l`inclinazione dell`asse e il moto di rivoluzione

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l`inclinazione dell`asse e il moto di rivoluzione
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L’INCLINAZIONE DELL’ASSE E IL MOTO DI RIVOLUZIONE
DETERMINANO LE STAGIONI
Le variazioni descritte in precedenza (rotazione e rivoluzione) hanno scarsa influenza sulle condizioni
terrestri. I cambiamenti ambientali più significativi che tutti noi sperimentiamo annualmente riguardano le
variazioni cicliche nelle condizioni di illuminazione e temperatura; questi fenomeni si spiegano
considerando che, durante il moto di rivoluzione, l’asse di rotazione terrestre mantiene invariata la
propria inclinazione (di 66° 33’) rispetto al piano dell’eclittica.
Questo fatto è all’origine delle stagioni, perché comporta una conseguenza importante: l’orientamento
della Terra rispetto alla direzione dei raggi solari cambia periodicamente durante l’anno; in corrispondenza,
varia la quantià di energia (come luce e calore) che ogni località riceve dal Sole nei diversi periodi.
EQUINOZI E SOLSTIZI. Osserviamo una simulazione ottenuta per mezzo di una lampada.
Il fascio di luce della lampada, che simula
i raggi solari, colpisce una superficie
sferica (la Terra) in un caso (a)
perpendicolarmente, nell’altro caso
obliquamente. Si nota subito che i raggi
luminosi, quando sono obliqui (b), come
accade in inverno nel nostro emisfero, si
distribuiscono su una superficie maggiore
e apportano meno calore rispetto al caso
in cui sono perpendicolari, come avviene
in estate.
Quando la luce arriva in modo obliquo sulla superficie sferica, illumina una zona più estesa: quanto più
grande è la zona illuminata, tanto meno intensa è la luce che raggiunge ogni punto e quindi anche il
riscaldamento è più debole.
Consideriamo che cosa succederebbe se l’asse di rotazione, anziché inclinato, fosse perpendicolare al piano
dell’orbita. Il circolo di illuminazione passerebbe sempre per i Poli; inoltre, l’emisfero nord, compreso tra
l’equatore e il Polo nord, e l’emisfero sud, compreso tra l’Equatore e il Polo sud, avrebbero in ogni punto la
stessa durata del dì e della notte; infine, il riscaldamento sarebbe massimo all’Equatore, in quanto il Sole
sarebbe sempre allo zenit, cioè la sua luce sarebbe sempre diretta verticalmente, mentre diminuirebbe
gradualmente procedendo verso i Poli, essendo i raggi solari sempre più inclinati.
In pratica, lungo le varie fasce parallele all’Equatore si determinerebbero condizioni di illuminazione e
temperatura costanti lungo tutto l’anno: in altre parole, ci sarebbe una sola stagione.
Nella realtà, il circolo di illuminazione passa per i Poli solo quando la Terra tocca, il 21 marzo e il 23
settembre, due punti dell’orbita che segnano l’equinozio di primavera e l’equinozio d’autunno in cui, come
sappiamo, la durata del dì e della notte sono uguali su tutti i paralleli; in queste date, il Sole è allo zenit a
mezzogiorno sull’Equatore. Nei giorni successivi agli equinozi la situazione muta.
A mano a mano che la Terra percorre la sua orbita, il circolo di illuminazione si sposta, allontanandosi
progressivamente dai Poli, fino a raggiungere la massima distanza da questi il 21 giugno e il 22 dicembre:
queste due date sono chiamate, rispettivamente, solstizio d’estate e solstizio d’inverno.
Nei solstizi il circolo di illuminazione è tangente a due paralleli chiamati Circolo polare artico (a 63° 33’ di
latitudine N) e Circolo polare antartico (a 63° 33’ di latitudine S).
A. Cesana
Nel solstizio d’estate il Sole, a mezzogiorno, è allo zenit su un parallelo detto Tropico del Cancro (a 23° 27’ di latitudine
N), mentre nel solstizio d’inverno è allo zenit su un parallelo detto Tropico del Capricorno (a 23° 27’ di latitudine S).
Nei solstizi, i paralleli sono intersecati in modo disuguale dal circolo di illuminazione, perciò si registra la massima
differenza nella durata tra il dì e la notte.
In generale, nella metà del percorso che la
Terra compie, in circa sei mesi, dall’equinozio
di primavera all’equinozio di autunno, è più
illuminato e quindi riceve più energia
l’emisfero settentrionale: infatti il Polo nord è
rivolto verso il Sole mentre il Polo sud è al
buio; per l’altra metà del percorso la
situazione si inverte: è ora il Polo sud a essere
rivolto verso il Sole, mentre il Polo nord è al
buio e l’emisfero meridionale riceve più luce
ed energia.
Le posizioni occupate dalla Terra nei diversi periodi dell’anno che corrispondono alle varie stagioni. In generale, nella metà del percorso che la Terra
compie dall’equinozio di primavera all’equinozio di autunno, è più illuminato l’emisfero settentrionale: infatti, il Polo nord è rivolto verso il Sole
mentre il Polo sud è al buio; per l’altra metà del percorso, dall’equinozio di autunno all’equinozio di primavera, la situazione si inverte, con il Plo sud
rivolto verso il Sole, mentre il Polo nord è al buio.
LE STAGIONI. Le stagioni astronomiche sono i quattro periodi compresi tra gli equinozi e i
solstizi. Esse non hanno la medesima durata a causa della diversa velocità con cui la Terra
percorre la sua orbita: nell’emisfero nord l’autunno e l’inverno durano 90 giorni, la primavera
ne dura 92 e l’estate 93. Nell’emisfero sud è ovviamente l’opposto.
Il percorso apparente del Sole alle nostre latitudini nelle varie stagioni è indicativamente
rappresentato nella figura a lato.
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Primavera. Inizia con l’equinozio di primavera (21 marzo). Da questo momento il dì comincia a essere più lungo
della notte e l’altezza del Sole aumenta progressivamente; nell’emisfero sud succede l’opposto (qui inizia
l’autunno).
Estate. Inizia con il solstizio d’estate (21 giugno), quando il nostro emisfero si trova nel momento di massima
illuminazione e la durata del dì è la più lunga di tutto l’anno. I raggi solari cadono perpendicolari al Tropico del
Cancro e il Sole raggiunge dovunque (nell’emisfero nord) la massima altezza: i suoi raggi nelle regioni a nord e a
sud del Tropico cadono con direzione vicina alla verticale e producono un intenso riscaldamento. Da questo
momento, il dì comincia ad accorciarsi e l’altezza del Sole a diminuire. Nell’emisfero sud inizia invece l’inverno.
Autunno. Inizia con l’equinozio di autunno (23 settembre). Da questo momento il dì comincia ad accorciarsi
rispetto alla notte, mentre l’altezza del Sole continua a diminuire, con conseguente attenuazione del
riscaldamento. Nell’emisfero sud inizia la primavera.
Inverno. Inizia con il solstizio d’inverno (22 dicembre). Rispetto al solstizio d’estate, ogni cosa è “ribaltata”: la
durata del dì è la più breve dell’anno e l’altezza del Sole è la più bassa; i raggi del Sole sono più obliqui che in ogni
altro giorno dell’anno, mentre ora cadono perpendicolari al Tropico del Capricorno, nell’emisfero meridionale. Da
questo momento nell’emisfero nord il dì comincia ad allungarsi fino ad arrivare a uguagliare la durata della notte
all’equinozio di primavera. Nell’emisfero sud inizia l’estate e il dì comincia ad accorciarsi.
Gli equinozi e i solstizi segnano l’inizio di una nuova stagione solo in senso astronomico: anche se il 21 giugno è il giorno
in cui nell’emisfero nord il Sole illumina e riscalda più a lungo, il periodo più caldo dell’estate si ha solo circa un mese più
tardi. Analogamente, il periodo più freddo dell’anno si verifica solitamente in gennaio, circa un mese dopo il solstizio del
22 dicembre. Il motivo di questi ritardi è dovuto al fatto che la superficie terrestre, le acque dei mari e degli oceani e
l’atmosfera impiegano un certo tempo ad accumulare, o a cedere, il calore ricevuto.
LE ZONE ASTRONOMICHE.
Nel corso dell’anno, in corrispondenza dei circoli polari e dei tropici, vengono a
determinarsi condizioni particolari, connesse alla differente illuminazione e alla diversa inclinazione dei raggi solari. Ciò
ha suggerito l’idea di suddividere per convenzione il globo terrestre in cinque grandi fasce, chiamate zone astronomiche,
dove si presentano differenti condizioni termiche; in questo modo sono delineate altrettante fasce al cui interno le
caratteristiche generali connesse al clima si possono considerare abbastanza omogenee, per cui sono anche chiamate
zone climatiche.
Le cinque zone astronomiche sono:
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una zona torrida o intertropicale, compresa tra i due tropici, a cavallo dell’Equatore. Essendo il Sole sempre
molto vicino allo zenit, il riscaldamento è molto intenso per tutta la durata dell’anno, con temperature sempre
piuttosto elevate, per cui manca una vera stagione fredda;
una zona temperata boreale e una zona temperata australe, comprese tra i tropici e i circoli polari. Qui si
registrano ampie variazioni nelle condizioni di riscaldamento durante l’anno che determinano una netta
distinzione tra le differenti stagioni;
una zona polare artica e una zona polare antartica, che si estendono oltre i circoli polari. Il Sole è sempre basso
all’orizzonte, e per periodi più o meno lunghi a seconda della latitudine rimane al di sotto dell’orizzonte.
A causa della forte inclinazione dei raggi solari le temperature rimangono basse tutto l’anno.
GUIDA ALLO STUDIO
1.
Quali sono le principali caratteristiche del moto di rivoluzione terrestre?
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2.
Quali sono i fattori che determinano l’alternarsi delle stagioni e perché si produce questo fenomeno?
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3.
Come si possono definire le stagioni e quali cambiamenti intervengono nel passaggio dall’una all’altra, partendo
per esempio dall’inverno?
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Descrivi cosa succede nell’emisfero settentrionale della Terra, durante:
a)
l’equinozio di primavera: .........................................................................................................................................
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b)
tra l’equinozio di primavera e il solstizio d’estate: ...................................................................................................
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c)
solstizio d’estate: ....................................................................................................................................................
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d)
tra il solstizio d’estate e l’equinozio d’autunno: .......................................................................................................
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e)
l’equinozio d’autunno: ............................................................................................................................................
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f)
tra l’equinozio d’autunno e il solstizio d’inverno: .....................................................................................................
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g)
il solstizio d’inverno: ................................................................................................................................................
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h)
tra il solstizio d’inverno e l’equinozio di primavera: .................................................................................................
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