moti terra

Per millenni si è creduto che la Terra fosse immobile al centro dell'Universo. Oggi però sappiamo che non è così: il nostro pianeta si muove rapidamente nello Spazio, come risultato di svariati moti simultanei, così come gli altri pianeti del Sistema Solare. I principali movimenti della Terra sono il moto di rotazione attorno all'asse polare e il moto di rivoluzione intorno al Sole, che hanno periodi brevi e stanno alla base del nostro calendario e dell'alternanza delle stagioni. Ma ci sono anche moti molto più lenti ma per questo non meno importanti, come il ciclo di Milanković.
Lo studio dei movimenti della Terra in astronomia è cruciale per via dei loro effetti non solo sulla nostra vita quotidiana, ma anche sull'abitabilità stessa del nostro pianeta!

I principali moti della Terra

Il fatto che quasi tutte le culture scandiscono il tempo in giorni e anni è una conseguenza diretta della ciclicità dei due moti principali della Terra: il moto di rotazione e il moto di rivoluzione.

Rotazione

La Terra ruota su sé stessa in 23 ore, 56 minuti e 4 secondi. Questo periodo è chiamato giorno sidereo perché corrisponde al tempo che intercorre tra due passaggi successivi di una stella fissa sopra lo stesso meridiano. Il giorno solare è invece il tempo che intercorre tra due passaggi successivi del Sole sopra lo stesso meridiano. La sua durata è leggermente più lunga del giorno sidereo (mediamente 24 ore) per via della rivoluzione terrestre. La rotazione terrestre avviene da ovest a est, cioè in senso antiorario guardando il sistema solare "dall'alto". L'asse di rotazione terrestre è inclinato di 23'27" rispetto alla perpendicolare al piano su cui giace l'orbita terrestre.

La rotazione terestre.
in foto: Time–lapse rotazione terrestre osservata dalla sonda DSCOVR (credit: NASA/EPIC).

Ogni punto dell'equatore ruota attorno all'asse terrestre a 1668 km/h. Questa velocità diminuisce con la latitudine: a 45° è 1179 km/h, ai poli è esattamente 0. Il moto di rotazione terrestre determina l'alternanza del dì e della notte.

Rivoluzione

La Terra orbita attorno al Sole con un'orbita leggermente ellittica. La distanza media della Terra dal Sole è 149.600.000 km e viene chiamata unità astronomica. La durata media di un'orbita si chiama anno sidereo ed è pari è 365 giorni, 6 ore, 9 minuti e 6 secondi, ma varia per via dei moti millenari della Terra. L'anno solare è invece il tempo che intercorre tra due passaggi successivi del Sole sullo zenit dello stesso tropico e dura mediamente 365 giorni, 5 ore, 48 minuti e 46 secondi.

La rivoluzione terrestre.
in foto: La rivoluzione terrestre (credit: Tauʻolunga).

Come la rotazione, anche la rivoluzione terrestre avviene in senso antiorario guardando il sistema solare "dall'alto". Ha una velocità di circa 30 km/s. Il moto di rivoluzione terrestre, unito all'inclinazione dell'asse di rotazione terrestre, determina l'alternanza delle stagioni.

I moti millenari della Terra

Oltre ai moti principali, la Terra ha anche una serie di moti a lungo periodo detti moti millenari. Vediamo i più importanti.

Precessione degli equinozi

Il più importante moto millenario è il moto di precessione degli equinozi. Consiste nel fatto che l'asse di rotazione terrestre descrive un doppio cono nell'arco di 25.786 anni (anno platonico). È lo stesso fenomeno che osserviamo quando vediamo una trottola roteare. Questo significa che il polo nord celeste descrive una circonferenza nel cielo. Questo moto è anche il motivo per cui la Stella Polare non indicherà sempre il nord. Questo moto è responsabile del fatto che l'anno solare è più corto di quello sidereo. L'effetto complessivo, infatti, è che i punti dell'orbita in cui si verificano gli equinozi si spostano di 50,26″ in senso orario (per questo si chiama precessione degli equinozi!).

Variazione dell'inclinazione dell'asse terrestre

L'inclinazione dell'asse terrestre varia da circa 22'30" a circa 24'30" nell'arco di circa  41.000 anni. Ora è in fase di diminuzione, cioè l'asse si sta avvicinando alla perpendicolare al piano dell'orbita terrestre.

Variazione dell'eccentricità

L'eccentricità orbitale è una misura di quanto un'orbita è ellittica, cioè "schiacciata". Vale 0 quando l'orbita è perfettamente circolare e tra 0 e 1 quando l'orbita è ellittica. Attualmente l'eccentricità dell'orbita terrestre è 0,0167.L'eccentricità terrestre varia ciclicamente tra 0,000055 a 0,0679 in circa 100.000 anni. Attualmente l'eccentricità dell'orbita terrestre è in diminuzione.

Precessione del perielio

Il semiasse maggiore dell'ellisse descritta dall'orbita terrestre ruota in senso antiorario con un periodo di 112.000 anni.Poiché il verso di questa rotazione è opposto a quello della precessione degli equinozi, l'effetto complessivo delle due precessioni è che gli equinozi fanno un giro completo in circa 21.630 anni.

Le conseguenze dei moti terrestri

Quali sono le principali conseguenze dei moti terrestri?

Alternanza tra dì e notte

La rotazione terrestre crea l'alternanza di dì e notte e lo spostamento apparente dei corpi celesti nell'arco delle 24 ore (il Sole, la Luna, e le stelle attorno al polo nord celeste durante la notte). Se la Terra non ruotasse, inoltre, non esisterebbero le maree: il livello del mare è infatti più alto lungo la linea Terra-Luna. Un effetto meno conosciuto della rotazione terrestre è il fatto che le masse d'acqua e d'aria che si spostano dall'equatore ai poli vengono deviate dalla forza di Coriolis, che agisce nei corpi in rotazione. Alcuni venti come i monsoni, e alcune correnti oceaniche, vanno verso destra quando "salgono" nell'emisfero boreale e verso sinistra quando "scendono" nell'emisfero australe.

Alternanza delle stagioni astronomiche

Il fatto che l'asse terrestre ha sempre la stessa direzione durante l'anno fa sì che l'altezza del Sole sull'orizzonte cambia a seconda di dove si trova la Terra nella sua orbita. Questo fatto, a sua volta, determina le stagioni astronomiche. Anche la lunghezza di dì e notte varia durante l'anno a causa della rivoluzione terrestre. La rivoluzione terrestre fa sì che il Sole abbia un moto apparente durante l'anno lungo un percorso che attraversa le costellazioni dello zodiaco.

Rivoluzione terrestre

Variazioni climatiche

Ciascuno dei moti millenari ha singolarmente un'influenza sul clima terrestre.

La precessione degli equinozi fa sì che con il passare dei millenni la Terra raggiunga afelio e perielio (rispettivamente i punti dell'orbita terrestre più lontano e vicino al Sole) in stagioni diverse.Le variazioni dell'inclinazione dell'asse cambiano l'inclinazione dei raggi solari nelle varie stagioni e quindi l'energia in arrivo dal Sole. Più alta è l'inclinazione, più si avranno estati calde e inverni freddi.Le variazioni di eccentricità cambiano la distanza della Terra dal Sole nelle varie stagioni, con conseguente differenza nella quantità di luce in arrivo dal Sole.  L'eccentricità (così come la precessione del perielio) influenza anche la durata delle stagioni.

Negli anni '20 del Novecento l'astronomo serbo Milutin Milanković per primo ipotizzò che i moti millenari avessero un'influenza sul clima. L'effetto combinato di tutte le variazioni dei parametri orbitali terrestri, i cosiddetti cicli di Milanković, è molto complesso, ma effettivamente possiamo osservare una netta correlazione tra la ciclicità di queste variazioni e quella delle glaciazioni (ogni 100.000 anni circa). La teoria di Milanković non è priva di problemi, ma la dipendenza dei moti millenari della Terra sul clima e sull'abitabilità terrestre è ormai un fatto accertato.

I cicli di Milanković.
in foto: I cicli di Milanković (credits: Dragons flight, Massimiliano Lincetto).
Articolo a cura di
Filippo Bonaventura