Equinozi, solstizi e l’alternanza delle stagioni

La posizione e i movimenti della Terra nel Sistema Solare sono da sempre stati oggetto di indagine scientifica: la visione geocentrica, secondo cui il nostro pianeta si trova al centro dell’Universo, dopo aver dominato a lungo fu definitivamente soppiantata nel XVI secolo, quando Niccolò Copernico sviluppò la teoria eliocentrica, che vede il Sole al centro di un sistema di pianeti che orbitano intorno ad esso. Circa 50 anni dopo, Johannes Kepler descrisse matematicamente i moti dei pianeti intorno al Sole, e più tardi Isaac Newton dimostrò la validità delle cosiddette Leggi di Keplero nell’ambito della teoria della gravitazione universale.

In quest’ottica, i pianeti, Terra inclusa, descrivono un’orbita ellittica intorno al Sole, che si trova in uno dei due fuochi dell’ellisse. In particolare, il nostro pianeta impiega poco più di 365 giorni a percorrere l’intera orbita: questo periodo stabilisce la durata dell’anno. La distanza media tra Terra e Sole è di quasi 150 milioni di km, e varia a causa della forma ellittica dell’orbita: si dice che la Terra si trova in perielio quando è alla sua minima distanza dal Sole, e in afelio quando la distanza é massima.

Contrariamente a quanto si potrebbe dedurre, questa variazione di distanza non ha alcun effetto sull’alternarsi delle stagioni, che è invece dovuto aIl’inclinazione dell’asse terrestre: l’orbita della Terra si trova su un piano, detto piano dell’eclittica, ma oltre a ruotare intorno al Sole il nostro pianeta ruota anche intorno a sé stesso. Se l’asse della rotazione terrestre fosse perpendicolare al piano dell’eclittica, in ogni punto della Terra e per tutto l’anno si avrebbero 12 ore di luce e 12 ore di buio, e l’inclinazione dei raggi solari sarebbe la stessa ogni giorno. L’asse terrestre è invece inclinato rispetto al piano dell’eclittica, ed è questo che causa la diversa lunghezza del dì e della notte di luogo in luogo e di giorno in giorno durante l’anno. Inoltre, anche l’inclinazione con cui i raggi del Sole colpiscono un punto specifico della Terra cambia a seconda della sua posizione e del periodo dell’anno, ed ha un massimo ed un minimo ben precisi. Un maggior numero di ore di luce, insieme ad una minore inclinazione dei raggi solari, fanno sì che quel punto della Terra riceva più calore ed identificano le cosiddette stagioni calde (primavera ed estate); meno ore di luce e raggi solari molto inclinati corrispondono alle stagioni fredde (autunno, inverno).

Due giorni all’anno, tuttavia, il dì e la notte hanno la stessa durata in ogni luogo: si tratta degli equinozi. A partire dall’equinozio di primavera, che cade il 20-21 marzo, il numero di ore diurne è maggiore di quello di ore notturne; con l’arrivo dell’equinozio d’autunno, che cade invece il 22-23 settembre, la situazione si inverte e il dì diventa più breve della notte. Intervallati equamente tra i due equinozi, vi sono i due solstizi: il solstizio d’estate (20-21 giugno) è il giorno con il massimo numero di ore diurne e la massima elevazione del Sole rispetto all’orizzonte, mentre il solstizio d’inverno (21-22 dicembre) é il giorno con il dì più breve di tutto l’anno e la minima elevazione del Sole nel cielo.

L’alternarsi delle stagioni risulta chiaramente invertito nell’emisfero meridionale, dove i due solstizi corrispondono alle condizioni opposte. Condizioni estreme si verificano in prossimità dei poli, dove il Sole si mantiene al di sopra (o al di sotto) dell’orizzonte per tutto l’arco della giornata e si può osservare il cosiddetto “sole di mezzanotte”: in particolare, il Polo Nord è caratterizzato da un dì lungo sei mesi, che dura dall’equinozio di primavera a quello d’autunno, seguito da altri sei mesi di notte, e viceversa per quanto riguarda il Polo Sud.

CLAUDIA MIGNONE

In questa sequenza di fotografie, riprese in Norvegia in diversi momenti della giornata, si può ammirare il sole di mezzanotte. Immagine tratta da www.blogalileo.com.