6. Le conseguenze del moto di rivoluzione

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1 eclittica cerchio massimo sulla sfera celeste percorso apparente del Sole durante l'anno. interseca l'equatore celeste in due punti o nodi : Punto vernale (o punto γ o punto di Ariete) nodo ascendente. ( Sole in equinozio di primavera «sale» all'emisfero settentrionale) Punto della Bilancia (punto ω) nodo discendente. (Sole in equinozio autunnale «scende» nell'emisfero australe. VISIONE GEOCENTRICA VISIONE ELIOCENTRICA La Terra ruota attorno al Sole in senso antiorario per un osservatore boreale con un periodo detto anno sidereo. Il piano dell'equatore è inclinato di 23 27' rispetto al piano dell eclittica (obliquità dell'eclittica)

2 EQUINOZI EQUINOZIO PRIMAVERA EQUINOZIO AUTUNNO La congiungente Sole -centro Terra giace sul piano equatoriale perché il Sole è su uno dei due nodi I nodi (punto γ e punto ω) sono le intersezioni dell eclittica con l equatore Sole culmina in primavera sul punto γ e in autunno sul punto ω

3 il circolo di illuminazione passa per entrambi i poli i raggi solari sono perpendicolari all equatore (lat 0 ) la durata del dì e della notte è la stessa a tutte le latitudini: 12 ore

4 Come si vede il cielo in equinozio Sole sorge e tramonta a est e a ovest L'arco diurno è lungo quanto l'arco notturno (il dì è uguale alla notte) Coordinate del Sole d=0 (declinazione) a=0 (ascensione retta) EQUINOZIO PRIMAVERA

5 Il cielo in solstizio d estate Coordinate equatoriali del Sole: d = +23,5 (declinazione) a = 90 (ascensione retta) Il Sole sorge e tramonta a nord-est e nordovest il Sole raggiunge la declinazione massima e la massima altezza sull'orizzonte. L'arco diurno è massimo L'ombra di un oggetto raggiunge la sua minima lunghezza.

6 Il cielo in solstizio d inverno Coordinate equatoriali del Sole: d = -23,5 (declinazione) a = 270 (ascensione retta) Il Sole sorge e tramonta a sud-est e sud ovest il Sole raggiunge la sua minima declinazione e la sua minima altezza sull'orizzonte. L'arco diurno è più breve che in qualsiasi altro periodo dell'anno Gli oggetti proiettano ombre lunghe

7 A solstizi B - il circolo di illuminazione è tangente ai paralleli di latitudine N e S (circolo polare artico e antartico) - I raggi solari sono perpendicolari a uno dei 2 paralleli lat : N Tropico del Cancro ( solstizio d estate -A-); S Tropico del Capricorno ( solstizio d inverno -B-)

8 Il Sole di mezzanotte si può osservare soltanto nei luoghi compresi entro i circoli polari: per tutto l arco della giornata il Sole si mantiene sopra l orizzonte. Le condizioni di illuminazione sono completamente diverse per i due emisferi. Nel solstizio d'estate, cioè quando il Sole è allo Zenit sul Tropico del Cancro, tutti i punti a Nord dell'equatore restano per un tratto più lungo nella parte illuminata e quelli a Sud dell'equatore rimangono per un tratto più lungo nella parte oscura. Di conseguenza, solo all'equatore si hanno 12 ore di luce e 12 di buio, mentre nell'emisfero settentrionale la durata del dì è maggiore di quella della notte e nell'emisfero meridionale è minore, e la differenza di durata aumenta con l'aumentare della latitudine. I luoghi compresi fra il Circolo polare artico ed il Polo nord, cioè nella calotta artica, restano illuminati durante tutta la rotazione terrestre (figura in alto), mentre quelli della calotta antartica (tra il Circolo polare antartico e il Polo sud) restano nel frattempo al buio. Nel solstizio d'inverno, quando i raggi solari sono perpendicolari al Tropico del Capricorno, si hanno condizioni opposte: il dì è più lungo della notte nell'emisfero meridionale e più corto in quello settentrionale; completamente illuminata è la calotta antartica, mentre è nell'oscurità quella artica.

9 6. Il ritmo delle stagioni I quattro momenti fondamentali sopra descritti possono essere indicati sull'orbita terrestre con le relative posizioni in cui viene a trovarsi la Terra. La linea che, passando per il centro del Sole, unisce i due punti dell'orbita in cui i raggi solari sono allo Zenit sull'equatore è la linea degli equinozi. Perpendicolare ad essa è la linea dei solstizi, che unisce i due punti in cui il Sole è alla massima elevazione rispetto al piano equatoriale. Bisogna notare che la linea dei solstizi non coincide con la linea degli apsidi, la quale congiunge l'afelio col perielio: attualmente esse divergono dal centro del Sole formando un angolo di circa 12. Nei periodi di tempo che intercorrono fra queste quattro posizioni, le condizioni di illuminazione sono intermedie a quelle descritte e variano progressivamente dall'una all'altra di esse. Siccome la quantità di calore ricevuta da ciascun punto della superficie terrestre dipende appunto da tali condizioni (durata del dì e inclinazione dei raggi solari), ne deriva che durante la rivoluzione, ossia nel volgere di un anno, nei vari luoghi della Terra si susseguono periodi più caldi e più freddi: si ha cioè l'alternarsi delle stagioni. Le stagioni astronomiche sono i periodi di tempo compresi tra un equinozio e il solstizio che lo segue, o tra un solstizio e l'equinozio successivo. Naturalmente le stagioni astronomiche risultano invertite nei due emisferi: alla nostra estate corrisponde l'inverno australe, alla nostra primavera l'autunno australe, e viceversa. Inoltre, a causa della diversa velocità della Terra sull'orbita, le stagioni astronomiche non hanno tutte la stessa durata: noi abbiamo complessivamente un semestre caldo (primavera-estate) più lungo di circa 7 giorni e 6 ore del semestre freddo (autunno-inverno) ed il contrario si ha nell'emisfero australe. Come si vedrà in seguito, questo vale però ai giorni nostri, perché le cose cambiano nel corso dei millenni.

10 6. Il ritmo delle stagioni Le stagioni astronomiche periodi di tempo compresi tra un equinozio e un solstizio e tra questo e l equinozio successivo per la II legge di Keplero, nel nostro emisfero hanno durata maggiore primavera ed estate (comprendono l afelio -7 luglio-) rispetto al semestre freddo (nel quale è compreso il perielio, 3 gennaio)

11 6. Il ritmo delle stagioni Occorre notare che le stagioni astronomiche pur costituendone la causa primaria- non coincidono del tutto con le stagioni meteorologiche, cioè con il reale andamento del tempo meteorologico ed il clima, che possiamo percepire direttamente. Per capirne i motivi si può innanzitutto notare che le situazioni di insolazione che si registrano agli equinozi e ai solstizi dovrebbero rappresentare anche da un punto di vista esclusivamente astronomico - il culmine delle condizioni caratteristiche delle rispettive stagioni e non il loro momento di inizio. Inoltre, si deve considerare che l'atmosfera, l'idrosfera e la litosfera terrestri immagazzinano e cedono il calore sempre con un certo ritardo, impedendo così di percepire subito gli effetti delle varie inclinazioni dei raggi solari. Pertanto, sulla base delle reali condizioni di riscaldamento nei vari periodi dell'anno, si è stabilito convenzionalmente che le stagioni meteorologiche incominciano col primo giorno del mese in cui cade l'equinozio o il solstizio di quelle astronomiche corrispondenti.

12 6. Il ritmo delle stagioni Le zone di differente riscaldamento I due tropici e i due circoli polari rivestono un'importanza particolare per le condizioni di illuminazione e di inclinazione dei raggi solari nel corso dell'anno. Essi dividono la superficie terrestre in cinque parti che sono caratterizzate da condizioni diverse di riscaldamento, chiamate zone astronomiche (figura diapositiva successiva): La zona torrida (o zona intertropicale), limitata dai due tropici e divisa in due dall'equatore; la zona temperata boreale, compresa fra il Tropico del Cancro ed il Circolo polare artico; la zona temperata australe tra il Tropico del Capricorno ed il Circolo polare antartico; la calotta polare artica, che si estende dal Circolo polare artico al Polo nord; la calotta polare antartica, dal Circolo polare antartico al Polo sud. Nella zona torrida il Sole passa allo Zenit di tutti i punti due volte all'anno: all'equatore nei giorni degli equinozi e sugli altri paralleli in giorni diversi. Ai tropici il Sole è allo Zenit una sola volta all'anno. Nelle zone temperate il Sole non passa mai allo Zenit e i suoi raggi arrivano più o meno obliqui, secondo il periodo dell'anno e la latitudine. Nelle zone polari i raggi del Sole arrivano sempre molto obliqui e addirittura non colpiscono affatto la superficie terrestre per un periodo tanto più lungo quanto più ci si avvicina ai poli.

13 6. Il ritmo delle stagioni Le zone astronomiche della superficie terrestre Latitudini > calotte polari (in uno dei 2 solstizi il dì =24 ore, nell altro la notte = 24 ore) -N: artica; S: antartica < latitudini < zone temperate -N: boreale; S: australelatitudini tra i 2 tropici zona torrida.

14 6. Il ritmo delle stagioni Le zone astronomiche della superficie terrestre Esse si differenziano, in funzione della latitudine, per le diverse condizioni di illuminazione e di inclinazione dei raggi solari durante l'anno. Questa suddivisione schematica, però, non corrisponde esattamente alla distribuzione reale delle temperature dell'aria. Non tiene conto, infatti, dell'altitudine, dell'esposizione (ad es., i versanti di una montagna), della presenza di terre emerse e oceani (l emisfero boreale è più ricco di terre emerse rispetto a quello australe),e di tanti altri fattori (ad es. le correnti oceaniche, la direzione dei venti prevalenti, ecc.) che fanno variare le condizioni termiche dei vari luoghi della Terra, producendo degli scostamenti da questo schema.

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