Nei tempi antichi, studiosi, veggenti e magi di varie culture credevano che il mondo assumesse una serie di forme, che andavano da una ziggurat o un cubo al più popolare disco piatto circondato da un mare. Ma grazie ai continui sforzi degli astronomi, siamo arrivati a capire che si tratta in effetti di una sfera e di uno dei tanti pianeti di un sistema che orbita attorno al Sole.
Negli ultimi secoli, i miglioramenti sia negli strumenti scientifici che nelle osservazioni più complete dei cieli hanno anche aiutato gli astronomi a determinare (con estrema precisione) quale sia la natura dell'orbita terrestre. Oltre a conoscere la distanza precisa dal Sole, sappiamo anche che il nostro pianeta orbita attorno al Sole con un polo costantemente inclinato verso di esso.
Asse terrestre:
Questa è la cosiddetta inclinazione assiale, in cui l'asse verticale di un pianeta è inclinato di un certo grado verso l'eclittica dell'oggetto attorno al quale orbita (in questo caso, il Sole). Una tale inclinazione fa sì che vi sia una differenza nella quantità di luce solare che raggiunge un determinato punto sulla superficie nel corso di un anno. Nel caso della Terra, l'asse è inclinato verso l'eclittica del Sole a circa 23,44° (o 23,439281° per l'esattezza).
L'asse terrestre punta a nord verso la Polare, la stella polare dell'emisfero settentrionale, e verso sud verso l'oscura Sigma Octantis. Credito: Bob King
Variazioni stagionali:
Questa inclinazione nell'asse terrestre è ciò che è responsabile dei cambiamenti stagionali nel corso dell'anno. Quando il Polo Nord è puntato verso il Sole, l'emisfero settentrionale vive l'estate e l'emisfero meridionale vive l'inverno. Quando il Polo Sud è puntato verso il Sole, sei mesi dopo, la situazione si capovolge.
Oltre alle variazioni di temperatura, i cambiamenti stagionali comportano anche variazioni del ciclo diurno. In sostanza, in estate, le giornate durano di più e il Sole sale più in alto nel cielo. In inverno le giornate si accorciano e il sole è più basso nel cielo. Alle latitudini temperate settentrionali, il Sole sorge a nord del vero est durante il solstizio d'estate e tramonta a nord del vero ovest, invertendo in inverno. Il Sole sorge a sud del vero est in estate per la zona temperata meridionale e tramonta a sud del vero ovest.
La situazione diventa estrema al di sopra del Circolo Polare Artico, dove non c'è affatto luce del giorno per parte dell'anno, e fino a sei mesi al Polo Nord stesso (noto come 'notte polare'). Nell'emisfero sud, la situazione è invertita, con il Polo Sud orientato in senso opposto alla direzione del Polo Nord e sperimentando quello che è noto come un 'sole di mezzanotte' (un giorno che dura 24 ore).
Le quattro stagioni possono essere determinate dai solstizi (il punto di massima inclinazione assiale verso o lontano dal Sole) e dagli equinozi (quando la direzione di inclinazione e il Sole sono perpendicolari). Nell'emisfero settentrionale, il solstizio d'inverno si verifica intorno al 21 dicembre, il solstizio d'estate intorno al 21 giugno, l'equinozio di primavera intorno al 20 marzo e l'equinozio d'autunno intorno al 22 o 23 settembre. Nell'emisfero australe, la situazione è invertita, con i solstizi d'estate e d'inverno scambiati e le date dell'equinozio di primavera e d'autunno scambiate.
Cambiamenti nel tempo:
L'angolo di inclinazione della Terra è relativamente stabile per lunghi periodi di tempo. Tuttavia, l'asse terrestre subisce un leggero movimento irregolare noto comenutazione– un movimento di oscillazione, oscillazione o cenno del capo (come un giroscopio) – che ha un periodo di 18,6 anni. L'asse terrestre è anche soggetto a una leggera oscillazione (come una trottola), che sta causando il cambiamento del suo orientamento nel tempo.
Conosciuto comeprecessione, questo processo sta causando un lento cambiamento della data delle stagioni su un ciclo di 25.800 anni. La precessione non è solo la ragione della differenza tra un anno siderale e un anno tropicale, è anche la ragione per cui le stagioni alla fine cambieranno. Quando ciò accade, nell'emisfero settentrionale si verificherà l'estate a dicembre e l'inverno a giugno.
Rappresentazione artistica della rotazione terrestre e della precessione degli equinozi. Credito: NASA
La precessione, insieme ad altri fattori orbitali, è anche la ragione di quella che è nota come 'variazione della lunghezza del giorno'. In sostanza, questo è un fenomeno in cui le date del perielio e dell'afelio della Terra (che attualmente si verificano rispettivamente il 3 gennaio e il 4 luglio) cambiano nel tempo. Entrambi questi movimenti sono causati dall'attrazione variabile del Sole e della Luna sulla regione equatoriale della Terra.
Inutile dire che la rotazione e l'orbita della Terra attorno al Sole non sono così semplici come una volta. Durante la Rivoluzione Scientifica, è stata un'enorme rivelazione apprendere che la Terra non era un punto fisso nell'Universo e che le 'sfere celesti' erano pianeti come la Terra. Ma anche allora, astronomi come Copernico e Galileo credevano ancora che l'orbita terrestre fosse un cerchio perfetto e non potevano immaginare che la sua rotazione fosse soggetta a imperfezioni.
È stato solo con il tempo che la vera natura dell'inclinazione e dei movimenti del nostro pianeta è stata compresa. E quello che sappiamo è che portano ad alcune serie variazioni nel tempo, sia nel breve periodo (cioè il cambiamento stagionale), sia nel lungo periodo.
Abbiamo scritto molti articoli sul terra e le stagioni per Universe Today. ecco Perché la Terra è inclinata? , La rotazione della Terra , Quali sono le cause giorno e notte? , Quanto velocemente ruota la Terra? , Perché la Terra gira?
Se desideri maggiori informazioni sull'asse terrestre, dai un'occhiata Guida all'esplorazione del sistema solare della NASA sulla Terra . Ed ecco un link a Osservatorio della Terra della NASA .
Abbiamo anche registrato un episodio di Astronomy Cast tutto sulla Terra . Ascolta qui, Episodio 51: Terra .