Ηλιοστάσιο ονομάζεται η χρονική στιγμή κατά την οποία ο άξονας της Γης εμφανίζεται στραμμένος όσο περισσότερο προς ή μακριά από τον Ήλιο, συμβαίνει κατά την ετήσια τροχιά της Γης γύρω από αυτόν.
Αυτό ισοδυναμεί με τον Ήλιο να βρίσκεται στο βορειότερο ή νοτιότερο (ετήσιο) του ουρανού που βρίσκεται ποτέ το μεσημέρι, όπως εμφανίζεται σε εμάς πάνω στην επιφάνεια της Γης. Για περιοχές της Γης εκτός των Τροπικών (δηλαδή με γεωγραφικό πλάτος μεγαλύτερο από 23.5 μοίρες ή μικρότερο από -23.5 μοίρες), τα ηλιοστάσια είναι επίσης οι ημέρες κατά τις οποίες ο Ήλιος φτάνει το υψηλότερο (θερινό ηλιοστάσιο) ή το χαμηλότερο σημείο (χειμερινό ηλιοστάσιο) που έχει το μεσημέρι στη διάρκεια ενός χρόνου.
Η ημέρα του ηλιοστασίου είναι είτε η μεγαλύτερη (το Καλοκαίρι-Θερινό ηλιοστάσιο) είτε η μικρότερη (το Χειμώνα-Χειμερινό ηλιοστάσιο) μέρα του έτους για όλες τις περιοχές της γης εκτός από τους Τροπικούς.
Η λέξη προέρχεται από το «ήλιος» και το «στέκομαι»/«στάση» επειδή κοντά στα ηλιοστάσια (λίγες ημέρες πριν ή μετά) ο Ήλιος φαίνεται να επιβραδύνει τη φαινομενική κίνησή του προς τα βόρεια ή προς τα νότια (κίνηση στην απόκλιση), μέχρι που την ημέρα του ηλιοστασίου αυτή η κίνηση μηδενίζεται και αντιστρέφεται. Εξίσου ορθό ετυμολογικώς είναι και το συνώνυμο «ηλιοτρόπιο». Με την ευρύτερη σημασία, ο όρος «ηλιοστάσιο» σημαίνει και την ημέρα που παρατηρείται αυτό το φαινόμενο, δύο φορές τον χρόνο, τον Ιούνιο και τον Δεκέμβριο. Τα ηλιοστάσια, όπως και οι ισημερίες, συνδέονται αναπόσπαστα με τις εποχές του έτους. Σε κάποιες χώρες ή γλώσσες θεωρείται ότι αρχίζουν ή διαχωρίζουν τις εποχές, ενώ σε άλλες θεωρούνται τα κέντρα τους.
Τα ηλιοστάσια συμβαίνουν και για τους άλλους πλανήτες. Ορίζονται αντίστοιχα ως οι χρονικές στιγμές κατά τις οποίες ο άξονας περιστροφής του πλανήτη εμφανίζεται στραμμένος όσο περισσότερο προς ή μακριά από τον Ήλιο συμβαίνει κατά την ετήσια τροχιά του πλανήτη γύρω από αυτόν.
Τα δύο ηλιοστάσια κάθε χρονιάς φέρουν διάφορα ονόματα ανάλογα με το ποιο χαρακτηριστικό τους θέλουμε να τονίσουμε.
Βόρειο και νότιο ημισφαίριο
Τα πλέον συνηθισμένα ονόματα είναι θερινό ηλιοστάσιο και χειμερινό ηλιοστάσιο. Ωστόσο, αυτά τα ονόματα δεν ορίζουν μονοσήμαντα τα ηλιοστάσια, αφού, όπως και οι εποχές του έτους, το θερινό ηλιοστάσιο για το βόρειο ημισφαίριο είναι το χειμερινό για το νότιο (Ιούνιος) και αντιστρόφως.
Οι όροι βόρειο ηλιοστάσιο και νότιο ηλιοστάσιο υποδεικνύουν τη θέση του Ηλίου πάνω στην ουράνια σφαίρα όπως αυτός φαίνεται από τη Γη. Το βόρειο ηλιοστάσιο συμβαίνει τον Ιούνιο σε όλη τη Γη, οπότε ο Ήλιος βρίσκεται πάνω από τον Τροπικό του Καρκίνου, ενώ το νότιο ηλιοστάσιο συμβαίνει τον Δεκέμβριο, όταν ο Ήλιος βρίσκεται πάνω από τον Τροπικό του Αιγόκερω. Οι όροι αυτοί θεωρούνται οι πλέον ουδέτεροι και σαφείς.
Οι όροι ηλιοστάσιο του Ιουνίου και ηλιοστάσιο του Δεκεμβρίου είναι εναλλακτικοί των όρων «θερινό»/«χειμερινό», αλλά χωρίς την αμφιβολία για το ποιο ημισφαίριο υπονοούν. Δεν χρησιμοποιούνται πολύ πάντως, καθώς δεν χρησιμοποιούν όλοι οι κάτοικοι της Γης ηλιακό ημερολόγιο, όπου τα ηλιοστάσια συμβαίνουν κάθε χρόνο τον ίδιο μήνα. Εξάλλου, αχρηστεύονται όταν μιλάμε για ηλιοστάσια σε άλλους πλανήτες.
Οι εποχές
Η αιτία της υπάρξεως των εποχών του έτους είναι ότι ο άξονας περιστροφής της Γης γύρω από τον εαυτό της δεν είναι κάθετος στο επίπεδο της περιφοράς της γύρω από τον Ήλιο, αλλά (στα χρόνια μας) σχηματίζει μία γωνία περίπου 23° 26΄ (αποκαλούμενη λόξωση της εκλειπτικής), ενώ ταυτόχρονα ο άξονας κρατά την ίδια διεύθυνση στον χώρο. Ως αποτέλεσμα, τη μισή χρονιά (από τις 20 Μαρτίου ή 21 Μαρτίου ως τις 22 Σεπτεμβρίου ή 23 Σεπτεμβρίου) το βόρειο ημισφαίριο «γέρνει» προς τον Ήλιο, με το μέγιστο περί τις 21 Ιουνίου, ενώ την άλλη μισή χρονιά το νότιο ημισφαίριο είναι αυτό που «γέρνει» περισσότερο προς τον Ήλιο, με το μέγιστο περί τις 21 Δεκεμβρίου. Οι δύο στιγμές των μεγίστων αυτών είναι τα ηλιοστάσια.
Κατά το βόρειο ηλιοστάσιο ο Ήλιος εμφανίζεται να περνά ακριβώς από το ζενίθ το μεσημέρι σε τόπους που βρίσκονται σε γεωγραφικό πλάτος 23° 26΄ Βόρειο (ισοδύναμα: πάνω στον Τροπικό του Καρκίνου). Ακριβώς το ίδιο συμβαίνει κατά το νότιο ηλιοστάσιο σε τόπους που βρίσκονται σε γεωγραφικό πλάτος 23° 26΄ Νότιο (ισοδύναμα: πάνω στον Τροπικό του Αιγόκερω). Οι τόποι της Γης ανάμεσα σε αυτά τα δύο πλάτη βρίσκονται στην Τροπική ζώνη και μπορούν να δουν τον Ήλιο να περνά από το ζενίθ δύο ημέρες κάθε χρόνο.
Ο ήλιος του μεσονυχτίου και η πολική νύχτα
Εξάλλου, κατά το βόρειο ηλιοστάσιο σε τόπους που βρίσκονται σε γεωγραφικό πλάτος 66°34΄ Βόρειο (ισοδύναμα: πάνω στον Αρκτικό Κύκλο) ο Ήλιος εμφανίζεται να τέμνει ακριβώς τον βόρειο ορίζοντα τα μεσάνυχτα, και όλοι οι τόποι βόρεια από αυτόν τον κύκλο βλέπουν τον Ήλιο πάνω από τον ορίζοντα όλο το εικοσιτετράωρο. Αυτό είναι το φαινόμενο που είναι γνωστό ως ο ήλιος του μεσονυκτίου. Από την άλλη, τόποι που βρίσκονται σε γεωγραφικό πλάτος 66° 34΄ Νότιο (ισοδύναμα: πάνω στον Ανταρκτικό Κύκλο) βλέπουν τον Ήλιο να τέμνει ακριβώς τον βόρειο ορίζοντα το μεσημέρι, και όλοι οι τόποι νότια από αυτόν τον κύκλο δεν βλέπουν καθόλου τον Ήλιο όλο το 24ωρο. Αυτή είναι η λεγόμενη «πολική νύχτα». Κατά το νότιο ηλιοστάσιο τα φαινόμενα στα δύο ημισφαίρια αντιστρέφονται.
Στην εύκρατη ζώνη, το καλοκαίρι ο Ήλιος παραμένει για περισσότερες ώρες και ψηλότερα πάνω από τον ορίζοντα, ενώ τον χειμώνα λιγότερες ώρες και χαμηλότερα στο ουρανό. Και τα δύο φαινόμενα (πιο κάθετη πρόσπτωση των ακτίνων του Ήλιου στο έδαφος το καλοκαίρι επειδή ο Ήλιος ανεβαίνει ψηλότερα από τον ορίζοντα, και μεγαλύτερη διάρκεια της ημέρας) συνεισφέρουν στη διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ καλοκαιριού και χειμώνα. Από τα δύο αυτά φαινόμενα, πάντως, η κάθετη πρόσπτωση των ακτίνων του Ήλιου διαδραματίζει τον σημαντικότερο ρόλο, όπως γίνεται προφανές από το ότι στους πόλους της Γης, όπου οι ηλιακές ακτίνες φωτίζουν από πολύ χαμηλά ακόμη και το καλοκαίρι, η θερμοκρασία είναι εξαιρετικά χαμηλή πάντοτε, παρά το γεγονός ότι για 6 μήνες το χρόνο Ήλιος δεν δύει ποτέ στους πόλους.
Η κατεύθυνση του άξονα της Γης, η λόξωση της εκλειπτικής, όπως και η εκκεντρότητα της τροχιάς της Γης περί τον Ήλιο μεταβάλλονται και αυτές σύμφωνα με τους «Κύκλους του Μιλάνκοβιτς», απλώς η μεταβολή αυτή είναι πολύ αργή για τα δικά μας, τα ανθρώπινα χρονικά μέτρα, αφού συμβαίνει σε κλίμακες χιλιάδων ετών. Αυτή τη στιγμή, οι τροπικοί του Καρκίνου και του Αιγόκερω (όπως ορίζονται με τον ήλιο στο ζενίθ στα ηλιοστάσια) υποχωρούν αργά προς τον Ισημερινό, ενώ οι αρκτικός και ανταρκτικός κύκλος υποχωρούν προς τους αντίστοιχους πόλους.
Τα τόξα
Η παραπάνω ενότητα υποδεικνύει το πώς βλέπει τον φωτισμό της Γης από τον Ήλιο κάποιος που παρατηρεί από το διάστημα. Για τους ανθρώπους πάνω στη Γη ήταν ανέκαθεν χρήσιμο να παρατηρούν πώς ο Ήλιος φαινόταν να περιφέρεται γύρω τους. Τα ημερήσια τόξα που «γράφει» ο Ήλιος πάνω στην ουράνια σφαίρα κατά την ημερήσια φαινομενική του κίνηση εξαρτώνται από την εποχή του έτους. Τα μακρύτερα ημερήσια τόξα είναι πάντοτε το καλοκαίρι, ενώ τα βραχύτερα τον χειμώνα. Τα δύο ακραία τόξα παρατηρούνται στα δύο ηλιοστάσια της χρονιάς και απέχουν μεταξύ τους τη (μέγιστη) απόσταση των 46°53΄ (2 × 23°26΄).
«Λευκές Νύχτες»
Υπάρχουν και τα νυκτερινά τόξα της «πορείας» του Ήλιου. Κατά το βόρειο ηλιοστάσιο, αυτά είναι ανύπαρκτα για τόπους βορειότερα του Αρκτικού Κύκλου, αφού ο Ήλιος παραμένει 24 ώρες πάνω από τον ορίζοντα, οπότε έχει μόνο ημερήσιο τόξο. Ακόμα και για τόπους μερικές μοίρες νοτιότερα, τα νυκτερινά τόξα εκείνες τις ημέρες είναι μικρά, αλλά και «ρηχά», δηλαδή κανένα τμήμα τους δεν βρίσκεται πολύ κάτω από τον βόρειο ορίζοντα. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα ο Ήλιος να εξακολουθεί να φωτίζει τα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας αυτών των τόπων (πράγμα που προκαλεί το λυκαυγές και το λυκόφως, κοινώς «σούρουπο»). Ακόμα και τα μεσάνυχτα λοιπόν, παρατηρείται ένα ημίφως, ένα λυκόφως που το διαδέχεται το λυκαυγές χωρίς να μεσολαβήσει σκοτάδι, φαινόμενο ιδιαίτερα γνωστό στην Αγία Πετρούπολη ως οι «Λευκές Νύχτες», που παρατηρείται μερικές ημέρες πριν και μετά το βόρειο ηλιοστάσιο (21 Ιουνίου). Βέβαια αυτό δεν περιορίζεται στη συγκεκριμένη πόλη, αλλά παρατηρείται σε όλους τους τόπους με παρόμοιο γεωγραφικό πλάτος. Όλα αυτά εξάλλου συμβαίνουν και στους αντίστοιχους τόπους του νότιου ημισφαιρίου κατά το νότιο ηλιοστάσιο, απλώς κοντά στον Ανταρκτικό Κύκλο δεν υπάρχουν πόλεις…
Ισημερινός
Στις περιοχές της τροπικής ζώνης τώρα, τα πράγματα είναι διαφορετικά. Πάνω στον ισημερινό, ο Ήλιος δεν περνά από το ζενίθ κάθε μεσημέρι του χρόνου, όπως πιστεύουν μερικοί. Στην πραγματικότητα, αυτό συμβαίνει και εκεί μόνο δύο ημέρες τον χρόνο, και αυτές δεν είναι τα ηλιοστάσια, αλλά οι ισημερίες. Στους τόπους που βρίσκονται στον Ισημερινό, τα δύο ηλιοστάσια του έτους είναι οι ημερομηνίες κατά τις οποίες ο Ήλιος βρίσκεται στη μέγιστη απόσταση από το ζενίθ το τοπικό μεσημέρι, με ύψος 66°34΄ πάνω από τον ορίζοντα (βόρειο ή νότιο στο αντίστοιχο ηλιοστάσιο). Το μόνο ιδιαίτερο στον Ισημερινό είναι ότι όλες οι ημέρες του έτους έχουν την ίδια διάρκεια, κάπου 12 ώρες (από όπου και η λέξη «ισημερινός»).
Στους πόλους, τέλος, κατά τα ηλιοστάσια ο Ήλιος παραμένει όλο το 24ωρο σε ύψος 23°26΄ πάνω ή κάτω από τον ορίζοντα ανάλογα με το αν το ηλιοστάσιο είναι θερινό ή χειμερινό. Στη δεύτερη περίπτωση, αυτό είναι αρκετό για να μην υπάρχει ούτε λυκόφως.
Εορτές
Πολλοί ανθρώπινοι πολιτισμοί εόρταζαν και εορτάζουν τόσο το χειμερινό όσο και το θερινό ηλιοστάσιο, όπως και τις ισημερίες, πράγμα που αντικατοπτρίζεται και σε κοντινές ημερολογιακά φαινομενικά άσχετες θρησκευτικές εορτές. Το γνωστότερο παράδειγμα για το χειμερινό ηλιοστάσιο είναι τα Χριστούγεννα. Από τις 17 ως τις 23 Δεκεμβρίου, οι αρχαίοι Ρωμαίοι εόρταζαν τα Σατουρνάλια και στις 25 Δεκεμβρίου τα Μπρουμάλια (η λέξη υποδηλώνει τη μικρότερη ημέρα του χρόνου, dies brevissima > brevma > bruma, δηλαδή το χειμερινό ηλιοστάσιο). Σε αυτά τιμούσαν την «ημέρα της γεννήσεως του αήττητου Ήλιου» (dies natalis invicti Solis), αφού ο Ήλιος από εκείνες τις ημέρες έπαυε να χαμηλώνει την τροχιά του και άρχιζε να επανέρχεται ψηλά στον ουρανό ως θριαμβευτής για να ξαναφέρει τη ζέστη και τη ζωή στην παγωμένη φύση. Ο χριστιανισμός λοιπόν υιοθέτησε την ημερομηνία (επισήμως από τον 6ο αι.) αλλάζοντας το τιμώμενο πρόσωπο στον «Ήλιο της Δικαιοσύνης» (κατά το τροπάριο των Χριστουγέννων), τον Ιησού Χριστό, οπότε ο λαός δεν δυσκολεύθηκε να αλλάξει και πολύ τις εορταστικές του συνήθειες. Σε άλλους λαούς παρατηρούμε ότι π.χ. οι εορτές Γιάλντα, Καρατσούν, Χανουκκά, Κουάντζα κ.λπ. εορτάζονταν επίσης πολύ κοντά στο χειμερινό ηλιοστάσιο.
Για το θερινό ηλιοστάσιο και οι τρεις μεγάλες συνιστώσες του Χριστιανισμού (Ορθόδοξοι, Καθολικοί και Προτεστάντες) εορτάζουν τη γέννηση του Αγίου Ιωάννη του Βαπτιστή στις 23 ή στις 24 Ιουνίου, γνωστή στην Ελλάδα ως εορτή του «Αϊ-Γιάννη του Φανιστή», αρκετά σημαντική ώστε σε κάποια μέρη (Σωζόπολις Ανατ. Ρωμυλίας) ολόκληρος ο Ιούνιος να αναφέρεται ως «Αϊγιαννίτης». Ο λαογράφος Γεώργιος Μέγας έγραφε:
Ότι μία νέα χρονική περίοδος αρχίζει με την 24ην Ιουνίου το γνωρίζουν και οι άνθρωποι του λαού: «είναι λιτρόπι» λέγουν, δηλ. ημέρα των θερινών τροπών του ηλίου και δι’ αυτό τον Ιωάννην Πρόδρομον, του οποίου το Γενέθλιον εορτάζεται την ημέραν αυτήν, εις μερικούς τόπους, όπως εις την Κύμην, την Κύθνον, την Λέσβον, την Σινώπην, την Οινόην, τον ονομάζουν Αϊγιάννη «Λιοτροπιόν» ή Αλιτροπιόν ή του Λουτρόπου. Επικρατεί μάλιστα η πίστις ότι ο ήλιος της ημέρας αυτής «τρέμει ή γυρίζει και είναι θαμπερός».
Στις βορειότερες χώρες, όπου οι μεταβολές της πορείας του ήλιου είναι ευκολότερα αντιληπτές από ό,τι στην Ελλάδα, οι σχετικές τελετές επικρατούσαν από τη χαραυγή ήδη του πολιτισμού. Το αρχαιότερο ίσως σχετικό μνημείο είναι το Στόουνχεντζ. Σήμερα η κεντρική ιδέα επιβιώνει σε εορτασμούς όπως η Ημέρα του Ιβάν Κουπάλα και η Λίθα.
Στους περισσότερους πολιτισμούς τα 2 ηλιοστάσια και οι 2 ισημερίες ορίζουν τα μέσα των 4 εποχών του έτους. Ωστόσο, στην Ελλάδα αναφέρεται συχνά ότι η 21η Ιουνίου είναι η «επίσημη» ή «αστρονομική» έναρξη του Θέρους και η 21η Δεκεμβρίου η έναρξη του χειμώνα.
Στο Ινδικό ημερολόγιο υπάρχουν δύο αστρικά ηλιοστάσια, το Uttarayana και το Dakshinayana. Το πρώτο τοποθετείται περί τις 14 Ιανουαρίου κάθε χρόνο, ενώ το δεύτερο περί τις 14 Ιουλίου. Αυτά σημειώνουν δύο σημεία στη φαινόμενη κίνηση του Ήλιου κατά μήκος ενός σταθερού ως προς τους μακρινούς αστέρες Ζωδιακού (η μετάπτωση των ισημεριών αγνοείται): την είσοδό του στο ζώδιο Mesha (αντιστοιχεί στο ζώδιο Κριός το 285 μ.Χ. περίπου) και στο αντίθετο ζώδιο Tula (Ζυγός του 285 μ.Χ. περίπου).
Ισημερία
Η ισημερία συμβαίνει δύο φορές τον χρόνο, όταν η Γη διέρχεται από τα σημεία τομής της εκλειπτικής (ελλειπτική τροχιά της γης) και του ουράνιου ισημερινού. Στην αστρονομία τα σημεία αυτά συμβολίζονται διεθνώς με τα γράμματα γ και γ΄. Στη συγκεκριμένη στιγμή η γραμμή ηλίου – γης είναι κάθετος στον άξονα περιστροφής της γης, με αποτέλεσμα η ημέρα και η νύχτα να έχουν ίση διάρκεια σε οποιοδήποτε σημείο της γήινης επιφάνειας. Η ισημερία συμβαίνει γύρω στις 21 Μαρτίου και 23 Σεπτεμβρίου. Το όνομα ισημερία προέρχεται από τις ελληνικές λέξεις ίσος και ημέρα, ενώ το διεθνές αντίστοιχο όνομα, equinox, προέρχεται από το λατινικό aequus (ίσος) και nox (νύχτα).
Η εαρινή ισημερία πραγματοποιείται περίπου στις 21 Μαρτίου. Η φθινοπωρινή ισημερία γίνεται περίπου στις 23 Σεπτεμβρίου.
Οι ονομασίες εαρινή και φθινοπωρινή ισημερία είναι σχετικές και αναφέρονται σε περιοχές του βόρειου ημισφαιρίου, καθώς στις αντίστοιχες ημερομηνίες στο νότιο ημισφαίριο οι εποχές είναι αντίθετες. Στα σημεία των δύο πόλων δεν έχει έννοια η ισημερία, όπως στα σημεία του ισημερινού είναι διαρκής.
Στην αστρονομία ισημερία καλείται η αστρική ημέρα κατά την οποία το κέντρο του ηλιακού δίσκου βρίσκεται ίσο χρονικό διάστημα πάνω και κάτω από τον ορίζοντα κάθε τόπου, διαγράφει δηλαδή ίσα τόξα (ημερήσιο και νυκτερινό), και κατά τη διάρκεια της οποίας οι ακτίνες του ηλίου πέφτουν κατακόρυφα στον ισημερινό.
Το φαινόμενο οφείλεται στην περιφορά της γης γύρω από τον ήλιο και στην κλίση του άξονα περιστροφής της. Καθώς η γη περιφέρεται γύρω από τον ήλιο και επειδή ο άξονας περιστροφής της δεν είναι κάθετος στο επίπεδο περιφοράς η διάρκεια της ημέρας αλλάζει. Δύο φορές το χρόνο η γη βρίσκεται σε τέτοια θέση που οι ακτίνες του ήλιου πέφτουν εντελώς κατακόρυφα στον ισημερινό.
Σε πολλές γλώσσες ο αντίστοιχος όρος λεκτικά δεν αναφέρεται στην έννοια της ίσης ημέρας αλλά της ίσης νύχτας κυρίως λόγω της λατινικής προέλευσης του (λατινικά aequinoctium). Οι ισημερίες συμβαίνουν μεταξύ των ηλιοστασίων, του χειμερινού ηλιοστασίου και θερινού ηλιοστασίου.
Το φαινόμενο της ισημερίας παρουσιάζεται σε όλους τους πλανήτες κάθε ηλιακού συστήματος οι οποίοι παρουσιάζουν κλίση του άξονα περιστροφής ως προς το επίπεδο περιφοράς.
***
Ισημερίες και Ηλιοστάσια
Διονύσης Π. Σιμόπουλος
Πηγή: Ίδρυμα Ευγενίδου
Η έλευση του Σεπτεμβρίου σηματοδοτεί κατά κάποιον τρόπο μια νέα αρχή, αφού οι περισσότεροι από εμάς επιστρέφουμε από τις καλοκαιρινές διακοπές με ανανεωμένες δυνάμεις για να αντιμετωπίσουμε μια νέα ακαδημαϊκή χρονιά. Το τέλος όμως των διακοπών δεν σημαίνει αναγκαστικά και το τέλος των ουράνιων περιπλανήσεών μας, αφού ο νυχτερινός ουρανός θα συνεχίσει να μας χαρίζει το υπέροχο ουράνιο θέαμα του «Καλοκαιρινού Τριγώνου» με τα τρία λαμπερά άστρα, τον Ντένεμπ στον αστερισμό του Κύκνου, τον Αλταΐρ στον αστερισμό του Αετού και τον Βέγα στον αστερισμό της Λύρας. Ο Σεπτέμβριος όμως φέρνει μαζί του και την αρχή του Φθινοπώρου στις 23 του μήνα στη 1:22 μετά τα μεσάνυκτα, αφού τη στιγμή εκείνη ο Ήλιος θα φτάσει στο Φθινοπωρινό Ισημερινό Σημείο της ετήσιας τροχιάς του στον ουρανό. Ας εξηγηθούμε όμως καλύτερα.
Ο υπολογισμός του έτους των 365,25 ημερών έγινε την αρχαιότητα με την παρατήρηση της επίδρασης που έχει πάνω στη Γη, η περιφορά της γύρω από τον Ήλιο, δηλαδή της αέναης διαδοχής των τεσσάρων εποχών και της επαναλαμβανόμενης παρέλασής τους. Αν και η επανάληψη των εποχών βασίζεται στην κίνηση της Γης γύρω από τον «ακίνητο» Ήλιο, εμείς δεν αισθανόμαστε αυτή την κίνηση. Αντίθετα, νομίζουμε ότι η Γη είναι ακίνητη και ότι ο Ήλιος είναι αυτός που περιστρέφεται γύρω από τη Γη, προς την αντίθετη κατεύθυνση, δηλαδή από τη Δύση προς την Ανατολή. Είναι στην ουσία κάτι αντίστοιχο με την αίσθηση που έχουμε κοιτώντας από το παράθυρο ενός τρένου, όταν μας φαίνεται πως είμαστε ακίνητοι και ότι τα δέντρα κινούνται προς την αντίθετη κατεύθυνση.
Η Γη, λοιπόν, βρίσκεται κάθε μέρα σε διαφορετική θέση από αυτήν που βρισκόταν την προηγούμενη. Έτσι από κάθε νέα θέση αντικρίζουμε τον Ήλιο υπό διαφορετική γωνία. Επειδή λοιπόν εμείς βλέπουμε τον Ήλιο υπό διαφορετική γωνία κάθε μέρα, μας φαίνεται ότι βρίσκεται μπροστά από διαφορετικά άστρα συνεχώς.
Έτσι κάθε φορά που η Γη συμπληρώνει μία πλήρη περιφορά γύρω από τον Ήλιο, μας φαίνεται ότι το Άστρο της Ημέρας ήταν που συμπλήρωσε μια περιφορά γύρω από τη Γη. Η νοητή αυτή κυκλική τροχιά που διαγράφει σε ένα χρόνο ο Ήλιος γύρω από τη Γη ονομάζεται εκλειπτική. Η εκλειπτική δηλαδή δεν είναι τίποτε άλλο παρά η απεικόνιση ή η προέκταση πάνω στην ουράνια σφαίρα της γήινης τροχιάς γύρω από τον Ήλιο. Η ουράνια σφαίρα τέλος δεν είναι τίποτα άλλο από μια υποθετική σφαίρα που περιβάλλει τη Γη, η οποία βρίσκεται ακίνητη στο κέντρο της. Πάνω στην ουράνια σφαίρα τα άστρα, συμπεριλαμβανομένου και του Ηλίου, αποτυπώνουν τις τροχιές τους. Οι προεκτάσεις ή οι απεικονίσεις των πόλων και του ισημερινού της Γης στην ουράνια σφαίρα προσδιορίζουν το βόρειο και νότιο ουράνιο πόλο, καθώς και τον ουράνιο ισημερινό της ουράνιας σφαίρας αντίστοιχα.
Αν παρατηρήσουμε την εκλειπτική και τη συγκρίνουμε με τον ουράνιο ισημερινό θα δούμε ότι οι δύο αυτοί κύκλοι δεν συμπίπτουν, αλλά αντίθετα τέμνονται, σχηματίζοντας γωνία ίση με περίπου 23,5 μοίρες, λόγω της κλίσης που έχει ο άξονας της Γης σε σχέση με το επίπεδο που σχηματίζει η εκλειπτική. Η γωνία αυτή ονομάζεται λόξωση της εκλειπτικής και τα δύο σημεία, στα οποία τέμνονται οι δύο κύκλοι, ονομάζονται ισημερινά σημεία.
Στο πρώτο σημείο ο ουράνιος ισημερινός τέμνει την εκλειπτική εκεί όπου ο Ήλιος βρίσκεται στις 20-21 Μαρτίου. Το σημείο αυτό ονομάζεται Εαρινό Ισημερινό Σημείο και από την ημέρα αυτή αρχίζει η Άνοιξη. Το δεύτερο σημείο τομής της εκλειπτικής με τον ουράνιο ισημερινό εντοπίζεται εκ διαμέτρου αντίθετα, εκεί δηλαδή που ο Ήλιος βρίσκεται στις 22-23 Σεπτεμβρίου. Το σημείο αυτό ονομάζεται Φθινοπωρινό Ισημερινό Σημείο και από την ημέρα αυτή αρχίζει το Φθινόπωρο. Και στις δύο αυτές ημέρες, η νύχτα είναι ίση με την ημέρα, δηλαδή επί 12 ώρες ο Ήλιος βρίσκεται πάνω από τον ορίζοντα και επί 12 ώρες βρίσκεται κάτω από αυτόν.
Από το εαρινό ισημερινό σημείο και μετά, ο Ήλιος φαίνεται να σκαρφαλώνει όλο και πιο πάνω στο βόρειο ημισφαίριο του ουρανού. Οι μέρες μεγαλώνουν, οι νύχτες μικραίνουν και ο καιρός γίνεται όλο και πιο θερμός. Περίπου τρεις μήνες αργότερα, στις 22 Ιουνίου, ο Ήλιος φτάνει στο βορειότερο σημείο της εκλειπτικής από το οποίο θα αρχίσει πλέον να κατέρχεται, «τρεπόμενος» και πάλι προς τον ισημερινό. Το σημείο αυτό, στις 22 Ιουνίου, ονομάζεται θερινό τροπικό σημείο ή απλά θερινή τροπή, επειδή ο Ήλιος τρέπεται και πάλι προς τον ισημερινό και από την ημέρα αυτή αρχίζει το καλοκαίρι. Επειδή μάλιστα για μερικές ημέρες πριν και μετά τη θερινή τροπή ο ήλιος φαίνεται να αργοστέκεται πάνω στην εκλειπτική σαν να είναι έτοιμος να σταματήσει, το θερινό τροπικό σημείο ονομάζεται επίσης και Θερινό Ηλιοστάσιο.
Μετά τη θερινή τροπή, ο Ήλιος συνεχίζει να κατεβαίνει προς το Νότο και στις 23 Σεπτεμβρίου φτάνει στο φθινοπωρινό ισημερινό σημείο, οπότε, όπως και στο εαρινό ισημερινό σημείο, έχουμε ίση μέρα και νύχτα. Αλλά η κάθοδος του Ηλίου συνεχίζεται, μέχρις ότου, στις 22 Δεκεμβρίου, φτάσει στο νοτιότερο σημείο της τροχιάς του που ονομάζεται χειμερινό τροπικό σημείο ή απλά χειμερινή τροπή ή Χειμερινό Ηλιοστάσιο. Από την ημέρα αυτή αρχίζει ο Χειμώνας. Από εκεί κι έπειτα ο Ήλιος σταματάει να κατέρχεται και ξαναρχίζει και πάλι να σκαρφαλώνει, κάθε μέρα όλο και πιο ψηλά.
Φυσικά σήμερα εμείς γνωρίζουμε ότι αιτία των εποχών του έτους είναι η κλίση των περίπου 23 1/2 μοιρών που έχει ο άξονας της Γης σε σχέση με το επίπεδο της τροχιάς της γύρω από τον Ήλιο, η οποία απεικονίζεται όπως είπαμε στην ουράνια σφαίρα, με αποτέλεσμα η εκλειπτική να τέμνει τον ουράνιο ισημερινό με την ίδια γωνία. Έτσι, καθώς η Γη κινείται στην τροχιά της γύρω από τον Ήλιο, κάθε της ημισφαίριο προσανατολίζεται λιγότερο ή περισσότερο προς την κατεύθυνση του Ηλίου. Όταν για παράδειγμα το βόρειο ημισφαίριο της Γης στρέφεται μακριά από τον Ήλιο, οι ακτίνες του Ηλίου πέφτουν με πλάγιο τρόπο, ο Ήλιος δεν ανεβαίνει ψηλά στον ουρανό, οι μέρες διαρκούν λίγο και έτσι έχουμε Χειμώνα. Το ακριβώς αντίθετο συμβαίνει στο νότιο ημισφαίριο οπότε εκεί έχουν Καλοκαίρι. Στη διάρκεια της Άνοιξης ο Ήλιος βρίσκεται ακριβώς πάνω από τον ισημερινό της Γης, οπότε και τα δύο ημισφαίρια μοιράζονται ισόποσα τις ζωογόνες ακτίνες του.
Όταν, αντίθετα, η περιφορά της Γης γύρω από τον Ήλιο στρέφει το βόρειο ημισφαίριό της περισσότερο προς την κατεύθυνση του Ηλίου, οι ακτίνες του πέφτουν σ? αυτό περισσότερο κάθετα, ο Ήλιος ανεβαίνει όλο και ψηλότερα στον ουρανό, οι μέρες μεγαλώνουν και έτσι έχουμε Καλοκαίρι. Αντίθετα, στο νότιο ημισφαίριο έχουν Χειμώνα. Τέλος, το Φθινόπωρο, ο Ήλιος βρίσκεται και πάλι πάνω από το γήινο ισημερινό, με ισομερή κατανομή της θερμότητας και στα δύο ημισφαίρια.
Ανακεφαλαιώνοντας λοιπόν, μπορούμε να πούμε ότι η περιφορά της Γης γύρω από τον Ήλιο και η κλίση των 23 1/2 μοιρών του άξονά της, είναι η αιτία της ετήσιας κυκλικής εναλλαγής των εποχών.
