La lezione che sta per iniziare affronta un tema
conosciuto alla maggior parte delle persone: i moti del pianeta Terra.
Partiamo dalla conoscenza anche di quello che il nostro pianeta fa nel sistema solare
perché di conseguenza si innescano dei fenomeni
tali da influire sulla vita degli organismi presenti sulla superficie terrestre.
La Terra, insieme agli altri pianeti del sistema solare, orbita intorno al Sole,
che è una stella con 700 000 km di raggio
(non rappresenta la più grande stella nel sistema solare)
e dista circa 150 milioni di kilometri.
La Terra si muove nello spazio seguendo un'orbita che gira intorno al Sole
(come è possibile osservare nella seconda immagine mostrata):
questo movimento del pianeta è chiamato rivoluzione.
Il moto di rivoluzione dei pianeti, compresa la Terra,
segue delle regole ben precise e può essere codificato
mediante delle formule e dei principi matematici certi.
Ogni pianeta che ruota intorno al Sole descrive un'orbita di forma ellittica,
contemporaneamente la Terra ruota su se stessa compiendo il moto di rotazione.
I movimenti che il nostro pianeta compie sull'orbita intorno al Sole
sono codificati dalle leggi di Keplero.
Secondo la prima legge:
ogni pianeta, compresa la Terra, percorre un'orbita ellittica intorno al Sole
che ne occupa uno dei due fuochi
(l'ellisse è una figura geometrica che contiene due fuochi).
Questo implica che la distanza di un pianeta dal Sole non è costante durante il periodo di rivoluzione
ma cambia, c'è un punto in cui la Terra si trova più vicino al Sole
(il punto evidenziato in giallo raffigura il settore dell'orbita)
e tale punto prende il nome di perielio,
mentre il punto in cui la Terra si trova più lontano si chiama afelio.
Abbiamo la possibilità di distinguere i punti in cui la Terra sull'orbita
si trova più vicino o più lontano dal Sole,
ciò è possibile in virtù del fatto che l'orbita è ellittica,
se fosse stata un cerchio perfetto con il Sole al centro della circonferenza
avremo ottenuto sempre la stessa distanza dal Sole.
La seconda legge di Keplero afferma che:
il segmento che congiunge il pianeta con il Sole (il raggio vettore)
copre lungo l'orbita aree uguali in tempi uguali, ciò significa che la velocità di un pianeta è più alta quando esso è più vicino al Sole,
mentre si rallenta quando il Sole si trova in una posizione più distante.
Pertanto anche la velocità di rivoluzione cambia,
quando si trova più vicino al Sole il pianeta ruota più velocemente
più lontano dal Sole la velocità di rivoluzione del pianeta è più bassa.
Dalla seconda deriva la terza legge di Keplero:
stabilisce che esiste una relazione tra la distanza di un pianeta dal Sole
e la sua velocità nel percorrere la sua orbita.
I pianeti che sono più lontani dal Sole hanno un tempo di rivoluzione più alto
rispetto a quelli che si trovano più vicino al Sole.
Definite le tre leggi di Keplero, che abbiamo visto in maniera semplificata
ma che comunque ci danno indicazioni su come si verificano i movimenti nel moto di rivoluzione,
vediamo con maggiore dettaglio cosa succede quando il nostro pianeta ruota intorno a se stesso.
Mentre orbita intorno al Sole, la Terra ruota su se stessa compiendo il movimento di rotazione.
La Terra ruota intorno a una linea immaginaria chiamata asse di rotazione
(raffigurata nell'immagine)
che, intersecando la superficie terrestre, genera due punti: polo nord e polo sud.
L'evidenza che c'è una rotazione della Terra deriva dal visionare le foto
scattate in un cielo notturno stellato, utilizzando macchine fotografiche semi-professionali
con un tempo di esposizione molto lungo, circa 6 ore. Si vedono le stelle che generano dei semicerchi nella volta celeste
con al centro una stella che è fissa, ovvero la stella polare.
In realtà le stelle sono ferme, non sono loro che si muovono ma la terra che ruota
per cui ai nostri occhi sembra che la volta celeste si muovi intorno al nostro pianeta,
questo nel passato ha generato la convinzione che fosse la Terra ferma al centro dell'universo
e tutto le ruotasse intorno.
Ci si chiede perché la stella polare resti ferma senza muoversi.
In realtà la stella polare si trova sulla prosecuzione dell'asse di rotazione terrestre
pertanto è l'unica che appare ferma ma è una questione di illusione ottica.
Il moto di rotazione genera l'alternanza del giorno e della notte,
innanzitutto il periodo di rotazione viene definito giorno ed è misurato in 24 ore,
quando parliamo di giorno dobbiamo intendere l'intera durata della rotazione terrestre intorno al proprio asse
(giorno è sia la fase diurna che quella notturna).
Più precisamente diremo dì, per le fasi con il Sole
e notte per quelle senza Sole.
Invece il periodo di rivoluzione della Terra è costituito dall'anno che
ha una durata di circa 365 giorni e 6 ore.
Le 6 ore sono lo scarto che deve essere recuperato per non perdere il tempo nella rivoluzione, siccome 6 ore dopo quattro anni sono quasi un giorno
in virtù del tempo di rivoluzione non tondo, è stato istituito l'anno bisestile
ovvero l'anno con una giornata in più (29 febbraio).
Esso permette di recuperare questo ritardo che si accumula negli altri anni,
i quali vengono considerati solo di 365 giorni
per cui le 6 ore vengono accantonate per poi essere recuperate nel giorno dell'anno bisestile.