CIELO E TERRA

CIELO E TERRA

DI WALTER FERRERI*

LA TERRA AL PERIELIO

IL NOSTRO PIANETA È PIÙ VICINO AL SOLE PROPRIO NEL MESE PIÙ FREDDO DELL’ANNO

CIELO E TERRA

Il giorno 4 alle ore 16 di questo mese, la Terra passa per il punto della sua orbita più vicino al Sole, chiamato “perielio”, termine che deriva dal greco perì (intorno) e helios (Sole). Il perielio è una delle estremità dell’asse maggiore dell’ellisse orbitale che percorre il nostro pianeta; l’altra estremità è l’afelio, il punto in cui la

Terra è più lontana dal Sole.

Al perielio, il nostro pianeta viene a trovarsi 5 milioni di chilometri più vicino al Sole rispetto a quando passa per l’afelio, all’inizio di luglio.

Ovvero, a 147,1 milioni di km contro i 152,1 dell’estate. La Terra è invece alla distanza media dal Sole ai primi di aprile e ai primi di ottobre, quando passa dalle estremità dell’asse minore della sua orbita. Questa (relativamente) piccola differenza tra distanza minima e massima fa sì che la Terra, osservata dagli altri pianeti, non vari sensibilmente le sue dimensioni. A differenza di ciò che si verifica con Marte, che in opposizione afelica ci esibisce un disco da soli 14” di diametro, ma di ben 25” in opposizione perielica, quasi doppio.

Da Venere, la Terra si presenta in opposizione afelica con un diametro di 59”, mentre in opposizione perielica raggiunge i 67”: una variazione poco rilevante. Differenze simili si hanno per un osservatore su Marte, mentre dai pianeti più lontani le differenze sono minori, in quanto il valore di 5 milioni di chilometri è una frazione molto piccola della distanza che ci separa da questi pianeti.

A MEZZOGIORNO

O A MEZZANOTTE?

Il fatto che siamo più vicini al Sole (che si trova nella costellazione del Sagittario) in inverno e più lontani d’estate appare come un paradosso. Ma ricordiamo che è l’inclinazione dell’asse di rotazione terrestre che determina le stagioni; del resto, 5 milioni di chilometri sono per noi una distanza enorme, ma costituiscono solo 1/30 della distanza Terra-Sole. Per gli altri pianeti del Sistema solare, la differenza perielio-afelio è in genere più marcata; solo Venere e Nettuno hanno un’eccentricità inferiore a quella terrestre (vedi la tabella 1). Ricordiamo che l’eccentricità in un’ellisse è la distanza di uno dei due fuochi dal centro dell’orbita espressa come frazione del semiasse maggiore (posto uguale all’unità). Per esempio, un’eccentricità di 0,1 significa che la distanza di uno dei due fuochi dal centro equivale a 1/10 del semiasse maggiore, che è la distanza media del pianeta dal Sole. Poiché ai primi di gennaio siamo più vicini al Sole e ai primi di luglio più lontani, ne deriva che nella prima metà dell’anno siamo in allontanamento dalla nostra stella e in avvicinamento nella seconda. Questa considerazione ci consente di affrontare una domanda trabocchetto: siamo più vicini al Sole a mezzogiorno o a mezzanotte? Non è scontato che la risposta giusta sia “mezzogiorno”, come sembrerebbe ovvio, dato che a quell’ora ci troviamo rivolti verso il Sole e vi dovremmo essere più vicini di un diametro terrestre rispetto alla mezzanotte. La distanza tra afelio e perielio percorsa in sei mesi comporta che la variazione nella distanza Terra-Sole sia in media di 28mila chilometri al giorno, più che doppia del diametro terrestre. Pertanto, la risposta corretta è: “tra i primi di gennaio e i primi di luglio siamo più vicini al Sole a mezzogiorno; ma tra i primi di luglio e i primi di gennaio siamo più vicini a mezzanotte”.

L’EQUAZIONE DEL TEMPO

In accordo con la seconda legge di Keplero, la Terra non orbita a velocità costante, ma raggiunge la massima velocità al perielio pari a 109mila km/ ora, mentre passa all’afelio alla velocità minima di 105 mila km/ora. Una differenza contenuta, ma sufficiente a creare delle alterazioni sensibili nel moto apparente del Sole che possiamo registrare con un orologio solare. Queste alterazioni vengono corrette dalla cosiddetta “equazione del tempo”, che misura le differenze di posizione del Sole vero rispetto a uno ideale dal moto uniforme.

TABELLA 1 - LE ORBITE DEI PIANETI

Pianeta Eccentricità Distanza Distanza Distanza orbitale fuoco-centro media perielio

Mercurio 0,206 11,9 57,9 46,0 Venere 0,007 0,7 108,2 107,5 Terra 0,017 2,5 149,6 147,1 Marte 0,093 21,3 227,9 206,6 Giove 0,048 37,7 778,3 740,6 Saturno 0,056 80,6 1427,0 1346,4 Urano 0,046 132,4 2896,6 2764,2 Nettuno 0,009 38,6 4496,6 4459,9

Tutte le distanze (dal Sole) sono espresse in milioni di km.

CIELO E TERRA

DI WALTER FERRERI

» Un confronto tra le dimensioni del Sole ripreso al perielio (a sinistra) e all’afelio (a destra), dalla sonda Solar Dynamics Observatory. » L’asse maggiore dell’orbita terrestre ruota lentamente, compiendo un giro completo in circa 21mila anni.

Così, l’orbita terrestre non è chiusa.

Tali differenze possono raggiungere il quarto d’ora e per comprenderle occorre ricordare che la velocità rotazionale della Terra è costante, mentre quella orbitale varia. Al perielio, il nostro pianeta percorre in un giorno un tratto maggiore rispetto ad altri punti della sua orbita, perciò deve ruotare un po’ di più intorno al suo asse per ritrovare il Sole nella stessa posizione del giorno precedente.

VARIAZIONI LENTISSIME

Il valore dell’eccentricità dell’orbita terrestre non è costante, dato che varia (molto lentamente) la posizione del centro dell’ellisse e di conseguenza l’eccentricità. In pratica, il centro dell’orbita, anziché rimanere un punto, disegna una curva, pressappoco a forma di spirale, prodotta dalle perturbazioni degli altri pianeti. In tabella 2 sono riportati i valori dell’eccentricità dell’orbita terrestre calcolati per un periodo di 200mila anni. Inoltre, a causa sempre delle perturbazioni, la direzione verso cui punta l’asse maggiore dell’orbita terrestre ruota lentamente, compiendo un giro completo in circa 21mila anni. Così, principalmente a causa di tale movimento, l’orbita terrestre non è chiusa; di questo fenomeno sono responsabili anche la perturbazione del moto secolare dell’eclittica e la perturbazione dell’eccentricità. Lo spostamento dell’asse maggiore fa sì che le posizioni dei punti solstiziali (ed equinoziali) cambino rispetto al perielio. Infatti, il perielio si sposta lungo l’eclittica di 11,6” l’anno in senso diretto, mentre il punto gamma (l’equinozio di primavera) si sposta di 50,3” l’anno in senso retrogrado, per cui ogni anno la distanza angolare tra perielio e il punto gamma varia di 61,9”.

TABELLA 2 - ECCENTRICITÀ

Anno

-100.000 -70.000 -50.000 -10.000 Oggi 24.000 50.000 70.000 100.000

Eccentricità

0,0473 0,0316 0,0131 0,0187 0,0167 0,0033 0,0173 0,0211 0,0189

*WALTER FERRERI

SI È OCCUPATO DI RICERCA SCIENTIFICA, DI TELESCOPI E DI ASTROFOTOGRAFIA PRESSO L’OSSERVATORIO ASTRONOMICO DI TORINO. NEL 1977 HA FONDATO LA RIVISTA ORIONE.