Ηλιοστάσιο

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.

Περιγραφή

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 ψηλότερο (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» (βλ. παρακάτω, Πολιτιστικές επιδράσεις και λαογραφία). 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.

Ηλιοκεντρική θεώρηση των εποχών

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.
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 καλοκαιρού 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.

Γεωκεντρική θεώρηση των εποχών

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΄).
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...
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.

Πολιτιστικές επιδράσεις και λαογραφία

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, δηλ.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 (βλ. το αναλυτικό άρθρο Ιστορία του εορτασμού των Χριστουγέννων). Σε άλλους λαούς παρατηρούμε ότι π.χ. οι εορτές Γιάλντα, Καρατσούν, Χανουκκά, Κουάντζα κλπ. 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 :
`Οτι 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»
— Γ.Α. Μέγας
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).