4 La rivoluzione terrestre

Dalle finestre della stessa aula si vedono alcuni palazzi. Prendendo come riferimento uno di essi e osservando per alcuni mesi, alle otto del mattino, la posizione del Sole rispetto al palazzo, ci si può rendere conto che il Sole nel corso dei mesi alla stessa ora occupa punti diversi nel cielo e cambia anche la sua altezza sull’orizzonte. Sai già che a causa del moto di rotazione terrestre il Sole sembra compiere un arco nel cielo ogni giorno, dall’alba al tramonto; ora devi supporre che tale arco non sia sempre uguale nel corso di un anno.

Come varia, nell’emisfero boreale, il percorso apparente del Sole nel cielo?
Osserva lo schema: vi è rappresentato il percorso del Sole nei giorni di inizio delle quattro stagioni in una località posta alle latitudini dell’Italia.


Il Sole sorge esattamente a est e tramonta esattamente a ovest solo il 21 marzo e il 23 settembre. Durante i mesi invernali sorge e tramonta in punti spostati verso sud e la sua altezza sull’orizzonte diminuisce fino al 22 dicembre, quando “tocca” il punto di mezzogiorno più basso. Durante i mesi estivi il Sole sorge e tramonta in punti spostati verso nord e la sua altezza sull’orizzonte aumenta fino al 21 giugno, quando “tocca” il punto di mezzogiorno più alto. Tutti questi fenomeni sono però apparenti: non è il Sole a spostarsi, ma è la Terra che cambia la sua posizione nello spazio durante l’anno a causa del suo moto intorno al Sole, chiamato rivoluzione.

Come avviene il moto di rivoluzione terrestre?
Il moto di rivoluzione avviene in senso antiorario, su un’orbita chiamata eclittica, a forma di ellisse. L’ellisse è una curva chiusa, simile a una circonferenza un po’ schiacciata; si ottiene congiungendo tra loro tutti i punti le cui distanze da due punti fissi, detti fuochi, hanno somma costante (16). Il Sole occupa uno di questi fuochi. Il punto dell’orbita terrestre più vicino al Sole è detto perielio e il punto più lontano dal Sole è detto afelio ( 17 ). Il tempo impiegato dalla Terra a compiere una intera rivoluzione è di 365 giorni, 5 ore, 48 minuti e 46 secondi ed è chiamato anno solare.

17 L’orbita della Terra.

Quali sono le conseguenze della rivoluzione terrestre?
Un’altra caratteristica del moto di rivoluzione è che l’asse terrestre è inclinato di 66° 30’ rispetto al piano dell’orbita e che mantiene costante tale inclinazione durante tutta l’orbita (18). Questo fa sì che i raggi del Sole arrivino sulla Terra nel corso di un anno con diverse inclinazioni. Ciò determina l’alternarsi delle quattro stagioni astronomiche: primavera, estate, autunno e inverno, periodi di circa tre mesi in cui cambiano le condizioni climatiche naturali e nei quali la durata del dì e della notte è diversa. Osserva nel disegno le posizioni in cui la Terra si trova nel giorno di inizio di ciascuna delle quattro stagioni.

a Il 21 marzo, a mezzogiorno, i raggi solari giungono perpendicolari all’Equatore, perciò il circolo d’illuminazione coincide con un meridiano, passa per i Poli e divide tutti i paralleli in due parti uguali. Il dì e la notte hanno la medesima durata: ci sono 12 ore di luce e 12 ore di oscurità. Questo giorno è chiamato equinozio (dì uguale alla notte). Si è all’equinozio di primavera nell’emisfero boreale e d’autunno nell’emisfero australe. Quando la Terra nel suo moto di rivoluzione si sposta verso l’afelio le ore di luce aumentano nell’emisfero nord (boreale) e diminuiscono in quello sud (australe).

b Il 21 giugno, a mezzogiorno, i raggi solari giungono perpendicolari al Tropico del Cancro; tutta la calotta polare artica è illuminata e in questa zona è sempre giorno. Nell’emisfero boreale inizia l’estate, il dì raggiunge la sua massima durata (16 ore), mentre nell’altro emisfero inizia l’inverno. Questo giorno è denominato solstizio d’estate nell’emisfero boreale e d’inverno in quello australe. Poi, giorno dopo giorno, il circolo d’illuminazione si avvicina ai Poli e diminuiscono le ore di luce.
c Il 23 settembre, a mezzogiorno, i raggi solari sono perpendicolari all’Equatore, il circolo d’illuminazione passa per i Poli e il dì ha la stessa durata della notte. È l’equinozio d’autunno nell’emisfero boreale e l’equinozio di primavera nell’emisfero australe. La Terra procede ora verso il perielio e le ore di luce diminuiscono nell’emisfero nord e aumentano nell’emisfero sud.
d Il 22 dicembre, a mezzogiorno, i raggi solari sono perpendicolari al Tropico del Capricorno; tutta la calotta polare antartica è illuminata, perciò nell’emisfero boreale la notte ha la massima durata (16 ore) e al Polo Nord è sempre notte. Questo giorno è denominato solstizio d’inverno nell’emisfero boreale e d’estate in quello australe. Dal 23 dicembre le ore di luce cominciano ad aumentare nell’emisfero nord e si arriva all’equinozio di primavera.
Da che cosa dipende il diverso riscaldamento della superficie della Terra durante le stagioni?
Sai per esperienza che durante le quattro stagioni non cambia solo il numero delle ore di luce e di oscurità, ma anche la temperatura: l’estate è di solito contraddistinta da alte temperature, l’inverno da basse temperature. Ora puoi mettere in relazione questo fenomeno con la diversa inclinazione con cui i raggi del Sole giungono sulla Terra. Nel disegno è illustrata la posizione della Terra il 21 giugno: i raggi del Sole arrivano poco inclinati nell’emisfero boreale e si distribuiscono perciò in una zona poco estesa, riscaldandola intensamente. Nello stesso momento, nell’emisfero australe i raggi solari arrivano più obliqui, si distribuiscono su una zona maggiore determinando un riscaldamento minore. Il diverso riscaldamento della Terra dunque non dipende tanto dalla distanza Terra-Sole, ma piuttosto dall’inclinazione dell’asse. Ovviamente il riscaldamento della superficie terrestre dipende anche dalla quantità di ore di luce che, come sai, dipende a sua volta di nuovo dall’inclinazione dell’asse.