fine di novembre. Ancora più indietro, i costruttori di Stonehenge avrebbero vissuto il solstizio d'inverno nel nostro settembre.

Natale sul Marte

Il solstizio d'inverno è stato chiaramente importante storicamente, ma per quanto riguarda il futuro? Forse tra qualche centinaio di anni, i coloni umani celebreranno il Natale su Marte. Il pianeta Marte ha anche un'inclinazione assiale (25.2 °), e quindi stagioni come noi. Marte sperimenta anche una precessione degli equinozi, ma il periodo di precessione è meno stabile di quello terrestre. Una precessione marziana completa è approssimativamente anni 167,000.

Il solstizio d'inverno sull'emisfero settentrionale su Marte è appena passato, verificandosi ad ottobre 16. Poiché un anno siderale su Marte è 687 Earth days, il prossimo solstizio d'inverno dell'emisfero nord marziano non avverrà fino a settembre 2, 2020.

Ciò significa che qualsiasi futuro colono di Marte che desiderano ricreare le "festività" del solstizio d'inverno a Durrington Walls migliaia di anni fa o, forse, solo a segnare il Natale, dovrebbe abituarsi a celebrare in diverse stagioni marziane quasi ogni anno.The Conversation

Circa l'autore

Gareth Dorrian, ricercatore post dottorato in Scienze spaziali, Nottingham Trent University e Ian Whittaker, docente, Nottingham Trent University

Questo articolo è ripubblicato da The Conversation sotto una licenza Creative Commons. Leggi il articolo originale.

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