Elementi di fisica

I MOTI SECONDARI, O MILLENARI

Moto biconico e nutazione

Variazione dell'inclinazione dell'asse

Polodia

Rotazione della linea degli apsidi

Precessione degli equinozi

Variazione della distanza tra i fuochi dell'orbita

Moto di traslazione

Conseguenze dei moti millenari

IL MOTO DI ROTAZIONE

È il moto che la Terra compie intorno al proprio asse, da ovest verso est, cioè in senso inverso all'apparente moto diurno della sfera celeste e del Sole. Il periodo di rotazione è 23,9344726 ore = 23 h 56 min 4,1s (giorno siderale o sidereo). Il tempo che impiega il Sole per ritornare nella stessa posizione del cielo è invece 24 ore (giorno solare medio).

IL MOTO DI ROTAZIONE

La velocità angolare della Terra è di circa 15° (pigreco/24 radianti) all'ora. La velocità di un punto della superficie della Terra varia con la latitudine: è massima all'equatore (circa 465 m/s = 1674 km/h) e zero ai poli. Alla latitudine di Macerata

(43° 17’ 45”) la velocità è circa 338 m/s (≈ 1217 km/h).

IL MOTO DI ROTAZIONE

Le misure del periodo di rotazione eseguite con orologi atomici hanno dimostrato che la velocità di rotazione terrestre diminuisce, con conseguente allungamento del giorno di circa 0,002 s al secolo.

Il rallentamento si spiega con l'attrito delle maree: la Luna esercita un'azione frenante sulla Terra, che ruota su se stessa più velocemente di quanto si sposti la Luna nel suo moto, che quindi “rimane indietro”. Altra conseguenza è l'accelerazione della Luna sulla sua orbita ed un aumento della forza centrifuga che tende ad allontanarla dalla Terra.

Il processo continuerà fino a quando i due corpi non saranno in rotazione sincrona (cioè anche la Terra mostrerà sempre la stessa faccia alla Luna).

LE PROVE DELLA ROTAZIONE TERRESTRE

Moto apparente dei corpi celesti da est verso ovest

Analogia con il moto rotazionale degli

altri pianeti

Esperimento di Guglielmini (Bologna, 1791-92)

Esperimento di Foucault (Parigi, 1851)

L'ESPERIMENTO DEL GUGLIELMINI

L'idea dell'esperimento è semplice: un corpo più lontano dal centro della Terra deve muoversi con maggiore velocità (purché resti legato alla superficie terrestre), quindi si osserverà una deviazione nel punto di caduta rispetto alla verticale. La prova sperimentale consistette nel lasciar cadere un corpo dalla Torre degli Asinelli e misurare la deviazione dalla verticale della traiettoria, che nel caso della Torre (78 m) risultò essere di soli 3,9 mm. La misura era estremamente delicata e Guglielmini riuscì a portarla a termine solo dopo molto lavoro.

IL CICLO DEL DÌ E DELLA NOTTE

Prima conseguenza del moto di rotazione è l'alternarsi del dì e della notte. La rotazione si compie in un tempo molto più breve dell'intera rivoluzione intorno al Sole: sulla

trova al perielio tra il 5 e il 6 gennaio, all'afelio tra il 6 e il 7 luglio. Il tempo che la Terra impiega a compiere un'orbita completa è 365,25636 gg = 365 gg 6 h9 m 9,5 s (ANNO SIDEREO). L'asse di rotazione della Terra è inclinato di 66°33' rispetto al piano dell'orbita (23°27' rispetto alla normale a tale piano).

IL MOTO DI RIVOLUZIONE DELLA TERRA

La rivoluzione della Terra causa il moto apparente del Sole attraverso il cielo durante l'anno, e se non ci fosse l'atmosfera a diffondere la luce solare potremmo vederlo proiettato sulle costellazioni dello Zodiaco.

LA RIVOLUZIONE TERRESTRE: le prove

• Analogia con gli altri pianeti del Sistema solare
• Periodicità annua di alcuni gruppi di stelle cadenti
• Aberrazione della luce stellare (scoperta nel 1727 da J. Bradley, dell'osservatorio di Greenwich): quando osserviamo una stella la direzione secondo cui la vediamo non è quella reale: c'è un

effetto di composizione con la velocità orbitale terrestre. Per una stella la cui direzione vera sia perpendicolare alla direzione del moto dell'osservatore, l'angolo di aberrazione raggiunge il valore massimo (al perielio) che è di 20,50 secondi d'arco.

Il ritmo delle stagioni è una prova della rotazione terrestre.

EQUINOZI E SOLSTIZI

Durante un anno ci sono due giorni (EQUINOZI) nei quali la durata del dì e della notte è la stessa in ogni luogo della Terra: il 21 marzo e il 23 settembre. Il 21 giugno (SOLSTIZIO D'ESTATE) il sole è alla massima altezza in tutti i luoghi a nord dell'equatore; in particolare, è allo zenit dei punti che si trovano sul parallelo 23°27' Nord (tropico del Cancro).

Il 22 dicembre (SOLSTIZIO D'INVERNO) il sole è alla massima altezza in tutti i luoghi a sud dell'equatore: in particolare, è visibile allo zenit dei punti che si trovano sul parallelo 23°

27’ Sud (tropico del Capricorno).

La linea degli equinozi è perpendicolare alla linea dei solstizi.

La linea che unisce perielio e afelio è detta LINEA DEI NODI o anche LINEA DEGLI APSIDI.

ANALEMMA: la posizione del sole sull’orizzonte a mezzogiorno non è la stessa in ogni giorno dell’anno.

I MOTI SECONDARI- Moto biconico e nutazione

L’attrazione del Sole e della Luna sul rigonfiamento equatoriale della Terra produce il MOTO BICONICO,detto anche PRECESSIONE LUNISOLARE. Tale moto avviene in senso contrario a quello di rotazioneterrestre e si compie in 25700 anni circa; lo spostamento è di circa 50” l’anno.

Il moto biconico è perturbato da oscillazioni di ampiezza massima di 18,4” in un periodo di circa 18,6 anni.

Tali oscillazioni vengono dette NUTAZIONI e sono causate dalla variazione della distanza Terra-Luna.

-VARIAZIONE DELL’INCLINAZIONE DELL’ASSE

Nell'arco di circa 40000 anni l’asse

Dell'asse può cambiare per questi fenomeni! Cambiano solo i punti in cui l'asse "esce" dalla Terra, ovvero i punti sulla superficie del globo terrestre dove si trovano il Polo Nord e il Polo Sud geografici. Tale movimento è sensibile ai terremoti più forti (M > 8,5).

ROTAZIONE DELLA LINEA DEGLI APSIDI

Causa l'attrazione sulla Terra degli altri pianeti del Sistema Solare, la linea degli apsidi, osservata da sopra il Polo Nord presenta un movimento in senso antiorario con una velocità angolare di 11"/anno, con un giro completo in 117000 anni. Questo fa sì che l'istante del passaggio del Sole al perielio non sia sempre lo stesso, ma vari nel tempo rispetto all'anno sidereo. L'intervallo di tempo che intercorre tra due successivi passaggi del Sole al perielio viene detto anno anomalistico: la sua durata è di 365,25964 gg = 365 gg 6 h 13 min 52,9 s.

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