C'è un luogo sulla Terra dove equinozi e solstizi coincidono! Ecco dove

Equinozi e solstizi sono eventi astronomici molto popolari e ben note le loro date al vasto pubblico. Tuttavia, esistono luoghi dove questi eventi non solo hanno date diverse, ma dove equinozi e solstizi...coincidono!

Esempio di Analemma. Questo descrive la posizione del Sole a mezzogiorno, ma in giorni diversi durante il corso dell'anno.

Solstizi ed equinozi sono due tra gli eventi astronomici più popolari. Segnando il passaggio da una stagione alla successiva, di questi eventi se ne sente parlare spesso, almeno quattro volte l’anno: a Marzo e Settembre per gli equinozi e a Giugno e Dicembre per i solstizi. Sebbene si tratti di eventi periodici, la loro data cambia nel tempo per diversi motivi. Quest'anno, ad esempio, l'equinozio di primavera è lunedì 20 marzo 2023.

Perché varia la data di equinozi e solstizi

La data di solstizi ed equinozi varia di anno in anno. Il principale motivo per la data variabile è legato al fatto che l’anno solare dura 365 giorni 5 ore 48 minuti e 46 secondi, mentre l’anno civile dura 365 giorni esatti.

L’introduzione dell’anno bisestile corregge (parzialmente) questa differenza, cioè aggiunge 6 x 4 ore ogni quattro anni. Ma di fatto, questo aggiustamento aggiunge 44 minuti e 56 secondi di troppo. Per aggiustare questo eccesso, si è deciso di togliere “ogni tanto” un anno bisestile. Nella pratica tra gli anni secolari (quelli che finiscono per 00), sono considerati bisestili solo quelli divisibili per 400.

Come si diceva, è difficile che equinozi e solstizi passino inosservati ed è sempre giusto dedicargli la giusta attenzione mediatica.

Ma cosa rappresentano gli equinozi e perché si chiamano così?

Il percorso apparente del Sole sopra l’orizzonte è sicuramente noto a tutti. Chiunque viva nell’emisfero settentrionale (a nord dell’Equatore) sa per esperienza diretta che guardando a Sud, il Sole sorge a sinistra (Est), durante il dì si sposta verso destra alzandosi e raggiunge la sua massima altezza sopra l’orizzonte (chiamata culminazione) intorno a mezzogiorno; poi continua a muoversi verso destra scendendo verso l’orizzonte per poi tramontare e scomparire sotto l’orizzonte ad Ovest. La descrizione si inverte per chi vive nell’emisfero australe.

Ciò che forse si percepisce meno è che questo percorso si ripete ogni giorno, ma con la differenza che di giorno in giorno l’altezza massima del Sole sopra l’orizzonte cambia.

L’altezza massima del Sole sopra l'orizzonte oscilla tra un valore minimo, in corrispondenza del solstizio invernale, e un valore massimo, in corrispondenza del solstizio estivo.

Immaginando di osservare il Sole a mezzogiorno per 365 giorni consecutivi lo si vedrà salire sempre più in alto dal solstizio invernale fino a quello estivo, poi il Sole si ferma in questo percorso e inverte la direzione per ridiscendere dal solstizio estivo a quello invernale.

Questo moto apparente dell'altezza di culminazione è una conseguenza geometrica dell'inclinazione dell'asse di rotazione terrestre.

Immaginando di fare ogni giorno a mezzogiorno una foto del Sole, quello che verrà fuori è un percorso del tipo riportato in figura, che prende il nome di analemma.

I giorni in cui la culminazione del Sole inverte la sua direzione apparente in cielo (cioè smette di salire ed inizia a scendere o viceversa) è come se il Sole si fermasse per invertire la direzione. Ecco il motivo per cui questi giorni si chiamano solstizi dal latino solstitium (composto dal nome Sol = Sole e dal verbo sistere = fermarsi), cioè Sole che si ferma.

Poiché dopo il solstizio invernale il Sole culmina sempre più in alto sull'orizzonte, esso deve percorrere una traiettoria sempre più lunga sopra l’orizzonte e di conseguenza il dì dura sempre di più (le giornate di allungano). Invece, dopo il solstizio estivo, poiché il sole culmina sempre più in basso, percorrerà una traiettoria più corta e quindi diminuirà la durata del dì (e aumenta la durata della notte).

Tra le date di solstizio, si collocano le date di equinozio (primaverile e autunnale), in occasione delle quali dì e notte hanno stessa durata (equinozio viene dal latino equinox formato dall'aggettivo equi = uguale e dal sostantivo nox = notte). Da un punto di vista orbitale, nelle date di equinozio la Terra si trova in posizioni della sua orbita in cui i raggi del Sole arrivano perpendicolarmente al suo asse di rotazione.

Esiste veramente un luogo dove equinozi e solstizi coincidono?

Ebbene sì, e si tratta di una regione neanche piccola! Circa il 38% della superficie terrestre, e cioè l’intera fascia tropicale, tra il tropico del Cancro (a +23 gradi) ed il tropico del Capricorno (a -23 gradi), in cui tutto cambia!!

Infatti, nel giorno dell'equinozio primaverile un osservatore che si trovi all’Equatore, poiché i raggi del Sole arrivano perpendicolari all’asse terrestre, vede il Sole culminare alla massima altezza, quindi per lui sarà anche la data del solstizio estivo. Lo stesso succede nel giorno dell'equinozio autunnale, quando il Sole nuovamente culmina alla massima altezza, per cui per lui sarà nuovamente la data del solstizio estivo...quindi due solstizi estivi per anno e coincidenti con gli equinozi!

Ma non finisce qui!

All'Equatore anche i solstizi invernali, sono due, uno a Giugno e uno a Dicembre, quando il Sole culmina alla minima altezza sull'orizzonte.

Quindi, all'Equatore: 2 equinozi (a Marzo e Settembre), 2 solstizi estivi coincidenti con gli equinozi (a Marzo e a Settembre), 2 solstizi invernali (a Giugno e Dicembre)

Ma cosa succede se ci si sposta dall’Equatore verso i Tropici?

Beh, più ci si avvicina ai Tropici più le date del solstizio si allontanano dalla data dell’equinozio, fino a quando sui tropici e a latitudini maggiori….si ritorna alla normalità, due solstizi soltanto e due equinozi soltanto, alle giuste date!

Figura 2 — Culminazione del Sole nel corso dell'anno nella fascia tropicale. La data del solstizio estivo si sposta da Marzo a Giugno, andando dall'Equatore (lat=0 gradi, linea nera) verso il Tropico (lat=23 gradi, linea blu). (Credit: Sergio Messna per Meteored)

Nelle Figura sopra, si mostra come varia l'altezza di culminazione del Sole nei diversi mesi dell'anno e a latitudini tra 0 e +35 gradi (distinte con colori diversi).

Si nota come, spostandoci da latitudine 0 gradi (Equatore, linea nera) verso latitudine 23 gradi (tropico, linea rossa), la data di culminazione massima (data del Solstizio) di sposta gradualmente dal 23 Marzo al 21 Giugno. Poi a latitudini maggiori di 23 gradi (ad esempio a 35 gradi nella figura), la data del solstizio estivo rimane costante a Giugno e l'elevazione massima del Sole sull'orizzonte diventa inferiore ai 90 gradi.