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Titolo: precessioni e stagioni

Lorenzo scrive:
<In realta' la domanda che avevo in mente era un'altra: con precessione
<si intende  una rotazione degli assi dell'orbita terrestre rispetto al
<riferimento delle "stelle fisse" oppure la variazione della direzione
<dell'asse di rotazione terrestre?
Se ho capito bene,  la precessione è una rotazione dell'asse terrestre
su se stessa, tale che prolungandone l'estremo verso le stelle fisse
questo vari, in tempi lunghissimi, le costellazioni con le quali si
incontrerebbe.
Ciò che vorrei mi si chiarisse e se evidentemente l'angolo con cui ruota
tale asse non sia tale da invertire, a parità di periodo dell'anno
solare, dopo 13000 anni,  l'inclinazione del piano che attraversa per
così dire l'equatore terrestre nei confronti del sole, modificando il
tal caso l'emisfero che  si espone maggiormente ai raggi solari.
Elio Fabri scrive:
<Attualmente l'estate dell'emisfero settentrionale capita quando la
Terra
<e' alla massima distanza dal Sole, e questo naturalmente attenua il
<normale riscaldamento estivo. Per l'emisfero meridionale e' l'inverso:
<l'estate capita quando la Terra e' alla minima distanza.
<Si capisce che per l'inverno vale il discorso opposto.
Ma ... scusate l'ignoranza mi è sorto un dubbio atroce.... perchè
proprio in estate la Terra dovrebbe trovarsi nel punto più lontano dal
sole? Possono semplicemente le inclinazioni dei raggi solari
giustificare perchè quando si trova più vicina ci sarebbero le stagioni
intermedie, meno calde?
Grazie
dafne

 intermedie, meno calde?
Allora, cominciamo dalla fine :-)
La Terra orbita attorno al sole seguendo un'orbita ellittica, non
circolare, ed il Sole sta in uno dei due fuochi dell'ellisse.
L'eccentricita' dell'ellisse e' molto piccola (mi sembra che si chiami
cosi'), cioe' se vedi l'ellisse come un cerchio "shiacciato" lo
schiacciamento e' molto piccolo, pero' c'e'. Da cio' consegue che la
Terra non e' ad una distanza fissa dal Sole, ma questa distanza varia
tra il perielio (cioe' il punto in cuo la Terra e' piu' vicina al Sole)
e l'afelio (il punto in cui e' piu' lontana). Questa e' una pura
questione geometrica. Il fatto che l'estate boreale (la nostra)
corrisponde al periodo in cui la Terra si trova all'afelio e' un dato di
fatto. Il fatto che sia estate dipende invece dall'inclinazione
dell'asse di rotazione terrestre, e quindi dall'incidenza dei raggi
solari, la maggior lunghezza del giorno rispetto alla notte, etc.
Durante il moto di precessione, l'asse di rotazione ruota a sua volta
attorno al punto di intersezione dell'asse stesso con il piano orbitale,
descrivendo una coppia di coni. Importante e' che l'asse formera' sempre
lo stesso angolo con il piano orbitale (piu' o meno, infatti mi pare di
ricordare che ci siano delle oscillazioni, o mi sbaglio?), e questo
dovrebbe rispondere in parte alla tua prima domanda.
Questo significa prima di tutto che le stagioni continueranno a
succedersi cosi' come le conosciamo, e significa anche che, tra un sacco
di tempo (13.000 anni diceva Fabri), quando la situazione sara'
invertita, l'inclinazione dell'asse orbitale fara' si' che l'estate
boreale avra' luogo quando la Terra si trovera' al perielio.
La minor distanza della Terra al Sole in estate e la maggior distanza in
inverno potrebbe causare estati piu' calde e inverni piu' freddi, ma non
so onestamente di quanto: infatti questa e' la situazione che c'e'
adesso nell'emisfero australe.
Ora consideriamo il sistema solare dall'esterno: la terra percorre
l'orbita ellittica e i due assi di questa ellisse puntano in due
direzioni precise. Non so se la direzione di questi assi sia fissa o se
anche questa sia soggetta ad un qualche moto rotatorio. In questo
secondo caso i due effetti si sommerebbero, poiche' anche afelio e
perielio si troverebbero a ruotare attorno al sole.
Se  si puo' assumere (o se e' proprio cosi') che gli assi dell'orbita
non ruotino, allora tutto il discorso si esaurisce in quanto detto
sopra, e si avrebbe anche la conseguenza che, tra 13.000 anni, in estate
si vedrebbero le costellazioni che adesso si vedono in inverno e
viceversa.
Sono arrivato in fondo, era ora! :-)
Spero solo di non aver fatto troppi errori, qualsiasi correzione o
smentita e' (ovviamente) gradita!!!
-- 
Lorenzo
lgi...@bigfoot.com

 intermedie, meno calde?
Non sono sicuro di aver capito le domande, spec. la seconda.
Oggi le cose stanno cosi'.
Non e' difficile dimostrare che a gennaio il Sole e' piu' vicino che a
luglio: basta fotografarlo con precisione, e misurare il diametro.
Quando e' piu' vicino appare piu' grande. La differenza e' piccola (il
3% abbondante) ma apprezzabile.
Fra 13000 anni sara' il rovescio, come ho gia' scritto: in piena estate
(per noi "nordici") il Sole sara' piu' vicino che in inverno.
Non ti resta che aspettare, per constatare "de visu" :-))
-------------------
Elio Fabri
Dip. di Fisica
Universita' di Pisa

Le spiegazioni di Lorenzo sono sostanzialmente corrette e, mi pare, anche
abbastanza chiare.
Ad integrazione di quanto esposto precisiamo che:
1)L'inclinazione dell'asse terrestre sul piano dell'orbita  rimane
praticamente costante
(66°33') per tutta la durata del ciclo di Precessione (circa 26.000 anni).
Al fenomeno della Precessione però si associa e sovrappone anche quello
della Nutazione.
Esso consiste in una ulteriore oscillazione periodica (18 anni
circa) di piccolissima entità il cui risultato è quello di far oscillare
l'inclinazione dell'asse attorno al valore sopra riportato che quindi deve
essere inteso come valore medio.
Questo fenomeno della ulteriore oscillazione era già stato osservato fin
dall'antichità ed indicato con il termine di "trepidazione"
2) l'orientamento della ellisse orbitale della Terra nello spazio non è
costante ma subisce una lenta variazione. L'asse maggiore dell'ellisse (che
unisce il Perigeo all'Apogeo) prende il nome di linea degli absidi e ruota
in senso opposto al senso di rotazione della Precessione. Tale moto, pari a
circa 11" d'arco all'anno (se ben ricordo) prende il nome di Progressione
del Perigeo.
3) Le stagioni si ripresentano all'uomo con la consueta regolarità durante
tutto il ciclo precessionale, per il semplice fatto che l'anno solare (anno
tropico) tiene già conto del fenomeno della Precessione.
La definizione di anno tropico è infatti la seguente (semplificando):
"L'intervallo di tempo tra due successivi passaggi del Sole nel Punto Gamma
o Equinozio di Primavera ".
Che poi il Punto Gamma si muova lungo l'orbita per effetto della Precessione
(+ Nutazione) questo è ininfluente.
(Il Punto Gamma è un punto arbitrario di riferimento scelto dall'uomo come
"origine" per la misura di numerosi elementi astronomici)
Lo sfasamento tra eventi stagionali e data di calendario, riscontrato
frequentemente nel passato, era dovuto solo alla imperfezione del
calendario adottato dall'uomo in tale momento e alla non esatta conoscenza
della effettiva durata dell'anno tropico.
4)Poichè il Punto Gamma "scivola" lungo l'orbita incontro alla Terra si ha
che la Primavera (ed ovviamente tutte le altre stagioni) si verifica in un
punto sempre diverso dell'orbita stessa e, data la sua forma ellittica e la
Progressione del Perigeo, ad una diversa distanza dal Sole.
Attualmente accade che nel periodo estivo (1.° Luglio) la Terra si trovi nel
punto più lontano dal Sole (apogeo), ma non è stato nè sempre sarà così. Tra
13000 anni l'estate inizierà quando la Terra sarà ad una delle minori
distanze possibili dal Sole.
Chi ci sarà allora, vivrà le stagioni esattamente come le viviamo noi, salvo
il fatto che, essendo la Terra più vicina al Sole, si avranno estati un po'
più calde ed inverni un po' più miti.
5)Per la 2.a legge di Keplero la Terra percorre l'orbita non a velocità
costante ma diverse a seconda della posizione. Quando è più vicina al Sole
corre più veloce, quando è lontana va più lentamente. Così essa  percorre un
identico tratto della sua orbita in un tempo maggiore o minore; cioè le
stagioni hanno durate variabilmente diverse. Attualmente l'estate dura circa
93 giorni e l'inverno 89. Tra 13000 anni accadrà il contrario.
E' ovvio che queste "oscillazioni astronomiche" si riflettano sul clima
della Terra ma sono quantitativamente poco accentuate.
La differenza di distanza della Terra dal Sole non è poi così marcata (a
causa del piccolo schiacciamento dell'orbita terrestre) per cui dal punto di
vista climatico (se si considera solo questo effetto) non vi dovrebbero
essere stravolgimenti catastrofici. La differenza di radiazione solare
incidente sulla Terra, è dell'ordine del 5-6%.
Esistono comunque anche altri fenomeni plurisecolari che influenzano il
percorso della Terra attorno al Sole; ad es. anche lo schiacciamento
dell'orbita non è costante.
Una delle conseguenze astronomiche, per così dire, "più vistose" della
Precessione è la migrazione della Stella Polare.
Poichè l'asse punta in direzioni sempre diverse capita che a volte sia
orientato in direzione di una stella che per l'occasione prende il nome di
Stella Polare; altre volte punta dove non c'è niente di visibile o cospicuo
e quindi non si ha Stella Polare.
Attualmente l'asse punta (nell'emisfero celeste Nord) nei pressi della
stella di nome Alruccabah della costellazione Orsa Minore. Nel corso dei
prossimi secoli, dopo un ulteriore modesto avvicinamento, l'asse si
allontanerà dalla nostra attuale Stella Polare, per cui vi sarà un periodo
abbastanza lungo in cui essa non esisterà per poi, di nuovo, essere
sostituita da altre stelle.
F.Martinelli
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Istituto Tecnico Nautico Statale "ARTIGLIO"
Viareggio (LU)
URL:  
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