Dilluns 21 de desembre a les 11.02 h entra l’hivern astronòmic. El solstici d’hivern correspon al moment en el qual el Sol assoleix la menor altura aparent al cel i coincideix amb el dia més curt de tot l’any.

Quina és la causa de les estacions de l’any?

El motiu de les estacions de l’any és la inclinació de l’eix de la Terra. Joan Anton Català, astrònom i divulgador científic, explica que sovint es pensa —erròniament— que és a causa de la distància entre el Sol i la Terra.

La Terra no gira en vertical, sinó que el seu eix està inclinat 23,5 graus respecte al pla de l’òrbita del Sol amb la Terra.

Català explica que aquesta inclinació fa que, a l’hivern, l’eix de la Terra estigui oposat al sentit del Sol, de tal manera que l’hemisferi nord queda menys exposat cap al Sol, un fet que implica que els rajos solars ens arribin més inclinats. Aquesta inclinació és major com més cap al nord.

A l’estiu nostre passa just el contrari, és a dir, és l’hemisferi nord el que queda més encarat cap al Sol i els rajos solars hi arriben més verticals.

esquema de la posició del Sol el solstici d'hivern
El dia del solstici d’hivern els rajos solars arriben inclinats a la nostra latitud

Com varia l’exposició del nostre hemisferi vers el Sol al llarg de l’any?

L’eix de la Terra es manté inclinat 23,5 graus al llarg de tot l’any, sempre en el mateix sentit. L’eix, així doncs, es manté invariable en la mateixa posició.

Aquest fet implica que, durant el moviment de la Terra al voltant del Sol, hi hagi alguns moments de l’any en què l’hemisferi nord queda més exposat cap al Sol (estiu boreal) i, en d’altres, és l’hemisferi sud el que s’encara més cap al Sol (estiu austral).

òrbita de la Terra al voltant del Sol
Els rajos solars arriben directament al Tròpic de Capricorn durant el solstici d’hivern
òrbita de la Terra al voltant del Sol
Els rajos solars arriben directament al tròpic de Càncer durant el solstici d’estiu

Joan Anton Català recorda que l’òrbita de la Terra no és un cercle sinó una el·lipse. Aquest fet provoca que a l’hivern boreal —el nostre— la Terra s’apropi més al Sol: es trobi al seu periheli.

A l’estiu boreal, per contra, la Terra s’allunya més del Sol: es troba al seu afeli.

L’ombra més llarga de tot l’any

El migdia del solstici d’hivern els rajos solars arriben directament al tròpic de Capricorn, a 23,5 graus de latitud sud, on fan un angle de 90 graus amb la superfície.

A Barcelona, en canvi, el dia que entra l’hivern els rajos solars fan un angle molt menor, tan sols de 25 graus al migdia. A Londres els rajos hi arribaran encara més inclinats, l’angle és de 15 graus al migdia, i a Tromso, per sobre del cercle polar àrtic i a 70 graus de latitud nord, no veuen el sol en tot el dia.

El sol, baix a l’horitzó al migdia del solstici d’hivern, provoca que sigui el dia en el qual projectem l’ombra més llarga de tot l’any: 6,5 vegades més llarga que la del dia que entra l’estiu.

Una persona d’1,75 m projecta una ombra de 3,72 m el dia del solstici d’hivern, però de només 57 cm el dia del solstici d’estiu.

@btveltemps vam realitzar en directe un experiment per tal de verificar les variacions de longitud de l’ombra al llarg de l’any.

Per què escalfa tan poc el sol a l’hivern?

La inclinació dels rajos solars genera diferències de temperatura. Joan Anton Català explica que, a l’estiu, els rajos solars arriben més verticals i que, en conseqüència “en caben més en una superfície determinada“. Això fa que el sol de l’estiu escalfi més, i que s’enregistrin temperatures més elevades.

A l’hivern, en canvi, els rajos solars arriben més inclinats i en caben menys en la mateixa superfície. És per aquest motiu que el sol d’hivern escalfa tan poc.

inclinació rajos solars
El sol escalfa menys a l’hivern a causa de la inclinació dels rajos solars

Com varia el punt de sortida del sol a Barcelona al llarg de l’any?

Durant el desplaçament anual de la Terra a través de l’òrbita que descriu al voltant del Sol, visualment fa un moviment nord-sud.

Tan sols durant l’equinocci de primavera i de tardor —dos cops a l’any— veiem sortir el sol exactament per l’est i pondre’s per l’oest.

A partir de l’equinocci de tardor, el sol es desplaça en un moviment visual de nord cap a sud. El dia del solstici d’hivern coincideix amb el moment en el qual el sol surt i es pon més cap al sud. Això implica que l’arc que descriu el sol al cel sigui molt curt, i que la durada del dia sigui molt breu, tan sols de nou hores i 11 minuts a Barcelona.

El dia que entra l’estiu passa el contrari: el sol surt i es pon més cap al nord i descriu un arc molt gran. El sol triga 15 hores i 10 minuts a realitzar el trajecte comprès entre la sortida i la posta.

Albada el solstici d'hivern
Albada el dia del solstici d’hivern
Albada durant els equinoccis
Albada el dia dels equinoccis
albada del solstici d'estiu
El sol surt damunt els contraforts de la Costa Brava el dia del solstici d’estiu