Analema

El analema, del griego ἀνάλημμα, que significa "pedestal de un reloj de sol", es la curva que describe el Sol en el cielo si se observa todos los días del año a la misma hora y desde el mismo lugar. Esta curva suele tener la forma del símbolo ∞ infinito o lemniscata. El analema muestra la declinación del Sol y la ecuación del tiempo, que es la diferencia entre el tiempo solar aparente y el tiempo solar medio.

El analema es una figura que se forma en el cielo debido al movimiento combinado de la Tierra alrededor del Sol y la inclinación del eje terrestre. Se trata de una curva que, al ser trazada durante un año completo desde un punto fijo en la superficie terrestre, refleja la variación diaria en la posición aparente del Sol, en relación con el mismo momento del día, debido a las variaciones de la órbita elíptica de la Tierra y la inclinación de su eje. Esa variación diaria explica por qué el sol no se pone siempre en el mismo punto a lo largo del año. 

Cuando observamos la posición del Sol a la misma hora cada día durante un año, podemos notar que el Sol no sigue una trayectoria perfectamente recta. Debido a dos factores principales. El primero, la órbita elíptica de la Tierra que se desplaza a diferentes velocidades a lo largo de su órbita debido a la atracción gravitatoria. En ciertos momentos del año, cuando la Tierra está más cerca del Sol -perihelio, alrededor del 3 de enero-, se mueve más rápido que cuando está más alejada -afelio, alrededor del 4 de julio-. Y la inclinación del eje terrestre: La Tierra está inclinada en su órbita en un ángulo de aproximadamente 23.5 grados. Esto significa que el Sol, visto desde la Tierra, no sigue una línea recta, sino que se desplaza de manera oscilante entre el norte y el sur del ecuador celeste.

Cuando estos dos movimientos se combinan, el Sol parece moverse en un patrón de símbolo ∞ en el cielo durante el transcurso de un año, lo que da lugar al analema. Esta figura se repite cada año, y tiene puntos clave que marcan las estaciones del año:

• Equinoccios: Los puntos donde el analema cruza el eje vertical de la figura. Son los puntos donde el día y la noche tienen la misma duración, alrededor del 20 de marzo y 23 de septiembre.

• Solsticios: Los puntos más altos y más bajos en el analema. El punto más alto corresponde al solsticio de verano, alrededor del 21 de junio en el hemisferio boreal; y el punto más bajo al solsticio de invierno, alrededor del 21 de diciembre en el hemisferio boreal.

Si visualizamos la curva del analema con un diagrama o gráfico, sus puntos de encuentro y fechas de relevancia son:

1. El solsticio de invierno. 21 de diciembre aproximadamente: El analema alcanza su punto más bajo, lo que indica la posición del Sol en su punto más alejado del cenit en el hemisferio boreal.

2. El equinoccio de primavera, alrededor del 20 de marzo: Aquí, el analema cruza el eje horizontal, marcando el punto de equilibrio entre el día y la noche.

3. El solsticio de verano, 21 de junio aproximadamente: El analema alcanza su punto más alto, indicando la máxima inclinación del Sol hacia el hemisferio boreal y máxima distancia del hemisferio austral.

4. El equinoccio de otoño, alrededor del 23 de septiembre: Similar al de primavera, el analema vuelve a cruzar el eje horizontal.

5. El perihelio, alrededor del 3 de enero: Este es el punto donde la Tierra se encuentra más cerca del Sol, y el movimiento más rápido de la Tierra provoca que la posición aparente del Sol se desplace más rápidamente.

6. El afelio, alrededor del 4 de julio: Aquí la Tierra se encuentra más lejos del Sol, y su movimiento es más lento, lo que provoca que el Sol se desplace más lentamente en la figura del analema.

7. El 15 de abril y el 1 de septiembre suelen estar en el mismo punto o muy cerca. Esa intersección en el símbolo de ∞ es la que celebramos hoy. La posición del Sol está en la misma parte de la curva, porque en ambas fechas la ecuación del tiempo (que mide la diferencia entre el tiempo solar aparente y el tiempo medio) es aproximadamente la misma, y la declinación solar es muy similar. Esto significa que, si se tomara una foto del Sol a la misma hora en ambas fechas, su posición en el cielo sería prácticamente idéntica.

Los navegantes y los antiguos astrónomos usaban el analema como una herramienta para determinar la hora solar local y la orientación geográfica. Hoy en día, el análisis del analema también tiene aplicaciones en la ciencia moderna, como la ingeniería de paneles solares, donde la trayectoria solar es crucial para optimizar la captación de energía.

Existe un concepto similar al analema solar, conocido como analema lunar. Sin embargo, el analema lunar es más complicado de observar y registrar debido a las variaciones en la órbita de la Luna y su ciclo de fases. También tiene una forma de ocho o lemniscata, pero puede ser más irregular y menos simétrico que el analema solar. Este fenómeno refleja las complejidades de la órbita lunar y su interacción con la Tierra y el Sol.