Vintersolhverv:Julens astronomi

Fra yngre stenalder til nutid, mængden af ​​sollys, vi ser på en dag, har haft en dyb indvirkning på den menneskelige kultur. Vi nærmer os hurtigt vintersolhverv for den nordlige halvkugle, som finder sted den 21. december. Dette er den længste nat på året – engang fejret som "Yule" af det hedenske folk i Nordeuropa, før det blev jul.

Stonehenge og det nærliggende neolitiske sted Durrington Walls (ca. 2, 500 f.Kr.) blev hver bygget til at være orienteret mod henholdsvis midvintersolnedgang og solopgang. Dette fokus på vintersolhverv var en vigtig tid præget af fest og muligvis dyreofring.

Årtusinder senere, romerne fejrede Saturnalia (indtil det fjerde århundrede e.Kr.) - en festival i ugen af ​​vintersolhverv dedikeret til guden Saturn, involverer spil og lystighed. Den sidste dag i Saturnalia blev omtalt som "dies natalis solis invicti" (fødselsdagen for den ubesejrede sol) af romerne, som fejrede det ved at give gaver til hinanden den 25. december. Den hedenske angelsaksiske begivenhed kendt som Yule var i fuld gang under vintersolhverv et par århundreder efter det, til sidst udvikler sig til den festival, vi nu kender som jul.

Vipende planet

Men hvad forårsager vintersolhverv? Vores planet har en aksial hældning (på 23,4°) i forhold til dens baneplan omkring solen, hvilket resulterer i årstiderne. vinter- og sommersolhverv, og forårs- og efterårsjævndøgn, er de ekstreme punkter i hver af disse årstider (se billede). Om vinteren, Jordens hældning væk fra solen gør, at sollys spredes ud over et større overfladeareal end om sommeren. Det får også solen til at stå op senere og gå ned tidligere, giver os færre timers sollys og koldere temperaturer.

Som det sker, retningen af ​​Jordens hældning ændres over tid. Disse variationer har været kendt siden de gamle grækeres tid. Hipparchus, en af ​​grundlæggerne af moderne astronomiske teknikker, skrev et af de første omfattende stjernekataloger i 129 f.Kr. Efter at have udarbejdet sit katalog, han bemærkede, at stjernernes position var ændret fra dem i meget tidligere optegnelser, såsom den babylonske.

Interessant nok, stjernerne så ud til at have flyttet position med samme mængde, og han indså, at placeringen af ​​nord på himlen må have flyttet sig i de mellemliggende århundreder. I øjeblikket, vores himmelske nord er præget af positionen af ​​stjernen Polaris. Men det var ikke altid tilfældet.

Rotationen af ​​en roterende genstand, som Jorden, kan blive påvirket af eksterne kræfter. I betragtning af at Jorden allerede snurrer, enhver kraft, der påføres det, såsom tyngdekraften fra månen eller andre legemer i solsystemet, vil ændre denne rotation (kendt som moment). Resultatet på Jorden kaldes jævndøgns præcession – et fænomen, som påvirker vores observationer af stjernerne. Et synligt eksempel på dette i mindre skala er vist flere gange under filmen Inception, hvor præcessionen af ​​en snurretop blev brugt til at afgøre, om hovedpersonen var i virkeligheden, eller stadig drømmer.

For Jorden, denne præcession sporer en cirkel på himlen en gang hver 26. 000 år (se billedet nedenfor). I 3, 000 f.Kr., det himmelske nord var stjernen Alpha Draconis (Thuban), i stjernebilledet Draco. I betragtning af at vi kan forudsige denne bevægelse, vi ved, at 13, 000 år fra nu vil vores nordstjerne være Vega, i stjernebilledet Lyrae.

Dette påvirker også årstidernes begyndelse i løbet af et år som en del af denne 26. 000 års cyklus, og har derfor vigtige konsekvenser for enhver, der forsøger at tillægge et bestemt punkt i en given sæson nogen kulturel betydning. Den tid det tager for Jorden at kredse om solen er cirka 365,25 dage, hvilket betyder, at vi har en ekstra dag hvert fjerde år. Til sammenligning, præcessionen af ​​jævndøgn resulterer i omkring 20 minutters forskel mellem Jordens omløbsperiode målt mod de faste baggrundsstjerner (et siderisk år), og den tid det tager for solen at vise sig at vende tilbage til den samme position på himlen hvert år (et solår).

Som en historisk side, det var uoverensstemmelsen mellem længden af ​​solåret og længden af ​​et år som defineret af den julianske kalender, der foranledigede konverteringen til den pt brugte gregorianske kalender. Præcessionen af ​​jævndøgn var kendt og havde forårsaget en uoverensstemmelse på få dage, hvilket fik koncilet i Nikæa til at ændre vores kalendersystem.

Under den julianske kalender, oprindeligt etableret af romerne i 46 f.Kr. Nytårsdag i England plejede at være den 25. marts, og dette blev også brugt til at definere starten af ​​skatteåret. Vedtagelsen af ​​den gregorianske kalender i 1752 flyttede datoen for skatteåret frem med 11 dage, men sæt nytår til 1. januar. for at undgå 11 dages tabt skatteindtægt, datidens regering satte vores skatteår til at begynde den 6. april, hvor det forbliver den dag i dag.

Så, givet at der er 1, 440 minutter på en dag, og en forskel på 20 minutter mellem siderisk og solår, over en periode på 72 år ville datoen for jævndøgn (og solhverv) skifte tilbage i kalenderen med en hel dag, hvis de ikke blev korrigeret for (hvilket de er). Det betyder, at en romer, der bruger vintersolhverv som referencepunkt for tidspunktet for jul, ville have fejret jul i slutningen af ​​vores november. Endnu længere tilbage, bygherrerne af Stonehenge ville have oplevet vintersolhverv i vores september.

Jul på Mars

Vintersolhverv har helt klart været vigtig historisk, men hvad med fremtiden? Måske om et par hundrede år, menneskers bosættere vil fejre jul på Mars. Planeten Mars har også en aksial hældning (25,2°), og dermed årstider som vi gør. Mars oplever også en præcession af jævndøgn, men præcessionsperioden er mindre stabil end Jordens. En fuld marspræcession er cirka 167, 000 år.

Den nordlige halvkugles vintersolhverv på Mars er kun lige passeret, finder sted den 16. oktober. Fordi et siderisk år på Mars er 687 jorddage, den næste vintersolhverv på den nordlige halvkugle vil først indtræffe den 2. september, 2020.

Det betyder, at alle fremtidige Mars-kolonister, der ønsker at genskabe vintersolhvervs "festligheder" ved Durrington Walls for tusinder af år siden eller, måske, lige ved at markere jul, skulle vænne sig til at fejre i forskellige Mars-sæsoner næsten hvert år.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons -licens. Læs den originale artikel.