CORSO DI CULTURA NAUTICA
Lezione 11
1.10 Cenni di geografia astronomica.- ( Parte II )
5. I pianeti
I pianeti del sistema solare, visibili ad occhio nudo, sono Mercurio e Venere
(orbite interne a quella della Terra) e Marte, Giove e Saturno (orbite esterne).
Il loro moto sulla sfera celeste, agli occhi degli antichi osservatori, appariva
alquanto irregolare, rispetto a quello delle stelle (fisse).
Infatti essi potevano notare che nel corso dei giorni e dei mesi la loro posizione
sulla sfera celeste rispetto alle stelle non era fissa ed in pratica la loro ascensione
retta e la declinazione variavano con leggi che solo nei secoli XV, XVI e
XVII furono completamente individuate e comprese.
Copernico, Keplero, Galileo ed infine Newton riuscirono ad individuare,
descrivere e spiegare, nel corso dei suddetti secoli, tutte le leggi della Fisica
meccanica che regolano i movimenti dei pianeti e dei satelliti dei pianeti del
sistema solare.
Ricordo solo che :
- Le orbite dei pianeti e della Terra intorno al Sole giacciono su piani
passanti per il centro del Sole, poco inclinati tra loro;
- La velocità di rotazione dei pianeti intorno al Sole è tanto più elevata
quanto più la loro orbita gli è vicina
Per quanto riguarda l’osservazione dei pianeti da parte nostra (non siamo
astronomi, ma navigatori) osserviamo che:
- I pianeti con orbita interna a quella della Terra possono essere
osservati ad occhio nudo solo in imminenza dell’alba oppure del
tramonto in quanto la loro vicinanza al Sole ci impedirà di vederli
nelle ore di luce piena;
- In particolare è molto difficile avvistare Mercurio, più piccolo di
Venere e più vicino al Sole;
- Venere è molto più visibile perchè la sua atmosfera riflette molto
efficacemente la luce del Sole.
- In relazione alla posizione reciproca pianeta-Terra-Sole, in alcune
stagioni dell’anno, quando la differenza angolare ( in ascensione
retta) di Venere rispetto al Sole è abbastanza grande, Venere potrà
essere osservata per circa un’ora a partire dal tramonto del Sole, per
tramontare successivamente seguendo il Sole. In altre stagioni essa
non sarà visibile al tramonto, bensì all’alba, nell’imminenza del
sorgere del Sole; in tal caso la vedremo sorgere prima del Sole, per
divenire poi non più osservabile in piena luce solare (ma con un buon
cannocchiale si riesce a vederla anche in piena luce).
- In altre stagioni dell’anno, quando la differenza in ascensione retta tra
il Sole e Venere è minore, essa non potrà essere osservata perché
troppo vicino al Sole.
- I pianeti esterni si possono osservare ad occhio nudo solo di notte in
relazione alla loro luminosità insufficiente per essere visibili nelle ore
diurne; la loro posizione rispetto alla congiungente Terra –Sole può
essere in qualsiasi direzione, ma sempre sul piano ideale che contiene le
orbite di tutti i pianeti del sistema solare.
6. Il Sole
Il Sole è il centro del sistema solare. Tutti i pianeti, Terra compresa, gli ruotano
intorno secondo le leggi della meccanica celeste definite da Keplero; i piani sui
quali giacciono le loro orbite sono quasi coincidenti tra loro, tutti i piani delle
orbite passano per il centro del Sole.
Tutti i pianeti ruotano intorno al Sole nello stesso senso (detto diretto) che
corrisponde al senso antiorario se osservato dal Polo Nord della sfera celeste.
Prendendo a riferimento il piano dell’orbita terrestre (piano dell’eclittica) , la linea
di intersezione del piano dell’orbita di uno specifico pianeta con il piano
dell’eclittica viene denominata “linea dei nodi”; i due punti in cui la linea dei nodi
incontra l’eclittica, sono detti “nodi”.
Le linee dei nodi dei vari pianeti non sono tra loro coincidenti.
Il piano su cui giace l’orbita della Terra è detto “piano dell’eclittica”.
Il durata del periodo di rivoluzione della Terra intorno al Sole ( un giro completo)
è di circa 365 giorni e 6 ore e 9 minuti.
Ogni volta che noi osserviamo gli astri nel cielo, ci riproponiamo - come i nostri
sensi ci suggeriscono e come ritenevano gli antichi – la simulazione della “sfera
celeste”, simulazione basata - lo ricordo – sull’assunzione che la Terra sia
immobile “al centro dell’universo” e che la sfera celeste ruoti intorno al suo asse
con velocità di rotazione esattamente uguale e contraria a quello della Terra.
Vediamo quindi il Sole ripercorrere ogni giorno il suo percorso nell’arco delle 24
ore (moto diurno), ma per effetto del moto della Terra sulla sua orbita annuale,
ogni giorno possiamo riscontrare che la posizione del Sole sulla sfera celeste è
variata in declinazione ed in ascensione retta progressivamente, fino a ritornare
alla fine del suo percorso annuale nella stessa posizione di partenza.
L’ascensione retta del Sole varia dunque progressivamente ogni giorno fino a
compiere 360° in un anno ( 360°/365,25 giorni = circa 0°,985 al giorno)
Se l’asse di rotazione della Terra intorno a se stessa fosse esattamente
perpendicolare al piano della sua orbita intorno al Sole, potremmo osservare il
percorso annuale del Sole sulla sfera celeste svolgersi tutto sull’equatore.
Vale a dire che se il Sole avesse la sua declinazione sempre uguale a zero, le
stagioni non esisterebbero, il clima e la vita sulla Terra sarebbero completamente
diversi, con le regioni tropicali sempre torride e quelle settentrionali e australi
coperte di ghiacci.
Invece, come abbiamo già visto nelle prime due lezioni, l’asse di rotazione della
Terra – il cui orientamento nello spazio è sempre parallelo rispetto a se stesso
durante l’orbita annuale, in quanto la Terra si comporta come un giroscopio
stabilizzato – è inclinato rispetto al piano dell’orbita della Terra di 27° 30’
Nella figura precedente, che rappresenta l’orbita della Terra intorno al Sole, è
evidenziata l’inclinazione dell’asse di rotazione della Terra, inclinato di 23° 26’
rispetto al piano dell’orbita, sempre parallelo a se stesso. La freccia sull’asse
terrestre indica la direzione del polo Nord della sfera celeste.
Sono indicate le due posizioni della Terra in corrispondenza dei solstizi che
evidenziano come, per effetto dell’inclinazione dell’asse terrestre, l’emisfero più
esposto alla radiazione solare è quello Nord al solstizio d’estate e quello sud al
solstizio d’inverno.
In corrispondenza dei due equinozi la congiungente centro della Terra – Sole è
esattamente perpendicolare all’asse terrestre e perciò l’emisfero Nord e quello Sud
sono illuminati in egual misura.
Ciò non si verifica ai solstizi.
Vediamo adesso quali sono gli effetti del moto di rivoluzione della Terra, di
durata annuale, nella sua orbita intorno al Sole, che noi osserviamo (e
immaginiamo) trasformato in movimento apparente del Sole sulla nostra
immaginaria sfera celeste.
La figura che segue descrive appunto il moto apparente del Sole sulla sfera celeste
nel corso di un anno.
Si può notare che:
- L’eclittica (il percorso apparente del Sole nel corso dell’anno) è indicata dalla
linea verde; la freccia verde indica il senso del percorso apparente del Sole
sull’eclittica
- Essa giace su un piano che taglia l’equatore celeste in corrispondenza degli
equinozi di primavera e di autunno. In tali date la latitudine del Sole sulla sfera
celeste (la declinazione) è zero;
- la latitudine celeste del sole (declinazione) varia nel corso dell’anno dal valore
massimo di + 23° 26’ (solstizio d’estate) al valore minimo di - 23° 26’ (solstizio
d’inverno);
- il punto , corrispondente all’intersezione dell’eclittica con l’equatore celeste, è
stato assunto per convenzione come punto di origine delle coordinate celesti di
tutti gli astri, sole e pianeti compresi; quando il Sole si trova nel punto , la sua
latitudine ed ascensione retta sono pari a zero;
- la freccia verde indica la direzione del movimento apparente del Sole sulla sfera
celeste nel corso dell’anno, per effetto del moto di “rivoluzione” della Terra
intorno al Sole; le frecce rosse indicano il movimento apparente del Sole intorno
alla Terra per effetto della “rotazione” della Terra intorno al suo asse;
- il percorso completo del Sole lungo l’eclittica avviene in 365 giorni e 6 ore
(circa); è l’anno solare. (per mantenere fasato il nostro calendario con la posizione
del Sole sull’eclittica è necessario aggiungere un giorno ogni quattro anni - 29
Febbraio - e ciò dà luogo all’anno bisestile)
- Nella figura sono stati disegnati, in rosso, due paralleli che rappresentano il moto
diurno (apparente) del Sole sulla sfera celeste, in due distinte date dell’anno che
corrispondono a due distinte posizioni del Sole sull’eclittica. In particolare una
delle due posizioni indicate corrisponde a quella del solstizio d’inverno; l’altra è
una posizione intermedia tra l’equinozio di primavera ed il solstizio d’estate.
5. La Luna
La Luna è l’unico satellite della Terra.
La distanza media della Luna dal centro della Terra è di 385.000 km; una distanza
tale che il tempo che un impulso elettromagnetico (radio o luminoso) impiega a
percorrerla è di circa 1 secondo
Il periodo di rotazione della Luna intorno al suo asse è esattamente uguale alla
durata del periodo di rivoluzione intorno alla Terra, e per questo motivo dalla
Terra si può osservare solo la stessa faccia della Luna, mentre l’altra ci rimane
sempre nascosta.
La sua orbita intorno alla Terra, in base alle leggi di Keplero, si svolge su un piano
passante per il centro della Terra inclinato di circa 5° 09’ rispetto al piano
dell’eclittica.
La “linea dei nodi” cambia il suo orientamento nel tempo e ne consegue che la
declinazione della Luna sulla sfera celeste varia in maniera complessa entro i
valori massimi di 23° 27’5° 09’ ( tra - 28° 36’ e + 28° 36’).
Il tempo impiegato dalla Luna per compiere la sua rivoluzione intorno alla Terra
viene detto “mese lunare”, la cui durata media è di circa 29 giorni e mezzo.
Per quanto sopra detto la variazione delle coordinate celesti della Luna è molto
rapida.
Nella figura molto schematica che segue, viene rappresentata l’orbita della Luna
intorno alla Terra, vista da un osservatore posizionato sul prolungamento dell’asse
terrestre, verso il Polo Nord celeste.
Sono indicate alcune stelle fisse che dopo un ciclo di rotazione della Terra (24h) si
ritrovano nella stessa posizione del giorno precedente D.
La Luna invece allo stesso tempo, a causa del proprio movimento di rivoluzione
intorno alla Terra, risulterà spostata in longitudine celeste, di alcuni gradi a
sinistra rispetto alla precedente posizione evidenziata dalla stella presa a
riferimento
Ciò vale a dire che considerando il movimento diurno della sfera celeste, dopo
24h vedremo passare, ad esempio sul meridiano principale dell’osservatore, la
Luna in ritardo rispetto ad una stella fissa presa a riferimento.
E’ abbastanza facile calcolare il valore medio del ritardo giornaliero della Luna,
tenendo presente il periodo di rivoluzione della Luna indicato : 360°/ 29,5 pari a
circa 12° al giorno (espresso in termini temporali: 24h / 29,5 pari a circa 50 minuti
al giorno).
Nel corso del mese lunare la Luna, osservata dalla Terra, appare nel cielo
diversamente illuminata dal Sole come indicato nella figura successiva:
Nel mese lunare viene definito il “ciclo delle fasi lunari” che, per noi
dell’emisfero Nord, in relazione alla reciproca posizione della Luna rispetto alla
Terra ed alla direzione del Sole, comprende:
- “Luna piena”, quando ne vediamo la faccia rivolta verso la Terra
completamente illuminata
- “Luna nuova”, quando ne vediamo la faccia non illuminata dal Sole
- “Primo quarto”, quando la parte illuminata è metà della Luna visibile
e sta sulla destra (“gobba a ponente”); la Luna tramonta circa tre ore
dopo il tramonto del Sole;
- “Ultimo quarto”, quando la parte illuminata è meta della Luna
visibile e sta sulla sinistra (“gobba a levante”); la Luna sorge circa tre
ore prima del Sole e tramonta prima.
Vi riporto la regola mnemonica normalmente utilizzata per valutare la fase della Luna
e la sua variazione:
“gobba a levante, Luna calante; gobba a ponente, Luna crescente”
Infine nel ricordarvi che le fasi della Luna ci offrono, a seconda della loro
evoluzione, l’opportunità di goderci le notti illuminate dal chiarore riflesso della sua
faccia illuminata dal Sole, vi voglio anche ricordare che esse hanno una importante
correlazione con l’andamento delle maree, come indicato nel paragrafo 6 della
lezione n° 9.-
