Una introduzione allo studio del pianeta Marcella Di Stefano – Simona Pederzoli – Andrea Pizzirani Una introduzione allo studio del pianeta

Capitolo 2 La Terra e la Luna Lezione 14 Il moto di rivoluzione terrestre e le sue conseguenze

La Terra si muove attorno al Sole descrivendo un’orbita ellittica in cui il Sole occupa uno dei due fuochi. Il moto di rivoluzione avviene in senso antiorario e l’orbita, denominata eclittica, è un’ellisse poco schiacciata.

Durante il moto di rivoluzione, l’asse di rotazione della Terra si mantiene parallelo a se stesso con un’inclinazione di 66° 33’ rispetto al piano dell’eclittica e di 23° 27’ rispetto alla perpendicolare a tale piano. 4 4

La durata di una ivoluzione completa è l’anno solare. L’anno solare corrisponde al periodo di tempo che la Terra impiega per ritornare nella stessa posizione rispetto al Sole ed equivale a 365 giorni, 5 ore e 48 minuti circa. Non bisogna confondere l’anno solare con l’anno civile che dura esattamente 365 giorni. Per evitare lo sfasamento fra anno solare e anno civile è stato introdotto nei calendari l’anno bisestile di 366 giorni, che si ripete ogni 4 anni, con alcune eccezioni: non tutti gli anni secolari vengono considerati bisestili, ma solo quelli divisibili per 400. 5 5

I complesso megalitico di Stonehenge, formato da 30 grandi monoliti, può essere considerato uno dei più antichi strumenti per la misura dell’anno solare. La disposizione dei monoliti permette di individuare sull’orizzonte la posizione in cui sorge il Sole il 21 giugno. 6 6

Le conseguenze del moto di rivoluzione terrestre sono: differente durata del dì e della notte nel corso dell’anno; variazione dell’incidenza dei raggi solari nel corso dell’anno; alternanza delle stagioni; esistenza delle zone astronomiche. 7 7

Differente durata del dì e della notte. Tranne che all’equatore, in cui dì e notte durano sempre 12 ore ciascuno, la durata del dì e della notte non sono costanti, ma variano durante il corso dell’anno, a causa dell’inclinazione dell’asse terrestre. Nel corso dell’anno ci sono 4 date particolari: 2 equinozi (21 marzo e 23 settembre) durante i quali la durata del dì è uguale a quella della notte (dodici ore) in tutti i punti della Terra; 2 solstizi (21 giugno e 22 dicembre) durante i quali è massima la differenza fra la durata del dì e quella della notte in tutti i punti della Terra (tranne che all’equatore). 8 8

Differente durata del dì e della notte. Il dì e la notte hanno la stessa durata Equinozio di primavera (21 marzo) Il dì ha durata massima nell’emisfero nord e minima nell’emisfero sud Solstizio d’estate (21 giugno) La durata del dì aumenta La durata del dì aumenta Sole Afelio (2 luglio) Perielio (3 gennaio) La durata del dì diminuisce La durata del dì diminuisce Il dì ha durata minima nell’emisfero nord e massima nell’emisfero sud Solstizio d’inverno (22 dicembre) Il dì e la notte hanno la stessa durata Equinozio d’autunno (23 settembre) 9 9

Differente durata del dì e della notte. Durante gli equinozi il circolo di illuminazione passa per i poli tagliando esattamente a metà tutti i paralleli. La durata del dì e della notte sono di 12 ore in tutti i punti della Terra. 10 10

Differente durata del dì e della notte. Durante i solstizi il circolo di illuminazione raggiunge la massima distanza dai poli ed è tangente al circolo polare artico e al circolo polare antartico. Poiché il circolo d’illuminazione taglia tutti i paralleli (tranne l’equatore) in due porzioni diseguali, la durata del dì e della notte differiscono (tranne che per i punti sull’equatore). Al solstizio d’estate il dì ha durata massima nell’emisfero nord e minima in quello sud. Al solstizio d’inverno il dì ha durata minima nell’emisfero nord e massima in quello sud. 11 11

Differente durata del dì e della notte. Durante il solstizio d’estate (e durante l’estate), nelle zone a nord del circolo polare artico il Sole non tramonta mai nelle 24 ore, dando luogo al «sole di mezzanotte». Lo stesso accade a sud del circolo polare antartico nel solstizio d’inverno. 12 12

Variazione d’incidenza dei raggi solari. I raggi solari giungono sulla Terra all’incirca paralleli tra loro e formano con la superficie terrestre un angolo, definito angolo di incidenza dei raggi solari. L’angolo di incidenza dei raggi solari varia tra 90° e 0° e influenza il riscaldamento della superficie terrestre: più l’angolo si avvicina ai 90°, maggiore è il riscaldamento. Dove l’angolo d’incidenza dei raggi solari è basso, un fascio di raggi investe una superficie ampia, perciò il riscaldamento è lieve. Dove l’angolo di incidenza dei raggi solari è maggiore, un fascio di raggi investe una superficie ristretta, perciò il riscaldamento è intenso. 13 13

Variazione d’incidenza dei raggi solari. Quando il Sole è in culminazione, i suoi raggi cadono esattamente perpendicolari in corrispondenza di un unico parallelo, che varia durante il corso dell’anno. Negli equinozi i raggi solari giungono perpendicolari all’equatore. Nel solstizio d’estate i raggi solari giungono perpendicolari al parallelo a latitudine 23° 27ʹ N (tropico del Cancro) e nel solstizio d’inverno al parallelo a latitudine 23 °27‘ S (tropico del Capricorno). 14 14

Variazione d’incidenza dei raggi solari. In un dato luogo, la variazione dell’angolo di incidenza dei raggi solari nel corso dell’anno comporta la variazione dell’altezza massima che il Sole raggiunge rispetto all’orizzonte. Alle nostre latitudini, il Sole in culminazione raggiunge la massima altezza durante il solstizio d’estate e l’altezza minima durante il solstizio d’inverno. Alle nostre latitudini, in inverno la superficie terrestre si riscalda di meno perché il Sole raggiunge un’altezza minore sopra l’orizzonte. 15 15

Alternanza delle stagioni. L’anno viene suddiviso in quattro stagioni in senso astronomico, le cui date di inizio e fine coincidono con quelle dei solstizi e degli equinozi. Equinozio di primavera (21 marzo) Solstizio d’estate (21 giugno) PRIMAVERA INVERNO Afelio (2 luglio) Perelio (3 gennaio) ESTATE AUTUNNO Solstizio d’inverno (22 dicembre) Equinozio d’autunno (23 settembre) In un dato luogo, durante l’anno, si modificano l’angolo di incidenza dei raggi solari e la durata del dì e della notte, perciò varia l’entità del riscaldamento e si succedono ciclicamente condizioni climatiche differenti. Fanno eccezione le zone lungo l’equatore, dove le condizioni sono molto simili durante tutto l’anno. 16 16

Zona temperata boreale Zona temperata australe Zone astronomiche. I circoli polari e i tropici delimitano cinque fasce della Terra, dette zone astronomiche, caratterizzate da un differente grado di riscaldamento. Zona polare artica Zona temperata boreale Zona torrida Zona temperata australe Zona polare antartica 17 17

Ragioniamo insieme Cosa accadrebbe se l’asse terrestre fosse perpendicolare al piano su cui giace l’orbita di rivoluzione? Se l’asse terrestre fosse perpendicolare al piano su cui giace l’orbita di rivoluzione, in ciascun luogo della Terra la durata del dì e quella della notte sarebbero di 12 ore ciascuna durante tutto l’anno, non si verificherebbero cambiamenti climatici stagionali e l’arco descritto dal Sole nel cielo non subirebbe variazioni durante l’anno. 18