La Terra oggi si trova in afelio, il punto più lontano dal Sole: allora perché fa più caldo?

Può sembrare bizzarro data l'intensa calura che stiamo soffrendo in questi giorni, ma oggi venerdì 5 luglio alle 07:07 italiane la Terra raggiunge il punto più lontano dal Sole della sua orbita, il cosiddetto afelio. In quel momento la Terra si trova a 152.099.968 km dal Sole, circa 5 milioni di km in più rispetto al perielio (punto di minima distanza) che viene raggiunto a gennaio. Ma allora perché, controintuitivamente, pur trovandoci nel punto più lontano dal Sole, fa più caldo?
La premessa principale è che all'afelio fa più caldo solo nell'emisfero boreale, dove è estate, mentre nell'emisfero australe questo è il periodo più freddo dell'anno. Quindi è vero, in questo periodo siamo più lontani dal Sole, ma una differenza di circa 5 milioni di km rispetto ai 150 milioni di km di distanza media dal Sole in realtà è piccola (circa 3,5%), quindi influisce poco (per un 6,5%) sull'intensità di energia solare che arriva sulla Terra. Un effetto quindi c'è, ma è completamente “sepolto” da quello dovuto all'inclinazione dell'asse terrestre, che determina l'inclinazione con cui cui i raggi solari cadono sulla Terra e dunque la quantità di energia solare che si deposita su particolari zone del pianeta.
Durante l'estate, nell'emisfero boreale, i raggi solari toccano il suolo con una inclinazione rispetto al suolo maggiore rispetto a quella invernale, il che comporta una maggiore intensità e quindi energia depositata dai raggi solari, e di conseguenza temperature maggiori. Alle latitudini italiane, la diversa inclinazione dei raggi solari tra l'estate e l'inverno comporta una variazione di energia depositata pari a circa il 250%!

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Di Filippo Bonaventura

Cosa succede quando la Terra è in afelio: come l'inclinazione influisce sulle stagioni

La Terra non si trova sempre alla stessa distanza dal Sole, poiché l'orbita della Terra attorno alla nostra stella è leggermente ellittica, il che la porta a raggiungere un punto di massima vicinanza (perielio) e di massima lontananza (afelio) dal Sole. Nel 2024, al perielio, all'inizio di gennaio, la Terra distava circa 147.100.632 km dal Sole, mentre all'afelio la distanza è di 152.099.968 km.  L'afelio viene raggiunto ogni anno attorno al 4 luglio, ma la distanza dal Sole all'afelio cambia di anno in anno a causa dell'influenza gravitazionale degli altri corpi del Sistema Solare.

Data la variazione di circa 5 milioni di km tra afelio e perielio, saremmo portati a pensare che l'alternarsi delle stagioni sia semplicemente dovuto al fatto che la Terra si trova talvolta più lontana e talvolta più vicina al Sole. Questa spiegazione però non è quella giusta per due motivi: il primo è che una differenza di distanza di 5 milioni di km corrisponde solo ad una differenza di energia del 6,5% tra l'afelio e perielio, una differenza non di certo sufficiente a spiegare l'entità delle variazioni di temperatura nel corso delle stagioni. Il secondo motivo è che, almeno nell'emisfero boreale, è facile constatare come le temperature siano più alte quando la Terra si trova nella fase della sua orbita in cui è più lontana dal Sole.

Perché quando la Terra è in afelio fa più caldo

La motivazione deve quindi risiedere in altro ed è strettamente collegata al fatto che la Terra possiede un asse di rotazione che è inclinato di 23,5° rispetto alla perpendicolare al piano su cui giace l'orbita terrestre. Durante l'estate boreale, pur trovandoci più lontani dal Sole, l'inclinazione dell'asse terrestre fa si che il polo nord punti verso il Sole. Ciò porta tutto l'emisfero boreale a essere "più inclinato" verso il Sole e a ricevere i raggi solari con una inclinazione maggiore al suolo rispetto a quella dell'inverno boreale, quindi vi sarà una maggiore energia trasportata dalla radiazione solare che viene depositata al suolo.

L'inclinazione dei raggi al suolo cambia non solo lungo l'orbita, ma anche con la latitudine. Alle latitudini italiane, la differenza di inclinazione dei raggi solari tra l'inverno e l'estate fa si che l'energia ricevuta dal Sole in estate sia maggiore del 250% rispetto a quella ricevuta d'inverno, un effetto di gran lunga superiore al 6,5% puramente dovuto alla diversa distanza della Terra dal Sole.

I punti di massima inclinazione dei raggi solari

Muovendosi lungo l'orbita, l'inclinazione dei raggi solari ad una data latitudine cambia durante l'anno. Esistono però delle latitudini e dei momenti dell'anno speciali in cui l'inclinazione dei raggi solari al suolo è massima e pari a 90°. Questi sono gli equinozi e i solstizi. Essi sono definiti come i momenti dell'anno in cui il Sole si trova allo zenith, cioè perpendicolare all'orizzonte, il che implica che l'inclinazione dei raggi solari al suolo è massima e pari a 90°.

Gli equinozi avvengono quando durante l'orbita terrestre attorno al Sole i raggi solari sono perpendicolari all'asse di rotazione terrestre e quindi l'inclinazione al suolo è 90° all'equatore. I solstizi sono invece i punti dell'orbita in cui l'inclinazione dei raggi solari è 90° in corrispondenza del Tropico del Cancro (solstizio d'estate) e del Tropico del Capricorno (solstizio d'inverno).

La fascia in latitudine tra i due tropici determina le regioni della superficie terrestre in cui vi è un giorno dell'anno in cui l'inclinazione dei raggi solari è perpendicolare al suolo. In ogni altra latitudine al di fuori di questa fascia l'inclinazione dei raggi solari non sarà mai perpendicolare al suolo.

La massima inclinazione dei raggi solari in Italia

L'Italia ha una latitudine nord che varia circa dai 36° (Italia meridionale) ai 47° (Italia settentrionale). Trovandosi fuori dalla fascia dei tropici, non ci sarà mai un giorno dell'anno in cui i raggi solari avranno una inclinazione perpendicolare al suolo.

È possibile tuttavia stabilire all'incirca quale sia la massima inclinazione dei raggi solari raggiungibile in Italia nei pressi del solstizio d'estate, che va dai circa 78° al sud ai circa 66° al nord. Questi valori si riferiscono a quando il Sole si trova in culminazione, cioè per semplificare quando si trova esattamente in corrispondenza del punto cardinale sud.

In ogni altro momento dell'anno, l'inclinazione dei raggi solari può essere calcolata allo stesso modo, semplicemente andrà cambiato il valore di declinazione del Sole, che sarà di 0° agli equinozi e –23,5° al solstizio d'inverno.