Moto di precessione

Materie:Appunti
Categoria:Fisica

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Testo

MOTO DI PRECESSIONE
Un astronomo greco, Ipparco di Nicea, fece la prima grande scoperta dell'astronomia. Confrontando osservazioni distanti tra loro più di un secolo, Ipparco si rese conto che l'asse attorno al quale sembra ruotare la volta celeste si sposta gradualmente, anche se molto lentamente. Visto dalla Terra, Il Sole si muove lungo l'eclittica, compiendo un giro completo nell'arco di un anno. Due volte all'anno, all'equinozio, la durata del giorno è uguale a quella della notte, e il Sole sorge esattamente ad est e tramonta esattamente ad ovest. Gli antichi astronomi non avevano buoni orologi per cui non potevano determinare quando il giorno e la notte avevano la stessa durata, però potevano identificare l'equinozio come il giorno in cui il Sole sorgeva esattamente ad est e tramontava esattamente ad ovest. In quelle due date la posizione del Sole si trova all'intersezione tra l'eclittica e l'equatore celeste. Attorno al 130 a.C. Ipparco confrontò le antiche osservazioni con le proprie e concluse che nei precedenti 169 anni quelle intersezioni si erano spostate di 2 gradi. Ipparco usò non il Sole ma l'ombra della Terra sulla Luna, durante un'eclisse di Luna! Durante un'eclisse, il Sole, la Terra e la Luna si dispongono lungo una linea retta, e quindi il centro dell'ombra terrestre sta in un punto della volta celeste che è esattamente opposto alla posizione del Sole. Ipparco concluse che l'intersezione che indica l'equinozio si spostava lentamente in avanti, lungo l'eclittica, e chiamò questo movimento "la precessione degli equinozi". Occorrono circa 26·000 anni per compiere un giro completo. Nei tempi antichi, l'intersezione che indica l'equinozio di primavera si trovava nella costellazione dell'Ariete, e per questo motivo l'intersezione (dovunque poi si trovi) talvolta è chiamata ancora "il primo punto dell'Ariete". Attorno all'anno 1, questa intersezione è entrata nella costellazione dei Pesci e attualmente sta entrando nella costellazione dell'Acquario. Che relazione c'è tra questo "slittamento" e il moto della Terra nello spazio? Se avete provato a far ruotare una trottola, saprete che il suo asse di rotazione tende a restare allineato lungo la stessa direzione, in genere verticalmente, ma anche in qualsiasi altra direzione nello spazio.
La precessione di una trottola
che ruota: l'asse di rotazione
descrive la superficie di un cono.
Se però date un colpetto alla trottola, il suo asse comincerà ad oscillare attorno alla verticale, e il suo moto decriverà un cono (ved. disegno). Il movimento di rotazione della Terra avviene in modo simile, anche se, con una scala temporale molto più lenta, ogni rotazione dura un anno, e ogni giro attorno al cono si completa in 26·000 anni. L'asse del cono è perpendicolare al piano dell'eclittica.
La presenza della Luna ed il fatto che il piano dell'orbita lunare è inclinato rispetto all'eclittica generano la nutazione, che sovrapponendosi alla precessione, fa sì che la superficie del cono descritto dall'asse terrestre sia frastagliata, con un'oscillazione massima pari a 9".23 ed un periodo di circa 18.6 anni. In un ciclo che dura 26·000 anni, la direzione verso cui punta l'asse di rotazione terrestre in cielo si sposta lungo una grande circonferenza con un raggio di circa 23,5 gradi. La stella polare, verso cui punta l'asse terrestre (entro circa un grado) adesso, una volta era molto distante dal polo celeste, e lo sarà di nuovo fra qualche migliaio di anni (a titolo di informazione, la stella polare raggiungerà il suo massimo avvicinamento al polo celeste nel 2017). Infatti, la "stella polare" usata dagli antichi naviganti greci era diversa da quella attuale, e non era così vicina al polo celeste. Si è visto che la rotazione terrestre viene rallentata molto gradualmente dalle maree, causate dall'attrazione gravitazionale della Luna. Questo processo è un po' simile all'azione degli ammortizzatori di nutazione: l'energia delle maree viene assorbita, cioè viene convertita in calore, quando le onde prodotte dalle maree si infrangono sulla costa, e questa energia viene alla fine sottratta al moto di rotazione della Terra.

Il risultato del moto di precessione è che, se pur lentamente, cambiano anche i punti equinoziali che ogni anno vengono raggiunti in anticipo dal nostro pianeta (20 minuti prima). Tutto ciò si ripercuote sui sistemi di coordinate astronomiche che si contano a partire dal punto d'ariete (equinozio di primavera), che variando trascina con sè tutti gli altri valori facendo quindi slittare il percorso apparente del Sole rispetto ai 12 segni zodiacali. Questo fenomeno, introduce l'anno tropico di 365,24 giorni, che rappresenta l'intervallo di tempo fra due successivi passaggi della Terra all'equinozio di primavera, e che quindi risulta essere inferiore a quello siderale di circa 20 minuti. Su di esso è basato l'anno civile, che essendo di 365 giorni necessita dell'aggiunta di un giorno ogni quattro anni per compensare la differenza di 6 ore con quello tropico. Ciò si ottiene con l'introduzione dell'anno bisestile di 366 giorni, che appunto contiene quel giorno in piu' inserito per consuetudine il 29 di febbraio.
MOTO DI PRECESSIONE
Un astronomo greco, Ipparco di Nicea, fece la prima grande scoperta dell'astronomia. Confrontando osservazioni distanti tra loro più di un secolo, Ipparco si rese conto che l'asse attorno al quale sembra ruotare la volta celeste si sposta gradualmente, anche se molto lentamente. Visto dalla Terra, Il Sole si muove lungo l'eclittica, compiendo un giro completo nell'arco di un anno. Due volte all'anno, all'equinozio, la durata del giorno è uguale a quella della notte, e il Sole sorge esattamente ad est e tramonta esattamente ad ovest. Gli antichi astronomi non avevano buoni orologi per cui non potevano determinare quando il giorno e la notte avevano la stessa durata, però potevano identificare l'equinozio come il giorno in cui il Sole sorgeva esattamente ad est e tramontava esattamente ad ovest. In quelle due date la posizione del Sole si trova all'intersezione tra l'eclittica e l'equatore celeste. Attorno al 130 a.C. Ipparco confrontò le antiche osservazioni con le proprie e concluse che nei precedenti 169 anni quelle intersezioni si erano spostate di 2 gradi. Ipparco usò non il Sole ma l'ombra della Terra sulla Luna, durante un'eclisse di Luna! Durante un'eclisse, il Sole, la Terra e la Luna si dispongono lungo una linea retta, e quindi il centro dell'ombra terrestre sta in un punto della volta celeste che è esattamente opposto alla posizione del Sole. Ipparco concluse che l'intersezione che indica l'equinozio si spostava lentamente in avanti, lungo l'eclittica, e chiamò questo movimento "la precessione degli equinozi". Occorrono circa 26·000 anni per compiere un giro completo. Nei tempi antichi, l'intersezione che indica l'equinozio di primavera si trovava nella costellazione dell'Ariete, e per questo motivo l'intersezione (dovunque poi si trovi) talvolta è chiamata ancora "il primo punto dell'Ariete". Attorno all'anno 1, questa intersezione è entrata nella costellazione dei Pesci e attualmente sta entrando nella costellazione dell'Acquario. Che relazione c'è tra questo "slittamento" e il moto della Terra nello spazio? Se avete provato a far ruotare una trottola, saprete che il suo asse di rotazione tende a restare allineato lungo la stessa direzione, in genere verticalmente, ma anche in qualsiasi altra direzione nello spazio.
La precessione di una trottola
che ruota: l'asse di rotazione
descrive la superficie di un cono.
Se però date un colpetto alla trottola, il suo asse comincerà ad oscillare attorno alla verticale, e il suo moto decriverà un cono (ved. disegno). Il movimento di rotazione della Terra avviene in modo simile, anche se, con una scala temporale molto più lenta, ogni rotazione dura un anno, e ogni giro attorno al cono si completa in 26·000 anni. L'asse del cono è perpendicolare al piano dell'eclittica.
La presenza della Luna ed il fatto che il piano dell'orbita lunare è inclinato rispetto all'eclittica generano la nutazione, che sovrapponendosi alla precessione, fa sì che la superficie del cono descritto dall'asse terrestre sia frastagliata, con un'oscillazione massima pari a 9".23 ed un periodo di circa 18.6 anni. In un ciclo che dura 26·000 anni, la direzione verso cui punta l'asse di rotazione terrestre in cielo si sposta lungo una grande circonferenza con un raggio di circa 23,5 gradi. La stella polare, verso cui punta l'asse terrestre (entro circa un grado) adesso, una volta era molto distante dal polo celeste, e lo sarà di nuovo fra qualche migliaio di anni (a titolo di informazione, la stella polare raggiungerà il suo massimo avvicinamento al polo celeste nel 2017). Infatti, la "stella polare" usata dagli antichi naviganti greci era diversa da quella attuale, e non era così vicina al polo celeste. Si è visto che la rotazione terrestre viene rallentata molto gradualmente dalle maree, causate dall'attrazione gravitazionale della Luna. Questo processo è un po' simile all'azione degli ammortizzatori di nutazione: l'energia delle maree viene assorbita, cioè viene convertita in calore, quando le onde prodotte dalle maree si infrangono sulla costa, e questa energia viene alla fine sottratta al moto di rotazione della Terra.

Il risultato del moto di precessione è che, se pur lentamente, cambiano anche i punti equinoziali che ogni anno vengono raggiunti in anticipo dal nostro pianeta (20 minuti prima). Tutto ciò si ripercuote sui sistemi di coordinate astronomiche che si contano a partire dal punto d'ariete (equinozio di primavera), che variando trascina con sè tutti gli altri valori facendo quindi slittare il percorso apparente del Sole rispetto ai 12 segni zodiacali. Questo fenomeno, introduce l'anno tropico di 365,24 giorni, che rappresenta l'intervallo di tempo fra due successivi passaggi della Terra all'equinozio di primavera, e che quindi risulta essere inferiore a quello siderale di circa 20 minuti. Su di esso è basato l'anno civile, che essendo di 365 giorni necessita dell'aggiunta di un giorno ogni quattro anni per compensare la differenza di 6 ore con quello tropico. Ciò si ottiene con l'introduzione dell'anno bisestile di 366 giorni, che appunto contiene quel giorno in piu' inserito per consuetudine il 29 di febbraio.

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