Hλιοστάσια

Ηλιοστάσιο ονομάζεται η χρονική στιγμή κατά την οποία ο Ήλιος βρίσκεται στο βορειότερο ή στο νοτιότερο σημείο τ'  ουρανού όπως εμφανίζεται σ'  εμάς οι οποίοι βρισκόμαστε επάνω στην επιφάνεια της Γης.
Η λέξη προέρχεται από το «ήλιος» και το «στέκομαι»/«στάση»
επειδή κοντά στα ηλιοστάσια (λίγες ημέρες πριν ή μετά) ο Ήλιος φαίνεται να επιβραδύνει την φαινομενική κίνησή του προς τα βόρεια ή προς τα νότια (κίνησις στην απόκλιση), μέχρι που την ημέρα του ηλιοστασίου αυτή η κίνησις μηδενίζεται και αντιστρέφεται.
Εξ ίσου ορθό ετυμολογικώς είναι και το συνώνυμο «ηλιοτρόπιο». 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 θεωρείται ότι αρχίζουν ή διαχωρίζουν τις εποχές, ενώ σε άλλες θεωρούνται τα κέντρα τους.
Τα δύο ηλιοστάσια κάθε χρονιάς φέρουν διάφορα ονόματα ανάλογα με το ποιό χαρακτηριστικό τους θέλουμε να τονίσουμε.
• Τα πλέον συνηθισμένα ονόματα είναι θερινό και χειμερινό ηλιοστάσιο. Ωστόσο, αυτά τα ονόματα δεν ορίζουν μονοσήμαντα τα ηλιοστάσια, αφού, όπως και οι εποχές του έτους, το θερινό ηλιοστάσιο για το βόρειο ημισφαίριο είναι το χειμερινό για το νότιο (Ιούνιος) και αντιστρόφως.
• Οι όροι βόρειο ηλιοστάσιο και νότιο ηλιοστάσιο υποδεικνύουν την θέση του Ηλίου πάνω στην ουράνια σφαίρα όπως αυτός φαίνεται από την Γη.
Το βόρειο ηλιοστάσιο συμβαίνει τον Ιούνιο σε όλη την Γη, οπότε ο Ήλιος βρίσκεται πάνω από τον Τροπικό του Καρκίνου, ενώ το νότιο ηλιοστάσιο συμβαίνει τον Δεκέμβριο, όταν ο Ήλιος βρίσκεται πάνω από τον Τροπικό του Αιγόκερω. Οι όροι αυτοί θεωρούνται οι πλέον ουδέτεροι και σαφείς.
• Οι όροι ηλιοστάσιο του Ιουνίου και ηλιοστάσιο του Δεκεμβρίου είναι εναλλακτικοί των όρων «θερινό»/«χειμερινό», αλλά χωρίς την αμφιβολία για το ποιό ημισφαίριο υπονοούν.
Δεν χρησιμοποιούνται πολύ πάντως, καθώς δεν χρησιμοποιούν όλοι οι κάτοικοι της Γης ηλιακό ημερολόγιο, όπου τα ηλιοστάσια συμβαίνουν κάθε χρόνο τον ίδιο μήνα. 
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, την 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 γύρω στις 21 Ιουνίου, ενώ την άλλη μισή χρονιά το νότιο ημισφαίριο είναι αυτό που «βλέπει» περισσότερο ήλιο, με το μέγιστο γύρω στις 21 Δεκεμβρίου.

Οι δύο στιγμές των μεγίστων αυτών αποκλίσεων είναι τα ηλιοστάσια.

Στο 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 στο 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.
Εξ άλλου, 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, όπου ανήκουμε κι εμείς, το καλοκαίρι ο Ήλιος παραμένει για περισσότερες ώρες και ψηλότερα πάνω από τον ορίζοντα, ενώ τον χειμώνα λιγότερες ώρες και χαμηλότερα στον ουρανό.
Αυτή είναι η αιτία της καλοκαιρινής ζέστης και του χειμωνιάτικου κρύου.
Η κατεύθυνσις του άξονος της Γης, η λόξωσις της εκλειπτικής, όπως και η εκκεντρότητα της τροχιάς της Γης περί τον Ήλιο μεταβάλλονται και αυτές σύμφωνα με τους «Κύκλους του Μιλάνκοβιτς» (1), απλώς η μεταβολή αυτή είναι πολύ αργή για τα δικά μας, τα ανθρώπινα χρονικά μέτρα, αφού συμβαίνει σε κλίμακες χιλιάδων ετών.
Αυτήν την στιγμή, οι τροπικοί του Καρκίνου και του Αιγόκερω (όπως ορίζονται με τον ήλιο, στο ζενίθ, στα ηλιοστάσια) υποχωρούν αργά προς τον ισημερινό, ενώ ο αρκτικός και ανταρκτικός κύκλος υποχωρούν προς τους αντίστοιχους πόλους.  
Για τους ανθρώπους πάνω στην 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 την (μέγιστη) απόσταση των 46°53΄ (2 × 23°26΄).
Υπάρχουν και τα νυκτερινά τόξα της «πορείας» του Ηλίου. 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 μόνον 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).

Λευκές νύχτες στην Αγία Πετρούπολη

Βέβαια αυτό δεν περιορίζεται στην 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, απλά, κοντά στον Ανταρκτικό Κύκλο δεν υπάρχουν πόλεις.  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. Στην δεύτερη περίπτωση, αυτό είναι αρκετό για να μην υπάρχει ούτε λυκόφως.