Stonehenge sol.

Från den neolithiska till dagens tider har mängden solljus vi ser på en dag haft en djupgående inverkan på mänsklig kultur. Vi närmar oss vintersolståndet på norra halvklotet, som äger rum den december 21. Detta är årets längsta natt - en gång berömd som "Yule"Av de hedniska människorna i Nordeuropa innan det blev jul.

Stonehenge och den närliggande Neolithic platsen av Durrington väggar (ungefär 2,500 BC) var byggda för att vara orienterade för att möta midvintersolnedgången respektive soluppgången. Detta fokus på vintersolståndet var en viktig tid markerad av festning och möjligen djuroffer.

Millennia senare firade romarna Saturnalia (fram till fjärde århundradet e.Kr.) - en festival över vintersolståndet dedikerade till gud Saturnus, som involverar spel och merriment. Den sista dagen av Saturnalia kallades "döden natalis solis invicti" (födelsedagen av den oövervinnade solen) av romarna, som firade det genom att ge gåvor till varandra på december 25. Den hedniska angelsaxiska händelsen som kallas Yule var i full gång under vintersolståndet några århundraden efter det och så småningom utvecklas till festivalen som vi nu vet som jul.

Tilting planet

Men vad orsakar vintersolståndet? Vår planet har en axiell lutning (av 23.4 °) med avseende på dess omloppsplan runt solen, vilket resulterar i årstiderna. Vinter- och sommarsolsticerna, och höstens och höstens equinoxes, är de yttersta punkterna i vart och ett av dessa årstider (se bild). På vintern, orsakar jordens lutning från solen solsken att vara spridas över en större yta än på sommaren. Det medför också att solen stiger senare och sätter tidigare, vilket ger oss färre timmar av solljus och kallare temperaturer.

Meniou / Wikipedia, CC BY-SA

När det händer ändras riktningen av jordens lutning över tiden. Dessa variationer har varit kända sedan antikens greker. Hipparchus, en av grundarna av moderna astronomiska tekniker, skrev en av första omfattande stjärnkataloger i 129 BC. Efter att ha sammanställt sin katalog noterade han att stjärnornas ställning hade förändrats från de i tidigare tidningar, såsom den babyloniska.

Intressant såg stjärnorna att ha flyttat positionen med samma mängd, och han insåg att placeringen av norr i himlen måste ha flyttat i de mellanliggande århundradena. För närvarande är vår celestial nord markerad av stjärnans position Polaris. Men det var inte alltid fallet.

Rotationen av ett snurrande objekt, som jorden, kan påverkas av yttre krafter. Med tanke på att jorden redan spinner, kommer någon kraft som appliceras på den, såsom gravitation från månen eller andra kroppar i solsystemet, att ändra denna rotation (känd som vridmoment). Resultatet på jorden kallas precession av equinoxes - Ett fenomen som påverkar våra observationer av stjärnorna. Ett synligt exempel på detta i mindre skala visas flera gånger under filmen Start, där precessionen av en snurrande topp användes för att bestämma om huvudpersonen var i verkligheten eller fortfarande drömmer.

För jorden spårar denna precession en cirkel på himlen en gång per 26,000 år (se bilden nedan). I 3,000 BC var den himmelska norr stjärnan Alpha Draconis (Thuban), i konstellationen Draco. Med tanke på att vi kan förutsäga denna rörelse vet vi att 13,000 år från och med nu blir vår nordstjärna Vega, i konstellationen Lyrae.

författaren förutsatt

Detta påverkar också årstiderna under årets längd som en del av denna 26,000 årscykel och har därför viktiga konsekvenser för alla som försöker att tilldela någon kulturell betydelse till en viss punkt under en viss årstid. Den tid det tar för jorden att bana solen är ungefär 365.25 dagar, vilket betyder att vi har en extra dag vart fjärde år. I jämförelse resulterar precessionen av equinoxerna i ungefär 20 minuter av skillnaden mellan jordens orbitalperiod när den mäts mot de fasta bakgrundsstjärnorna (ett sidoralt år) och den tid det tar för solen att verka för att återvända till samma position i himlen varje år (ett solår).

Som en historisk sida var det skillnaden mellan solens längd och längden på ett år enligt definitionen av Julian kalender som ledde till omvandlingen till den nuvarande användningen Gregorianska kalendern. Equinoxernas precession var känd för och hade orsakat en skillnad av några dagar vilket ledde till rådet av Nicaea till ändra vårt kalendersystem.

Under den juliska kalendern, som ursprungligen upprättades av romarna i 46 BC, var nyårsdagen i England i mars 25, och detta användes också för att definiera skatteårets början. Antagandet av den gregorianska kalendern i 1752 skiftade datum för skatteåret framåt med 11 dagar, men ställa in nyår till januari 1. För att undvika 11-dagar med förlorade skatteintäkter fastställde regeringen den tiden då vårt skatteår att börja på april 6 där det är kvar till denna dag.

Så, med tanke på att det finns 1,440-minuter på en dag och en skillnad på 20-minuter mellan sidovärdena och solens år, då över en period av 72 år skulle datumen för equinoxerna (och solstickorna) flyttas bakåt i kalendern av en hel dag, om de inte korrigeras för (vilka de är). Det betyder att en romare använder vintersolståndet som referenspunkt för julens tidpunkt skulle ha firat jul nära slutet av november. Ännu längre tillbaka hade byggare av Stonehenge upplevt vintersolståndet i september.

Jul på Mars

Vintersolståndet har tydligt varit viktigt historiskt, men hur är det med framtiden? Kanske om några hundra år kommer människor bosättare firar jul på Mars. Planeten Mars har också en axiell lutning (25.2 °), och därmed årstider som vi gör. Mars upplever också en precession av equinoxerna, men precessionsperioden är mindre stabil än jordens. En fullständig Martian precession är ungefär 167,000 år.

Den norra halvklotets vintersolstånd på Mars har bara passerat, som inträffade i oktober 16. Eftersom ett sidoralt år på Mars är 687 Jorddagar, kommer nästa solnedgång i norra halvklotet inte att ske före september 2, 2020.

Det innebär att alla framtida Mars-kolonister som vill återskapa vintersolståndet "festligheter" på Durrington-väggarna för tusentals år sedan eller kanske bara markerar jul, måste väljas till att fira på olika martensäsonger nästan varje år.

Om författaren

Gareth Dorrian, Postdoktorforskningsassistent i rymdvetenskap, Nottingham Trent University och Ian Whittaker, föreläsare, Nottingham Trent University

Denna artikel publiceras från Avlyssningen under en Creative Commons licens. Läs ursprungliga artikeln.

Relaterade böcker:

at InnerSelf Market och Amazon