Movimenti della Terra
Moto di rotazione
Il nostro pianeta compie diversi movimenti simultanei che ne fanno variare la posizione nello
spazio rispetto agli altri corpi celesti, producendo conseguenze importanti su numerosi fenomeni
che si svolgono sulla sua superficie. Uno dei principali movimenti è il moto di rotazione che la
Terra compie intorno al proprio asse da ovest verso est. Per compiere una completa rotazione sul
proprio asse la Terra impiega 23 ore, 56 minuti e 4 secondi (giorno sidereo). Poiché ogni punto
della Terra compie in un giorno un giro completo di 360°, la velocità angolare di rotazione è
identica a tutte le latitudini, fatta eccezione per i poli dove è nulla. La velocità lineare (distanza
percorsa nell’unità di tempo) è invece variabile con la latitudine: essa è massima all’equatore
(1668 km/h) e va diminuendo verso i poli dove diventa nulla (a Roma è di circa 1350 km/h).
Prove della rotazione
1) Apparente spostamento dei corpi celesti da est verso ovest. Si potrebbe obiettare che non è la
Terra a girare, ma gli stessi corpi celesti. In effetti noi vediamo questi corpi muoversi tutti assieme
pur trovandosi a distanze diverse, ma per far questo stelle distanti milioni di anni luce dovrebbero
muoversi ad una velocità maggiore della luce stessa (impossibile), perciò è la Terra a ruotare
intorno al proprio asse, dandoci l’illusione che siano i corpi celesti a muoversi.
2) Analogie con gli altri pianeti. Dato che tutti i pianeti girano attorno al proprio asse, sarebbe
strano che il nostro fosse l’unico pianeta immobile.
3) Esperienza di Guglielmini. Un corpo lasciato cadere da una certa altezza devia dalla verticale e
giunge al suolo spostato verso est. Questo fenomeno fu verificato da Guglielmini nel 1791 quando
eseguì numerose prove dalla Torre degli Asinelli di Bologna osservando uno spostamento di 17
mm verso est per un’altezza di caduta di circa 100 m. Il fenomeno si spiega se si ammette il moto
di rotazione da ovest verso est. Il corpo sulla sommità della torre ha una certa velocità lineare
(maggiore di quella al suolo) che cerca di mantenere, per il principio di inerzia, durante la caduta.
Nello stesso modo in cui un passeggero viene spostato in avanti durante una frenata (si passa da
una velocità maggiore ad una minore, ma per il principio d’inerzia il corpo tende a mantenere la
velocità iniziale), in modo analogo il sasso, cadendo dalla Torre e attraversando zone con velocità
lineari sempre più piccole, si sposta in “avanti” e dato che questo “avanti” coincide con l’est
significa che la Terra si muove da ovest a est.
4) Esperienza di Foucault. Nel 1851 Foucault sospese alla cupola del Pantheon di Parigi un
pendolo costituito da un filo lungo 68 m a cui era appesa una sfera di 30 kg. Alla sfera era
attaccata un’asta che sfiorava il pavimento ricoperto di sabbia. Dai segni lasciati dall’asta si
osservò che il piano delle oscillazioni del pendolo girava piano piano in senso orario (per chi
guardava il pendolo dall’alto). Dato che le leggi della Fisica dimostrano che il piano di
oscillazione di un pendolo rimane fisso, fu facile dedurre che l’apparente rotazione del piano era
conseguenza del movimento del pavimento (quindi della Terra) in senso contrario, cioè antiorario
(da ovest verso est). A Parigi occorrono circa 32 ore per avere un giro completo del piano di
oscillazione, se il pendolo fosse portato ai poli (asse del pendolo coincidente con l’asse terrestre)
compirebbe un giro completo in 24 ore, mentre all’equatore non si sposterebbe affatto.
5) Legge di Ferrel. Un corpo, libero di muoversi, viene deviato dalla sua direzione iniziale verso
destra, se ritrova nel nostro emisfero, e verso sinistra nell’emisfero australe. Il fenomeno si spiega,
come per l’esperienza di Guglielmini, con il principio di inerzia e le differenti velocità lineari alle
differenti latitudini. Un corpo che dall’Italia si sposta verso il polo nord incontra punti con velocità
lineari minori, quindi va in “avanti”, cioè est, cioè destra in relazione al movimento del corpo. Se
dall’Italia ci si sposta verso l’Africa il corpo incontra zone con velocità lineari maggiori (è in
ritardo ed è come un corpo che viene spostato indietro in seguito ad un’accelerazione), quindi
ovest che coincide sempre con la destra in relazione al movimento del corpo. In modo analogo si
può spiegare lo spostamento verso sinistra nell’altro emisfero. La forza deviante è detta forza di
Coriolis; se la Terra fosse ferma (velocità lineari nulle), non ci sarebbe nessuno spostamento.
Conseguenze della rotazione
1) Alternarsi del dì e della notte.
Moto di rivoluzione
La Terra ruota attorno al Sole descrivendo un’orbita ellittica (I legge di Keplero) in senso
antiorario immaginando di osservare il movimento dal Polo nord celeste. L’intero percorso orbitale
ha una lunghezza di circa 940 milioni di chilometri effettuato ad una velocità variabile (II legge di
Keplero) tra i 29,3 km/s in afelio e i 30,3 km/s in perielio. Il tempo che la Terra impiega a
compiere un’orbita completa è di 365 giorni 6 ore 9 minuti e 10 secondi (anno sidereo).
Prove della rivoluzione
1) Analogia con gli altri pianeti.
2) Periodicità annua di alcuni gruppi di stelle cadenti. La Terra ruotando attorno al Sole passa
periodicamente nelle stesse zone dello spazio dove sono presenti detriti cosmici.
3) Cambiamento dello sfondo celeste. Durante l’anno cambia lo sfondo celeste che fa da scenario
al Sole con l’alternarsi delle 12 costellazioni dello Zodiaco.
Conseguenze della rivoluzione
1) Diversa durata del dì e della notte nel corso dell’anno.
2) Alternarsi delle stagioni.
N.B. questi due punti sono una conseguenza non solo del moto di rivoluzione, ma anche del fatto
che l’asse terrestre è inclinato.
I moti millenari della Terra
Oltre alla rotazione e alla rivoluzione (moti periodici), il nostro pianeta compie il moto di
precessione degli equinozi e quello di nutazione (moti millenari), indicati come il terzo e quarto
moto della Terra.
Il moto di precessione degli equinozi venne scoperto da Ipparco nel II° sec. a.C. Esso consiste in
un moto molto lento dell’asse di rotazione terrestre in senso retrogrado (da est verso ovest), che,
pur mantenendo costante l’inclinazione rispetto al piano dell’eclittica (23°27'), cambia la propria
direzione nello spazio. Tale movimento, che altro non è che lo spostamento dell’asse terrestre
lungo un superficie conica, è molto simile a quello di una trottola. È causato dall’attrazione
gravitazionale che il Sole e la Luna esercitano sul rigonfiamento equatoriale della Terra (se la
Terra fosse perfettamente sferica l’asse terrestre non avrebbe questo tipo di movimento). L’asse
terrestre, soggetto a queste forze finisce per descrivere una superficie a doppio cono che presenta il
suo vertice nel centro della Terra.
La conseguenza più evidente di questo moto è che anno dopo anno si assiste ad un anticipo (ad una
precessione) degli equinozi e dei solstizi di circa 20 minuti (1° ogni 72 anni), quindi ad un anticipo
delle stagioni. La durata di questo movimento è di circa 26000 anni. A causa di questo moto la
stella polare che nella nostra epoca indica il polo nord, tra qualche secolo non lo indicherà più,
perché l'asse terrestre punterà in un'altra zona di cielo.
Nella figura a lato, si può osservare come,
attualmente, i due solstizi non coincidono
con l’afelio ed il perielio, ma li anticipano di
qualche giorno.
Al moto di precessione dell’asse terrestre, si sovrappone un quarto movimento: la nutazione. Esso
consiste in piccole oscillazioni dell’asse terrestre, che originano, combinandosi col moto conico di
precessione, un movimento lungo una superficie a doppio cono ondulato. Il fenomeno della
nutazione ha un periodo di circa diciotto anni e mezzo ed è dovuto all’attrazione gravitazionale
esercitata dalla Luna.
Video precessione equinozi http://www.youtube.com/watch?v=Onc9dT_X40A&feature=related
Video movimenti Terra http://www.youtube.com/watch?v=XQL2VJHMvqk&NR=1
