Să presupunem că poziționăm o cameră foto într-o poziție fixă,
că fotografiem cerul
la aceeași oră în fiecare zi, timp de un an,
și că așezăm toate fotografiile una peste cealaltă.
Cum ar arăta soarele în acea imagine combinată?
Ca un punct fix?
Ca un traseu circular?
Nici una, nici alta.
Destul de ciudat, apare precum cifra opt,
cunoscută ca și analema Soarelui,
dar de ce?
Mișcarea Pământului creează câteva cicluri.
În primul rând, se rotește în jurul axei cam o dată la 24 de ore,
dând naștere răsăriturilor și apusurilor.
În același timp, creează un ciclu mult mai lent,
orbitând în jurul Soarelui aproximativ în 365 de zile.
Însă există o turnură.
În raport cu planul orbitei sale,
Pământul nu se învârte cu Polul Nord îndreptat în sus.
În schimb, axa are o înclinație constantă de 23,4 grade.
Aceasta este cunoscută ca înclinație axială sau oblicitate.
O înclinație de 23 grade poate părea neimportantă,
dar este motivul principal pentru care există anotimpurile.
Deoarece axa rămâne înclinată în aceeași direcție
în timp ce Pământul își străbate orbita anuală,
există perioade lungi în fiecare an
când jumătatea nordică a planetei rămâne înclinată spre Soare,
în timp ce jumătatea sudică este înclinată în direcția opusă
și vice versa,
ceea ce noi numim vară sau iarnă.
În timpul verii, într-o anumită emisferă,
Soarele este poziționat mai sus pe cer, zilele fiind mai lungi și mai calde.
O dată pe an, declinația Soarelui,
unghiul dintre Ecuator
și poziția în care Soarele apare pe Pământ direct deasupra capului,
ajunge la valoarea sa maximă.
Această zi se numește solstițiu de vară, cea mai lungă zi a anului
și cea în care Soarele se află cel mai sus pe cer.
Așadar, înclinația axei Pământului
explică parțial motivul pentru care Soarele își schimbă poziția pe cer,
iar lungimea analemei
reprezintă cele 46,8 grade ale declinației Soarelui
de-a lungul anului.
Dar de ce este sub forma cifrei 8 și nu o linie dreaptă?
Aceasta se datorează altei caracteristici a mișcării de revoluție
a Pământului:
excentricitatea orbitală.
Orbita Pământului în jurul Soarelui este o elipsă,
cu distanța până la Soare schimbându-se în anumite momente.
Schimbarea corespunzătoare în forță gravitațională
face ca Pământul să se miște cel mai repede în ianuarie,
când atinge cel mai apropiat punct de Soare,
periheliul,
iar cel mai lent în iulie, când atinge punctul cel mai îndepărtat,
afeliul.
Excentricitatea Pământului înseamnă că amiaza solară,
momentul în care Soarele este cel mai sus pe cer,
nu are loc în același moment al zilei.
Așadar, cadranul solar poate fi cu cel mult șaisprezece minute înainte
sau cu paisprezece minute în urma unui ceas obișnuit.
De fapt, ora ceasului și ora Soarelui se potrivesc doar de patru ori pe an.
Lățimea analemei reprezintă extinderea acestei deviații.
Deci cum știau oamenii ora exactă cu ani în urmă?
În aproape toată istoria umană,
raportarea la poziția Soarelui a fost suficient de exactă.
Însă în timpul erei moderne,
diferența dintre cadranele solare
și ceasurile mecanice a devenit importantă.
Ecuația timpului, introdusă de Ptolemeu
și mai târziu perfecționată pe baza muncii lui Johannes Kepler,
se schimbă între timpul solar aparent și timpul mediu pe care îl știm cu toții.
Globuri obișnuiau să aibă analema inserată pe ele
pentru a-i lăsa pe oameni să determine diferența
dintre ora ceasului și ora solară bazată pe ziua din an.
Felul în care analema apare depinde de locul în care te afli.
Va fi înclinată într-un unghi în funcție de latitudinea ta
sau va fi inversată, dacă te afli în emisfera sudică.
Iar dacă ești pe o altă planetă,
poți găsi ceva total diferit.
În funcție de excentricitatea orbitală și de înclinația axei planetei,
analema poate fi ca o picătură de apă,
ovală
sau chiar o linie dreaptă.