giovedì 21 dicembre 2017

Equinozio, solstizio e stagioni

Come nascono le stagioni: Primavera, Estate, Autunno e Inverno? Cos'è il solstizio? Cos'è l'equinozio? Quando entra l'estate? E la Primavera?

Queste sono domande che i ragazzi studiano a scuola e che ritornano anche in età adulta, ed essendo alla base dei meccanismi della nostra terra è bene capirne il funzionamento.

Sappiamo che la terra impiega un anno a girare attorno al sole (moto di rivoluzione) e nel contempo ogni giorno gira sul proprio asse (moto di rotazione), quest'ultimo però non è perpendicolare al piano di rotazione (piano dell’eclittica) ma inclinato di 66° e 33' (come si vede nell'immagine in basso)...

Inclinazione asse terrestre


Attenzione, se consideriamo l'asse ortogonale al piano dell'eclittica allora l'angolo con l'asse terrestre è di 23 gradi e 27'. Nel grafico in basso si vede in modo chiaro le due differenze di calcolo.


È proprio l'inclinazione della terra a generare il fenomeno delle stagioni, la differenza tra il caldo d'estate ed il freddo d'inverno deriva dall'angolo con cui il sole colpisce la terra.


Mappa rivoluzione della Terra


Nella mappa in alto si vede come in inverno, per effetto dell'inclinazione, il polo nord e tutto l'emisfero boreale (dall'equatore al polo nord) sono piegati "fuori dal sole" e formano con i suoi raggi un angolo di circa 23 gradi. Viceversa in estate (nell'emisfero boreale) potremmo dire che la terra risulta piegata verso il sole ed in tal caso i raggi colpiscono la parte alta della terra con un angolo di 70 gradi.


Raggi del sole e inclinazione


Attenzione il caldo estivo non è dato dalla distanza dal sole (anzi dal 3 al 7 luglio la terra si trova alla massima distanza dal sole, chiamato punto di Afelio) ma proprio dall'angolo dei raggi solari.
Nell'immagine in alto vediamo che se i raggi del sole (possiamo simulare con una torcia elettrica) colpiscono con un angolo vicino ai 90 gradi (quindi quasi ortogonalmente) la terra, l'area illuminata è minore e l'intensità maggiore, mentre nel caso indicato dall'immagine di destra i raggi coprono una superficie maggiore disperdendo l'energia (luce e calore).

I fenomeni delle stagioni ovviamente seguono un andamento inverso se si considera la zona boreale (nord) o la zona australe (sud), quindi quando nella parte alta della terra l'angolo sarà al massimo nella zona sotto l'equatore (es. in Australia) avremo l'inverno.


Video che spiega il moto della terra e le stagioni




Equinozio d'Autunno e di Primavera, Solstizio d'estate e inverno

Quando inizia la Primavera in Italia? Abbiamo visto come l'inclinazione della terra in combinazione con il moto di rivoluzione determinano differenti angoli di illuminazioni che vengono contraddistinte con le 4 stagioni.

Partiamo dalla primavera che inizia in concomitanza con l'equinozio di primavera, in tale fase il sole si trova perpendicolare all'equatore ed le ore di notte e di giorno sono uguali. Da questo momento in poi la perpendicolare del sole si sposta salendo verso il polo nord e quindi aumenta l'angolo prodotto dal sole nell'emisfero boreale fino al massimo dato dal 21 di giugno che sancisce il solstizio d'estate, in tal caso il sole è perpendicolare al tropico del cancro. Con il solstizio d'estate abbiamo la durata massima di ore di giorno.

Continuando a ruotare attorno al sole la terra arriva il 21-23 settembre all'equinozio di autunno ed analogamente alla primavera il sole si trova perpendicolare all'equatore; successivamente ci si avvicina al 21 dicembre giorno in cui il sole raggiunge l'angolo minimo di incidenza dei raggi sull'emisfero boreale ed il sole è sopra il tropico del capricorno nell'emisfero australe.



Foto cartello tropico del capricorno in Australia





Altezza del sole nelle diverse stagioni


Abbiamo visto i giorni del solstizio e dell'equinozio, va detto che tali giorni possono variare di poco, per effetto di ritardi dati dal fenomeno della precessione dell'asse terrestre, in particolare l'equinozio di settembre ed il solstizio d'inverno risultano ritardati rispetto a marzo e giugno (dal 21 al 23 settembre, dal 21 al 22 dicembre).

Vediamo i giorni precisi dei solstizi ed equinozi del 2017, 2018 e 2019.

Stagioni, equinozi e solstizi 2017

Primavera 2017: 20 marzo

Estate 2017: 21 giugno

Autunno 2017: 22 settembre

Inverno 2017: 21 dicembre

Stagioni, equinozi e solstizi 2018

Primavera 2018: 20 marzo

Estate 2018: 21 giugno

Autunno 2018: 23 settembre

Inverno 2018: 21 dicembre

Stagioni, equinozi e solstizi 2019

Primavera 2019: 20 marzo

Estate 2019: 21 giugno

Autunno 2019: 23 settembre

Inverno 2019: 22 dicembre

Ricordiamo che il giorno di equinozio di primavera è alla base del calcolo del giorno di Pasqua. Inoltre tipicamente dopo circa una settimana dall'arrivo della primavera abbiamo anche il cambio dell'ora con l'arrivo dell'ora legale che ci consente di sfruttare le ore di luce.

Fonte: www.uniquevisitor.it


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