Gak - Newsletter #21 : Equinozi e dintorni


Equinozi e dintorni

23 Marzo 2007




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Come tutti sanno il 21 marzo è iniziata la Primavera... malgrado questi ultimi giorni siano stati piuttosto freddi per i nostri standard! C'è differenza, infatti, tra "Primavera astronomica" e "Primavera climatica". Mentre quest'ultima è legata al rialzo delle temperature e alla fioritura delle piante, la prima è correlata all'equinozio di Primavera che identifica un preciso istante di tempo e un preciso punto dell'orbita terrestre. L'argomento è già stato affrontato da diversi punti di vista nelle Newsletter #2, #10 e #14 che consiglio a tutti di rileggere.

L'asse di rotazione della Terra è inclinato di circa 23°27' rispetto alla perpendicolare al piano dell'orbita; questo implica che il piano che contiene l'equatore terrestre e il piano dell'orbita terrestre sono inclinati con stesso angolo. Ricordando qualche semplice teorema di geometria piana e con l'aiuto delle figure qui sotto, si può assimilare meglio questo concetto.

Sempre con l'aiuto del buon Euclide, tutti ci ricordiamo che due piani non paralleli si incontrano, ovvero, hanno in comune una sola retta; analogamente il piano dell'orbita terrestre e quello dell'equatore terrestre si incontrano lungo una retta. La Terra, quindi, si troverà a passare per questa intersezione due volte durante la sua rivoluzione intorno al Sole e tali transiti determinano l'equinozio di Primavera e l'equinozio di Autunno per l'emisfero boreale (nell'emisfero australe le stagioni sono opposte). Questi due "punti" sono anche noti rispettivamente con il nome di Punto Gamma (o d'Ariete) e Punto Omega.

Nel preciso istante dell'equinozio di Primavera, essendo il Sole complanare all'equatore terrestre, i suoi raggi arrivano perpendicolari alla superficie terrestre all'equatore e per un osservatore situato all'equatore a mezzogiorno il sole appare allo Zenit, ovvero proprio sopra la sua testa. La stessa cosa si verifica sei mesi dopo al transito successivo dell'equinozio di Autunno. Inoltre, il giorno in cui si verifica il solstizio, la durata del giorno e della notte per tutti i punti della superficie terrestre è più o meno uguale, da cui il nome di "equi-nozio".

Come tutti sappiamo, il nostro calendario fissa gli equinozi di Primavera ed Autunno rispettivamente il 21 marzo e il 21 settembre. In generale, tutte le attività umane sono sempre state legate ai moti astronomici di rotazione (alternanza giorno/notte) e di rivoluzione (alternanza delle stagioni). Il tutto è reso "leggermente più complicato" da tre fattori:

1) L'istante di riferimento per misurare rivoluzione della terra intorno al Sole dipende, come tutte le misure, dal sistema di riferimento. Possiamo considerare la posizione della Terra rispetto alle stelle lontane o rispetto ai punti stessi di equinozio come due differenti sistemi di riferimento.

2) L'anno civile costituito da 365 o 366 giorni è un'approssimazione dell'effettivo tempo di rivoluzione.

3) Il moto di precessione degli equinozi (vedi sopra, prima figura), dovuto all'azione combinata dell'attrazione gravitazionale del Sole e della Luna sul rigonfiamento equatoriale della terra (che non è perfettamente sferica), si traduce in una rotazione sul piano dell'orbita dei punti che determinano gli equinozi.

Mentre in ambito civile si parla genericamente di "anno solare", dal punto di vista astronomico abbiamo le seguenti definizioni di anno:

ANNO SIDERALE: è il tempo necessario alla Terra per compiere una rivoluzione completa intorno al Sole rispetto alle stelle fisse. In altre parole, dopo un anno siderale il Sole torna ad essere visto dalla Terra nella stessa posizione rispetto alle stelle fisse. Un anno siderale dura 365d 06h 09m 09s circa.

ANNO TROPICO: l'intervallo di tempo tra due successivi equinozi di primavera. Dal punto di vista dell'osservatore terrestre, dopo un anno tropico il Sole si ritrova al punto d'Ariete. A causa del moto di precessione degli equinozi, questi si spostano di circa 50" d'arco sull'orbita terrestre in senso retrogado, cioè opposto al moto della terra. L'anno tropico dura, quindi, meno di quello siderale: per la precisione 365d 05h 48m 46s. 

ANNO SOLARE: detto anche anno civile, è costituito da un numero di giorni che approssima l'anno tropico, dato che le attività umane sono legate alle stagioni. Questa approssimazione consiste nel considerare un anno solare di 365 giorni con l'aggiunta di un giorno ogni 4 anni e l'eliminazione di un giorno ogni 400 anni. Una descrizione più dettagliata del nostro calendario gregoriano si trova nella Newsletter #2. Vediamo adesso gli istanti che caratterizzano l'inizio delle stagioni nell'emisfero boreale nel 2007: 

Equinozio di Primavera: 21/3 ore 00.07

Solstizio d'Estate: 21/6 ore 18.06

Equinozio di Autunno: 23/9 ore 09.51

Solstizio d'Inverno: 22/12 ore 06.07


Facendo qualche conto, si deduce che il semestre "caldo" dura di più di quello "freddo". Questo è dovuto al fatto che l'orbita terrestre non è sferica ma ellittica e in conformità alle leggi di Keplero: la Terra occupa uno dei fuochi (I Legge), il raggio vettore che congiunge la Terra e il Sole percorre aree uguali in tempi uguali (II Legge) e il quadrato del tempo di rivoluzione della Terra è proporzionale al cubo della sua distanza media dal Sole (III Legge).


Il punto del solstizio estivo si colloca nei pressi dell'Afelio, ovvero il punto in cui la Terra è più lontana dal Sole e, per la II legge di Keplero, si muove più lentamente sulla sua orbita. Al contrario il solstizio invernale si trova nei pressi del Perielio, overo il punto in cui la Terra è più vicina al Sole e, quindi, si muove più velocemente. A complicare il tutto anche questa volta c'è un moto millenario dovuto all'azione gravitazionale degli altri pianeti che sposta la linea degli absidi, ovvero la congiungente Afelio e Perielio di circa 11",3 secondi d'arco ogni anno in senso concorde a quello dell'orbita terrestre. Combinato al moto di Precessione che abbiamo brevemente illustrato prima, il solstizio estivo si sta avvicinando sempre di più all'Afelio e la stagione estiva si allunga al ritmo di circa 1 ora ogni 100 anni... troppo poco per sperare di allungare le nostre vacanze!


Un'ultima riflessione scaturisce se andiamo a vedere le date e gli orari di inizio delle stagioni nel 2008: Equinozio di primavera: 20/3 ore 05.48 Solstizio d'Estate: 20/6 ore 23.59 Equinozio di Autunno: 22/9 ore 15.44

Solstizio d'Inverno: 21/12 ore 12.03

Considerando che il 2008 è bisestile, ovvero c'è stato il giorno 29/2, sono circa 1 anno e 6 ore dopo le corrispondenti date del 2007: sono proprio quelle "circa 6 ore" di differenza tra l'anno solare e l'anno tropico, il motivo per il quale ogni 4 anni si deve aggiungere un giorno per compensare. Una determinazione più precisa di quella differenza, ovvero 05h 48m 46s fa si che ogni anno si accumulino 11m 14s di scarto, ovvero 3 giorni in 400 anni Nel calendario Gregoriano, così come stabilito sin dal 1582, gli anni di inizio secolo sono bisestili solo se divisibili per 400, in modo da recuperare questa piccola differenza. Gli altri scarti sono così piccoli che nel corso dei millenni tendono a confondersi e annullarsi con tutte le altre perturbazioni del moto della Terra e solo occasionalmente vengono corretti aggiungendo o sottraendo dei secondi. E.


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