E’ autunno! Solstizio o equinozio?

Stefano Rossignoli 11 novembre 2010.

Se vuoi, leggi anche:”Perchè vediamo costellazioni diverse nelle diverse stagioni“.

E’ autunno inoltrato e gli argomenti di cui parlare sono innumerevoli ma per ora parlerò del meccanismo per cui le giornate si accorciano e si allungano col trascorrere dei giorni dell’anno.

Intanto godiamoci questi splendidi Larici (Larix decidua) in abito autunnale…

A. Morgillo – lago Federa, nelle dolomiti bellunesi (Cortina d’Ampezzo).

Vi introduco all’argomento ‘chiacchierando’ un po’ come al solito…

Sapete cos’è una notte polare? Immagino di si! E’ buio per giorni e giorni, il sole manca per mesi, poi arriva il crepuscolo e poi finalmente il sole.
Io purtroppo non l’ho mai vista né vissuta , ma dovrebbe andare così!
Quando al polo nord è notte, al polo sud è giorno.
Quando al polo nord è notte, da noi (in Italia intendo) è autunno-inverno e le giornate sono corte. Le ore di luce sono poche rispetto a quelle buie.
Nell’altro emisfero, accade il contrario: E’ primavera-estate e le ore di luce sono molte rispetto a quelle buie…
A sud una cosa e a nord esattamente l’opposto.
E all’equatore che si trova a metà tra nord e sud, cosa succede?
Abbiamo già risposto con la domanda! Succede esattamente la metà, cioè stesse ore di luce e di buio durante tutto il corso dell’anno e, visto che il giorno è di 24 ore, saranno 12 ore di luce e 12 ore di buio!
All’equatore quindi la situazione è sempre costante. E’ un equinozio tutti i giorni!
La parola equinozio è composta da due parti: equi che significa uguale e nozio che significa notte. Il suo significato è quindi ‘notte uguale al giorno’!

Vediamo ora cosa governa la durata del giorno e della notte.

Bisogna prima introdurre qualche concetto base di astronomia.
Prima di tutto l’orbita, ovvero la traiettoria che un oggetto (ad esempio la Terra) percorre intorno ad un altro oggetto (ad esempio il Sole!!!)
Normalmente quest’orbita è un ellisse. Per il nostro pianeta questa traiettoria è grossomodo più paragonabile ad un cerchio.

L’orbita si sviluppa su un piano detto piano dell’eclittica

La Terra, e normalmente ogni corpo in orbita, compie una rotazione su se stessa, ovvero intorno ad un asse (detto appunto asse di rotazione).

Se l’asse di rotazione fosse perpendicolare al piano dell’eclittica, il giorno e la notte durerebbero sempre lo stesso intervallo di tempo in ogni zona del pianeta, salvo ai poli in cui ci sarebbe sempre luce e in prossimità dei poli in cui ci sarebbe sempre almeno il crepuscolo o la luce, ma anche lì, l’intervallarsi tra luce e crepuscolo sarebbe regolare ed uguale ogni giorno dell’anno.

L’asse di rotazione della Terra però non è così.
E’ inclinato rispetto all’orbita di circa 67° (…o se preferite di circa 23° rispetto alla perpendicolare del piano dell’eclittica!) e questo provoca tutta una serie di conseguenze tra cui la diversa durata del giorno e della notte e vediamo perché…

Lo vediamo facendo un piccolo esperimento, non lo leggiamo!
Prendiamo una bella lampada …oppure se siamo più romantici una bella candela e spegniamo la luce! Vi dico subito che scegliere la candela è meglio per condurre il nostro esperimento (fate però attenzione a non bruciarvi i capelli, maniche, ecc!)…
Insomma, la fonte di luce deve essere abbastanza forte da determinare luci e ombre nette ad almeno venti centimetri dalla fonte luminosa…

Prendiamo un’arancia, un mandarino, una pallina di plastilina, (meglio un’arancia) comunque qualcosa di sferico, facile da maneggiare,  e …avete già capito: La fonte luminosa è il Sole e l’arancia è la Terra!

Ora ‘prendiamo in mano la Terra’ e disegniamo come riferimenti, due linee circolari parallele ad una precisa altezza ed anche una che passa per i ‘poli’ come in figura e la teniamo con due stuzzicadenti (che simulano l’asse di rotazione) a qualche centimetro (circa 20) dalla fonte luminosa. In teoria, più lontani siamo meglio è, ma difficilmente avremo una luce così potente da fare un’ombra netta sulla nostra piccola Terra e non illuminare anche tutto il resto della stanza…

Proviamo a posizionarla con gli stuzzicadenti all’insù e all’ingiù (Asse di rotazione perpendicolare all’eclittica) avendo cura che la Terra sia alla stessa altezza del sole, ovvero sul piano dell’eclittica come nella figura qui sotto.

Se guardate con attenzione, si può notare che la linea che passa per i poli può dividere più o meno esattamente, oltre al frutto, anche le zone in luce e le zone in ombra, quindi essendo la rotazione di un pianeta più o meno a velocità costante, il risultato sarebbe proprio questo: Giorno uguale alla notte …intanto osservate che in entrambi i poli c’è sempre un po’ di luce come si diceva prima… (sempre che il vostro frutto che rappresenta la Terra non abbia i poli incavati!!!)

Ora incliniamo l’asse di rotazione della nostra piccola Terra di una ventina di gradi circa con il polo Nord verso il Sole (come in figura) e noteremo facilmente che un polo si trova alla luce e l’altro in ombra (in questo caso, il nord alla luce e il sud in ombra). Per il polo nord è quindi estate.

Se disegnamo un puntino su una delle due linee parallele, e facciamo ruotare la terra sul suo asse (stuzzicadenti) possiamo vedere che, oltre ad esserci sempre luce al polo, il percorso che fa il puntino alla luce (giorno), è molto più lungo di quello che farà in ombra (notte).

In questo caso quindi siamo, come dicevo prima, in una situazione estiva col giorno più lungo della notte.

Esattamente l’opposto vale per l’emisfero sud in cui sarà inverno.

Sono tutte osservazioni che ci aiutano a capire…
Ora, se avevate il Sole a destra e la Terra a sinistra, provate a mettere la Terra a destra, o comunque dalla parte opposta a prima AVENDO CURA di non inclinare diversamente l’asse di rotazione…

Fate le stesse osservazioni precedenti.
Avrete già notato che la situazione si è invertita.

Al polo Sud, dove prima c’era la notte, ora c’è il giorno (quindi l’estate) e viceversa.
Nelle zone non polari, dove prima il giorno durava di più, ora dura di meno e viceversa nell’emisfero opposto (dove durava di meno, ora dura di più!).
Il nostro pianeta impiega 6 mesi per raggiungere la posizione opposta dell’orbita, quindi ogni 6 mesi le situazioni di durata del giorno e della notte si invertono

Certamente il tutto sarebbe più facile da vedere con un piccolo mappamondo, ma a me piace usare anche il cervello e le mani…

Ora spero che abbiate capito come mai varia la durata del giorno e della notte secondo i vari periodi dell’anno. Il tutto dipende dall’inclinazione dell’asse di rotazione terrestre.

Ci sono quattro posizioni nell’orbita terrestre in cui le durate del giorno/notte sono particolarmente caratteristiche.

Un piccolo e semplice video all’interno di questa presentazione ce le rappresenta.

Ho utilizzato un software consigliatomi da mio cugino Paolo. E’ davvero potentissimo questo ‘Prezi’ (da www.prezi.com) ma dovrò studiare ancora un bel po’!!!

Il video inizia e termina con il Solstizio d’estate nell’emisfero Nord e prosegue con delle piccole soste nelle zone corrispondenti ai successivi equinozio, solstizio ed equinozio:

Le prime due le abbiamo provate come in figura e, per gli amanti della geometria, corrispondono al momento in cui l’asse terrestre è orientato su un piano che passa dal centro del sole e dal centro della terra ed è perpendicolare a quello dell’eclittica. In questi due casi abbiamo la massima durata del giorno su un emisfero e la massima durata della notte sull’emisfero opposto.

Sono queste le posizioni in cui avviene il Solstizio d’inverno (21 dicembre) e il Solstizio d’estate (21 giugno)

In Italia, che si trova più o meno all’altezza del puntino che abbiamo disegnato sulla nostra piccola Terra, il 21 giugno corrisponde al giorno più lungo dell’anno (e siamo anche nella parte centrale del giorno polare al Nord).

Il 21 dicembre avremo così il giorno più corto e il centro della notte polare)

Ad un quarto di orbita dalla posizione dei solstizi, avremo due situazioni intermedie, ovvero quelle in cui il percorso del puntino alla luce è uguale a quello in ombra. In questo caso quindi il giorno è uguale alla notte , quindi si tratta di un Equinozio.

Ne esistono due ovviamente: L’Equinozio di primavera, il 21 marzo e l’Equinozio d’autunno il 21 settembre.

Sono quattro queste posizioni, e vengono assunte a distanza di 3 mesi l’una dall’altra, ogni volta che la Terra ha percorso un quarto della sua orbita intorno al sole.

Chi poi fosse appassionato di ‘antichità’ e di evoluzione in tempi lunghi, come immagino molti frequentatori abituali di scienzafacile, sarà certamente incuriosito dal fatto che però, l’orbita e l’inclinazione dell’asse terrestre, nonché l’orientazione di tale asse non sono costanti e ciò provoca altre conseguenze…

Solo per fare un esempio, la variazione dell’eccentricità dell’orbita terrestre che varia con un ciclo di circa 100000anni sembra un fattore molto importante nell’indurre la variazione climatica che ha determinato le glaciazioni quaternarie che sono durate circa 100000anni l’una…

Incuriosisce anche il fatto che dove oggi è un giorno d’autunno, tra 12900 sarà estate a causa della precessione degli equinozi…

Se volete: http://it.wikipedia.org/wiki/Precessione_degli_equinozi

…ma ora, per quanto mi riguarda, buonappetito!!!