Estaciones anuales
El eje de rotación terrestre está inclinado en 23.5º y el plano del ecuador terrestre no coincide con el de la eclíptica. Esto determina nuestra perspectiva del desplazamiento anual del Sol y los planetas en el cielo, y es clave para la ocurrencia de las estaciones del año, ya que si la Tierra no tuviera su eje inclinado, simplemente no habría estaciones (en ese caso sólo una parte de la Tierra -el ecuador- recibiría constantemente los rayos del Sol de manera perpendicular).
En un equinoccio, los rayos solares inciden perpendicularmente en el ecuador terrestre, y el día y la noche duran lo mismo en todo el mundo. Alrededor del 21 de marzo tiene lugar el equinoccio de primavera en el hemisferio Norte, y de otoño en el hemisferio Sur. Alrededor del 21 de septiembre, tiene lugar la situación contraria (equinoccio de primavera en el Sur, de otoño en el Norte).
En un solsticio, el Sol llega a su máxima posición austral o boreal. En el solsticio de verano austral, el Sol llega al cenit en el Trópico de Capricornio, y en el solsticio de invierno boreal, esto ocurre en el Trópico de Cáncer. Alrededor del 21 de junio tiene lugar el solsticio de verano en el hemisferio Norte, y de invierno en el hemisferio Sur. Alrededor del 21 de diciembre, tiene lugar la situación contraria (solsticio de verano en el Sur, de invierno en el Norte).
Es posible darse cuenta de lo anterior, si uno se fija qué tan “alto” o “bajo” llega el Sol por encima del horizonte, durante los momentos cúlmine de cada estación (solsticios y equinoccios). Por ejemplo, nótese las siguientes animaciones (fuente).
En cada una de ellas se aprecia el recorrido que describe el Sol desde la ciudad de Durham, durante un equinoccio (el Sol llega a un punto intermedio en el cielo), durante el solsticio de verano (el Sol llega a la posición máxima) y solsticio de invierno (el Sol llega a la posición mínima). En cada caso, la altura sobre el horizonte está relacionada con qué tan “directa” o “perpendicular” llegan los rayos solares a cada ubicación.
Los únicos lugares en el mundo donde los rayos solares llegan de manera perpendicular durante algunos de estos eventos, son aquellas latitudes ubicadas sobre el Trópico de Capricornio (23° S), Trópico de Cáncer (23° N) y sobre la línea del Ecuador (0°).
Por ejemplo, la ciudad de Antofagasta (23° S, 70° O, aproximadamente) está ubicada en torno a esta zona geográfica, por lo cual durante un solsticio de verano, al llegar los rayos solares perpendicularmente, los objetos no proyectan sombras por algunos instantes. Precisamente, esta ciudad cuenta con un monumento dedicado a mostrar la incidencia de las sombras durante solsticios y equinoccios.
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