El solsticio de invierno trae nueva estación y el día más corto del año

Los árboles apenas tienen hojas en sus ramas y las luces de Navidad inundan las calles de nuestras ciudades y pueblos. No hay duda de que el otoño llega a su fin. Astronómicamente, a lo largo de este mes de diciembre hemos podido comprobar cómo el Sol se encuentra cada vez más bajo en el horizonte, por lo que traza un arco más breve, lo que hace que caliente menos y que haga más frío. Pero esta pérdida de altura solar no dura para siempre; de hecho pronto se pondrá freno a dicha tendencia. Será exactamente el día 22 de diciembre a las 4:27 hora oficial peninsular española, según cálculos del Observatorio Astronómico Nacional, cuando se produzca el solsticio de invierno.

Como consecuencia, la madrugada del 21 al 22 será la noche más larga del año y dará comienzo de manera oficial al invierno en el hemisferio norte y al verano en el sur. Esta estación durará aproximadamente 88 días y 23 horas, siendo por tanto la más breve, y terminará el 20 de marzo de 2024, cuando se produzca el equinoccio de primavera. Pero, ¿por qué se produce el cambio de estación?

El paso de una estación a otra viene marcado, por convenio, por los instantes en que la longitud eclíptica aparente del Sol toma unos determinados valores. Esos momentos corresponden a cuando el astro rey culmina a una altura máxima o mínima sobre el horizonte (solsticio de verano y de invierno, respectivamente) y a cuando las duraciones del día y de la noche coinciden (equinoccio de primavera y de otoño).

En el caso que nos ocupa, el solsticio del invierno boreal, está definido por el instante en que la Tierra en su traslación pasa por el punto de su órbita desde el cual el Sol presenta su máxima declinación sur. El día en que esto sucede, nuestra estrella alcanza su menor elevación sobre el horizonte al mediodía (observando desde el hemisferio norte) y describe en el cielo el arco más corto. Como resultado, es el día con menos horas de luz del año. A partir de entonces el Sol empezará de nuevo, aunque lentamente, a ganar altura. Sin embargo, durante varios días, su altura máxima al mediodía parece no cambiar, o lo hace muy poco. Es por ello que al fenómeno astronómico que marca el inicio de esta estación se le denomine solsticio, del latín solstitium (Sol quieto).

Órbita de la Tierra al Sol con los equinoccios y solsticios del hemisferio norte. Imagen: adaptado de Meteored/ tiempo.com

¿Por qué el invierno es la estación más corta del año?

Con algo menos de 89 días de duración, el invierno en el hemisferio norte es la estación más corta. Esto se debe a que la órbita de la Tierra alrededor del Sol no es circular sino elíptica y el invierno coincide con la época del año en la que la Tierra se encuentra más cerca del Sol. Cuando esto sucede, el planeta se mueve más rápido en su órbita, según la conocida como segunda ley de Kepler y, por tanto, necesita menos tiempo para llegar al punto donde comienza la siguiente estación, que es la primavera.

El inicio del invierno puede darse, a lo sumo, en cuatro fechas distintas del calendario entre el 20 y el 23 de diciembre. A lo largo del siglo XXI dará comienzo en los días 20 a 22 (fecha oficial española), siendo su inicio más tempranero el del año 2096 y el más tardío el de 2003. Las variaciones de un año a otro se deben al modo en que encaja la secuencia según el calendario (unos bisiestos, otros no) con la duración de cada órbita de la Tierra alrededor del Sol.

Aunque el día del solsticio de invierno corresponde al de menor número de horas solares, la diferencia entre el día y la noche depende de la latitud del lugar. Así, por ejemplo, en la ubicación de Sevilla, el 22 de diciembre tendrá 9 horas y 35 minutos de Sol, a comparar con las 14 horas y 44 minutos que tuvo el más largo (solsticio de verano). La diferencia es por tanto superior a cinco horas.

A medida que nos acercamos al ecuador, esa diferencia disminuye, mientras que en los polos terrestres la diferencia es máxima. Como consecuencia, cerca del ecuador no se aprecian tanto los cambios estacionales, mientras en lugares cercanos a los polos, en uno de los solsticios es de día durante las 24 horas, mientras en el otro es completamente de noche todo el tiempo.

El solsticio de invierno en el hemisferio norte se produce cuando la Tierra pasa por el punto de su órbita desde el cual el Sol presenta su máxima declinación sur. Imagen: Observatorio Astronómico Nacional

¿Por qué hace más frío en invierno si estamos más cerca del Sol?

Puede parecer contradictorio para los habitantes del hemisferio norte que se esté más cerca del Sol en invierno y más lejos en pleno verano, situación lógica sin embargo para un habitante austral (recordemos que en el hemisferio sur las estaciones están intercambiadas y allí empieza ahora el verano). Esto ocurre porque el ambiente cálido o frío no lo marca la distancia a nuestra estrella, sino la inclinación de los rayos solares. La órbita de la Tierra es casi circular y las diferencias entre el perihelio y el afelio son despreciables frente a la distancia media que nos separa del astro rey.

En concreto, el 3 de enero de 2024 se producirá el momento de máximo acercamiento anual entre la Tierra y el Sol, es decir, el perihelio. En ese momento, la distancia entre estrella y planeta será de poco más de 147 millones de kilómetros, es decir, unos cinco millones menos que en el afelio, como se llama al punto de la órbita terrestre más alejado, que sucederá el 5 de julio de 2024.

El cambio de temperaturas, por tanto, no se debe a la cercanía, sino a la inclinación del eje de la Tierra con respecto al Sol, ya que en el invierno boreal (del hemisferio norte) los rayos solares inciden de manera mucho más leve que durante el verano, con menos horas de luz y situándose el Sol en su punto más bajo en el horizonte. En verano, más horas solares y a una mayor altura sobre el horizonte hacen que la atmósfera absorba y disperse menos cantidad de energía y, por lo tanto, mayor radiación llegue a la superficie terrestre.

¿Qué podremos disfrutar en el cielo nocturno durante el invierno de 2024?

Las noches del invierno son largas y con frecuencia secas, por lo que resultan excelentes para observar el cielo; eso sí, bien abrigados. Durante la estación que comienza en esta temporada 2023-2024 podremos ver distintos planetas y constelaciones a lo largo de cada noche, fáciles de observar a simple vista.

A finales de diciembre, los protagonistas al anochecer son los dos grandes planetas gaseosos: Saturno y Júpiter, pero a medida que pasen los meses, Saturno se irá acercando al Sol, desapareciendo del cielo vespertino a mediados de febrero. Por su parte,  Mercurio hará una breve aparición durante el mes de marzo, por lo que la estación terminará con dos planetas visibles al anochecer, Júpiter y Mercurio.

El cielo al amanecer, por otra parte, comenzará el invierno con un solo planeta, Venus. A finales de diciembre, Marte aparecerá por el este muy bajo en el horizonte y Mercurio hará una breve aparición que se prolongará durante el mes de enero. Al finalizar la estación, Venus desaparecerá en el brillo del alba y dejará como único planeta visible a Marte. En nuestra sección Astronomía para principiantes puedes seguir algunos consejos sobre cómo observar los planetas y recursos para ubicarlos.

Las constelaciones protagonistas del invierno son Orión, Tauro, el Can Mayor y Géminis. Imagen: StarBlink realizada con Stellarium

En cuanto al cielo no cambiante, el invierno nos ofrece al anochecer algunas de las constelaciones favoritas de los aficionados, ya que contienen las estrellas más brillantes. Entre ellas destaca Orión, con la brillante y variable Betelgeuse, protagonista la semana pasada por la ocultación por el asteroide 319 Leona. Le acompañan Tauro, con la rojiza Aldebarán, Can Mayor con Sirio, la estrella más brillante de la noche, y Géminis, con la pareja Cástor y Pólux. La unión de algunas de estas estrellas con otras adyacentes forma un asterismo conocido como el hexágono del invierno, por ser característico de los anocheceres de la estación. En nuestra sección Observando el cielo estrellado a simple vista puedes aprender a mirar las constelaciones, reconocer algunas de ellas y distinguir las estrellas que contienen según su brillo.

Otros fenómenos de interés astronómico durante el invierno de 2023-2024 incluyen las lluvias de meteoros. Tras el paso de las Gemínidas, la lluvia de estrellas más intensa del año, llegan las Úrsidas, que aunque son visibles del 17 al 26 de diciembre, tienen el máximo previsto para este viernes 22, aunque la tasa de actividad es mucho más baja, de entre tres y diez meteoros por hora.

El primer fenómeno de este tipo de 2024 serán las Cuadrántidas, visible entre el 28 de diciembre y el 12 de enero, siendo su momento de máxima actividad el día 3. A diferencia de la anterior, puede tener una tasa de actividad por encima de los 120 meteoros por hora y una velocidad de 41 kilómetros por segundo, lo que la convierte en una de las lluvias más activas del año junto a las Perseidas de agosto y las Gemínidas de diciembre. Sin embargo, los meteoros de las Cuadrántidas no se ven tan a menudo como los de las otras dos, debido a que su periodo de máxima actividad suele durar tan solo unas pocas horas y a las malas condiciones meteorológicas habituales en el invierno boreal.

En cuanto a nuestro satélite natural, las lunas llenas del invierno tendrán lugar el 27 de diciembre, 25 de enero y 24 de febrero. Durante este invierno no se producirá ningún eclipse de Sol o Luna.

El tholos de El Romeral en el solsticio de invierno. Imagen: José Antonio Torres / CA Dólmenes de Antequera

Celebración del solsticio de invierno en Andalucía

Se tiene constancia de las celebraciones del Sol desde la Prehistoria. Los ciclos astronómicos han marcado los ritmos de vida desde las sociedades más primitivas, los cultivos o incluso la muerte. La propia Navidad tiene su origen en ciertas fiestas paganas de la antigua Roma vinculadas al solsticio de invierno, como las Saturnales y el Sol Invictus.

Pero volviendo a la Prehistoria, la mayoría de los megalitos se orientan hacia la salida del astro rey en algún momento del año. En Andalucía, el Sitio de los dólmenes de Antequera se convierte, en este sentido, en un auténtico muestrario, ya que cada uno de los megalitos se encuentra orientado a una dirección diferente, bien hacia el Sol o hacia objetivos terrestres: el dolmen de Viera hacia los ortos solares en los equinoccios, el tholos de El Romeral hacia la mitad occidental del horizonte, concretamente hacia la Sierra de El Torcal, y el dolmen de Menga hacia el perfil antropomórfico de La Peña de los Enamorados.

Es por ello que el conjunto arqueológico, a modo de celebración, abre las puertas del complejo en un horario especial esos días para poder contemplar los fenómenos lumínicos que se producen en los monumentos. En concreto, coincidiendo con el solsticio de invierno, la actividad tiene lugar en el tholos de El Romeral  los días 21, 22 y 23, a partir de la 14:00 horas. La jornada se completa con visitas guiadas a los tres sepulcros, haciendo especial hincapié en las características particulares de orientación de cada uno de ellos. El aforo es limitado por razones de conservación, por lo que es imprescindible reservar.

*Imagen de portada: Calafellvalo / Flickr