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La Terra

I movimenti terrestri

La Terra e tutti i pianeti ruotano, contemporaneamente, intorno al proprio asse e intorno al Sole. Oltre ai moti di rotazione e rivoluzione, di cui possiamo facilmente renderci conto poiché essi sono la causa di fenomeni osservabili da tutti, la Terra compie altri movimenti, detti moti millenari , le cui conseguenze non ci sono altrettanto familiari.

Il moto di rotazione

La Terra compie un moto di rotazione intorno al proprio asse, da ovest verso est, cioè in senso inverso all'apparente moto diurno del Sole e della sfera celeste. La durata del moto di rotazione è detta giorno e il suo valore dipende dal sistema di riferimento utilizzato. Il giorno sidereo (tempo che intercorre fra due passaggi successivi di una stella su un dato luogo della superficie terrestre) è di 23h 56m 4s, mentre il giorno solare (tempo che intercorre fra due passaggi successivi del Sole alla sua massima altezza sull'orizzonte di un dato luogo) è più lungo di 3m 56s e dura 24 ore.

Tutti i punti della Terra compiono una rotazione completa di 360° in un giorno, con velocità angolare costante a tutte le latitudini, a eccezione dei poli, dove la velocità angolare è zero. Al contrario, la velocità lineare, cioè la distanza percorsa da un punto nell'unità di tempo, varia molto con la latitudine, a seconda della lunghezza della circonferenza descritta da un punto durante la rotazione (la velocità lineare è perciò massima all'Equatore e nulla ai poli).

La prima prova diretta della rotazione terrestre fu conseguita nel 1792, quando l'astronomo italiano G.B. Guglielmini misurò uno spostamento di 17 mm verso est, rispetto alla verticale, di un oggetto lasciato cadere liberamente da un'altezza di 100 m: questo fatto si può spiegare ammettendo la rotazione terrestre da ovest verso est. Infatti, poiché il corpo partecipa alla rotazione terrestre, lanciato da una certa quota esso mantiene per inerzia la velocità iniziale di rotazione, che è superiore rispetto a quella del punto in cui cade (essendo questo più vicino all'asse terrestre).

Nel 1851 il fisico francese J.L. Foucault (1819-1868) offrì con un suo famoso esperimento una prova diretta della rotazione terrestre. Egli attaccò alla cupola del Pantheon di Parigi un pendolo costituito da un filo d'acciaio lungo circa 67 m, a cui era appesa una pesante palla di cannone, terminante con una punta, e sotto il pendolo stese un sottile strato di sabbia; quindi mise in moto il pendolo secondo la direzione nord-sud. È noto dalle leggi della fisica che il piano di oscillazione di un pendolo libero di muoversi rimane fisso nello spazio; ora, le tracce lasciate dalla punta del pendolo sulla sabbia, durante le sue oscillazioni, indicavano uno spostamento apparente del piano di oscillazione: poiché il pendolo, per ipotesi, non poteva avere cambiato la sua posizione, si doveva ammettere che era il piano sottostante il pendolo, cioè la superficie terrestre, a ruotare (fig. 5.4).

Il moto di rivoluzione

La Terra compie un moto di rivoluzione attorno al Sole in senso antiorario (immaginando di osservare il moto dal polo Nord celeste), secondo un'orbita ellittica poco schiacciata (l'eccentricità dell'orbita, data dal rapporto tra la distanza del Sole dal centro dell'ellisse e il semiasse maggiore, è di 0,017; in una circonferenza l'eccentricità è invece uguale a zero). Ricordando la prima legge di Keplero , la distanza massima della Terra dal Sole (afelio) è di 152 milioni di km, mentre la minima (perielio) è di 147 milioni di km (in media 149,6 milioni di km). Il percorso viene effettuato con velocità diverse (seconda legge di Keplero): al perielio la velocità è pari a 30,3 km/sec, mentre scende a 29,3 km/sec all'afelio. La durata del moto di rivoluzione è detta anno e assume valori diversi a seconda del riferimento utilizzato. L'anno solare (tempo che intercorre fra due successivi passaggi del Sole allo zenit dello stesso tropico) è di 365g 5h 48m, circa 20 minuti più breve dell'anno sidereo (tempo che intercorre fra due successivi ritorni del Sole nella stessa posizione rispetto alle stelle), che è di 365g 6h 9m.

Una dimostrazione del moto di rivoluzione terrestre fa riferimento all' ; misurando la frequenza delle onde luminose provenienti da una stella, si rileva infatti che, durante una parte dell'anno, la Terra si avvicina alla stella, mentre sei mesi dopo se ne allontana.

Una prova diretta della rivoluzione terrestre è fornita dall'aberrazione della luce proveniente dalle stelle. Quando da Terra osserviamo una stella con un telescopio, ne vediamo la luce provenire da una direzione che non è quella reale, ma spostata rispetto a essa di un piccolo angolo, detto angolo di aberrazione, il cui valore varia al variare della velocità con cui la Terra compie il moto di rivoluzione; ciò è dovuto al fatto che, mentre la luce percorre la distanza tra l'obiettivo e l'oculare del telescopio, la Terra compie un piccolo spostamento lungo la sua orbita intorno al Sole.

Media

Figura 5.4

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