Θερινό Ηλιοστάσιο: η μεγαλύτερη ημέρα του έτους

Το θερινό ηλιοστάσιο είναι η ημέρα του έτους κατά την οποίαν ο ήλιος βρίσκεται στο βορειότερο σημείο του στον ουρανό, καθώς τον παρατηρούμε από το βόρειο ημισφαίριο της Γης. Το ημερήσιο τόξο του είναι το μεγαλύτερο που διαγράφει στο έτος και το νυχτερινό το μικρότερο. Τότε διανύουμε τη μεγαλύτερη ημέρα του έτους.

Σχήμα 1: Οι ισημερίες και τα ηλιοστάσια του 2020 και ο ορισμός των εποχών του έτους.

Ετυμολογικά το «ηλιοστάσιο» προέρχεται από τις λέξεις «ήλιος» και «στέκομαι» ή «στάση» επειδή κοντά στο θερινό ηλιοστάσιο (λίγες ημέρες πριν ή μετά) ο Ήλιος φαίνεται να επιβραδύνει τη φαινομενική κίνησή του προς τα βόρεια. Την ημέρα του ηλιοστασίου αυτή η κίνηση μηδενίζεται και στην συνέχεια αντιστρέφεται, όπου παρατηρούμε τον Ήλιο να κινείται προς τα νότια .

Αντίστοιχα, κατά το χειμερινό ηλιοστάσιο ο Ήλιος φτάνει στο χαμηλότερο σημείο του κατά την μεσουράνηση και τότε διανύουμε την μεγαλύτερη νύχτα του χρόνου.

Οι δε ισημερίες είναι οι μέρες του έτους όπου η διάρκεια της ημέρας γίνεται ίση με την διάρκεια της νύχτας. Κάθε χρόνο συμβαίνουν δύο ισημερίες: Η εαρινή ισημερία τον Μάρτιο και η Φθινοπωρινή ισημερία τον Σεπτέμβρη. Στις δύο αυτές ημέρες του έτους η Γη βρίσκεται σε τέτοια θέση που οι ακτίνες του ήλιου πέφτουν κάθετα στον άξονα περιστροφής (ή εντελώς κατακόρυφα στον ισημερινό).

Τα φαινόμενα των ισημεριών και των ηλιοστασίων παρουσιάζεται σε όλους τους πλανήτες κάθε ηλιακού συστήματος, των οποίων ο άξονας περιστροφής βρίσκεται σε κλίση ως προς το επίπεδο περιφοράς γύρω από το αστέρι τους.

Σχήμα 2: Οι εποχές δημιουργούνται λόγω της κλίσης του άξονα περιστροφής της Γης ως προς το επίπεδο της περιφοράς της γύρω από τον Ήλιο (εκλειπτική).

Τα ηλιοστάσια και οι ισημερίες συμβαίνουν γιατί όλες οι ημέρες του έτους δεν έχουν ίση διάρκεια μεταξύ τους. Το καλοκαίρι παρατηρούμε ότι οι ημέρες είναι μεγαλύτερες και οι νύχτες μικρότερες. Το αντίθετο συμβαίνει το χειμώνα, όπου οι ημέρες είναι μικρότερες και οι νύχτες μεγαλύτερες. Αυτό συμβαίνει γιατί, καθώς η Γη μας περιφέρεται γύρω από τον Ήλιο, ο άξονας περιστροφής της παρουσιάζει κλίση προς το επίπεδο περιφοράς, περίπου 23° 26΄. Το επίπεδο αυτό το ονομάζουμε εκλειπτική.

Ως αποτέλεσμα, της κλίσης του άξονα περιστροφής τη μισή χρονιά (από την εαρινή έως την φθινοπωρινή ισημερία – 20 Μαρτίου ως 22 Σεπτεμβρίου) το βόρειο ημισφαίριο «γέρνει» προς τον Ήλιο, με το μέγιστο να παρατηρείται περί τις 21 Ιουνίου, στο θερινό ηλιοστάσιο, ενώ την άλλη μισή χρονιά το νότιο ημισφαίριο είναι αυτό που «γέρνει» περισσότερο προς τον Ήλιο, με το μέγιστο περί τις 21 Δεκεμβρίου, στο χειμερινό ηλιοστάσιο.

Τα ηλιοστάσια και οι ισημερίες ορίζουν ουσιαστικά την διάρκεια των εποχών του έτους.

 Αν πάμε πίσω στον 5^ο αι. π.Χ. έχει ενδιαφέρον να γνωρίζουμε ότι ο αστρονόμος Μέτωνας, παρατηρώντας την κίνηση του ήλιου κατά την διάρκεια του έτους, από τον λόφο της Πνύκας, στην Αθήνα, υπολόγισε με μεγάλη ακρίβεια τη διάρκεια των εποχών. Το όργανο που χρησιμοποίησε ονομάζονταν ηλιοτρόπιο, το οποίο δυστυχώς δεν έχει υπάρχει. Διασώζεται όμως η βάση του, την οποία ο επισκέπτης μπορεί να δει σε έναν περίπατο στον λόφο της Πνύκας, καθώς και η σήμανση που βλέπουμε στην Εικόνα 1.

Εικόνα 1: Το σημείο όπου βρίσκονταν το Ηλιοτρόπιο του Μέτωνα στην Πνύκα. (φωτογραφία: Μάνος Μανιός.)

Ο Μέτωνας είχε παρατηρήσει ότι κατά το θερινό ηλιοστάσιο ο ήλιος ανέτειλε πάνω από τον Λυκαβηττό, καθώς τον παρατηρούσε από το αρχαίο παρατηρητήριό του στην Πνύκα. Έξι μήνες αργότερα, κατά το χειμερινό ηλιοστάσιο, τον παρατηρούσε να ανατέλλει από την κορυφή του Υμηττού. Σύμφωνα με το Αττικό ημερολόγιο το έτος ξεκινούσε στην αρχαία Αθήνα μετά το θερινό ηλιοστάσιο. Είχε 12 μήνες, αφιερωμένους έναν σε κάθε θεό, με κάθε μήνα να ξεκινά με την Νέα Σελήνη.

Ο Ερατοσθένης, σπουδαίος μαθηματικός και γεωγράφος του 3^ου αι. π.Χ., είχε την ιδέα, χρησιμοποιώντας την θέση του Ηλίου στο θερινό ηλιοστάσιο, να πραγματοποιήσει ένα πείραμα σε δυο διαφορετικές πόλεις της Αιγύπτου και να υπολογίσει την περίμετρο της Γης! Ο Ερατοσθένης γνώριζε ότι στο θερινό ηλιοστάσιο, κατά την μεσημβρία, ο ήλιος κατοπτρίζονταν ολόκληρος στον πυθμένα ενός πηγαδιού στη Συήνη (σημερινό Ασσουάν) της αρχαίας Αιγύπτου. Παρατήρησε επίσης, ότι την ίδια μέρα και ώρα δεν συνέβαινε το ίδιο φαινόμενο και στην Αλεξάνδρεια. Συμπέρανε ότι η γωνία πρόσπτωσης των ηλιακών ακτίνων διέφερε στους δύο τόπους για τη δεδομένη χρονική στιγμή. Θέτοντας «βηματιστές» να υπολογίσουν την απόσταση των δύο πόλεων και εφαρμόζοντας βασικές αρχές τριγωνομετρίας θεμελίωσε μια μέθοδο υπολογισμού της περιμέτρου του πλανήτη μας.

Μια μέθοδος η οποία ακόμη και σήμερα εφαρμόζεται από δασκάλους και μαθητές για λόγους εκπαιδευτικούς. Αν θέλετε να μάθετε περισσότερα ή και να πραγματοποιήσετε μόνοι σας το ιστορικό «πείραμα του Ερατοσθένη» κατά το θερινό ηλιοστάσιο, συνεχίστε την μελέτη με το ακόλουθο άρθρο: magazine.noa.gr/archives/3058

Εικόνα 2: Ανατολή του Ηλίου από τον Λυκαβηττό. (φωτογραφία: Μάνος Μανιός.)