abbec:edario

I PERCORSI DEL SOLE

Variano con le stagioni e con lalatitudine dell'osservatore.

Vincenzo Zappalà

Quest'articolo fa seguito a quello relativoai sistemi di coordinate astronomiche [v.l'Astronomia n. 11,pago60].Come forse siricorderà, avevamo chiuso quella chiac-chierata con un piccolo esame e cioèchiedendo come il percorso giornalierodel Sole apparisse in particolari zone opunti del nostro globo: l'equatore, i tropi-ci, i circoli polari e i poli. Prima di dare larisposta, per molti aspetti ovvia,ci sembraopportuno definire correttamente quelleparticolari zone della Terra. Per far questooccorre considerare ilmoto di rivoluzionedel nostro pianeta intorno al Sole.Come tutti sanno esso avviene secondoun'orbita eliittica, avente ilSole in uno deifuochi. L'eccentricità di tale orbita è inve-ro molto piccola (0,0167), per cui se nederiva che la Terra varia la sua distanzadall'astro centrale da un valore massimo(afelio) di circa 152 milioni di chilometri aun valore minimo (perielio) di circa 147milioni di chilometri. Ladifferenza è prati-camente insignificante, almeno per i no-stri scopi attuali, è non può certo esserequesta a procurarci la sensibile differenzadi temperatura che esiste nei vari luoghidella Terra, nei diversi periodi dell'anno.

s'

d'inverno solstizio d'estate--- -------------

Fig. 1 Configurazione della Terra rispetto alSole nei giorni dei solstizi. 1/piano della figura, .contenente l'asse polare, è perpendicolare aipiani dell'equatore e dell'eclittica, le cui traccesono AB e CS (CS'). Per due punti (P' e ~) diuguale latitudine è mostrato il variare dell'altez-za del Sole il 21 giugno e il 21 dicembre.

Diciamo questo perché varie volte - pur-troppo! - ci siamo sentiti fare la doman-da: "è vero che d'estate fa più caldo per-ché il Sole è più vicino?". Ciò non solonon è vero, ma anzi proprio d'estate (aiprimi di luglio) la Terra raggiunge il suopunto più lontano dal Sole! Ladistanza,

S'

orizzonteP,

IPS

equinozi

Fig. 2 Configurazione della Terra rispetto alSole nei giorni degli equinozi. 1/piano dellafigura contiene l'asse polare ed è inclinato di66",5 rispetto al piano dell'eclittica. Le traccedel/'equatore e dell'eclittica sono coincidenti.Per i punti Ff e~, di uguale latitudine, l'altezzadel Sole è identica e non varia nei due equinozi.

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perciò, non entra affatto nel discorso sullestagioni, il vero artefice di esse è invecel'angolo che esiste tra il piano dell'equato-re e il piano dell'eclittica; esso, come giàdetto la scorsa volta, vale circa 23°,5. Mase l'angolo tra questi piani rimane costan-te, altrettanto non fa l'angolo tra l'assepolare e la congiungente Terra-Sole. Es-so varierà tra 66°,5 (cioè 90°-23°,5)e 113°,5(cioè 90°+23°,5), via via che il nostro pia-neta si sposterà lungo la sua orbita.Immaginiamo ora di trovarci in un parti-colare giorno dell'anno, ed esattamente il21 giugno. La configurazione della Terrarispetto al Sole è quella data in figura 1.L'asse polare PN-PS e la congiungenteTerra-Sole (CS) giacciono su uno stessopiano (piano della figura) che in questocaso è perpendicolare a quello della eclit-tica, la cui traccia è appunto CS. Il piano

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dell'equatore, che è anch'esso perpendi-colare al piano della figura, lascia su que-st'ultimo la traccia AB. Tra AB eCS (equa-tore ed eClittica) sussiste l'angolo soprad-detto di 23°,5.Se consideriamo ora due punti del globoP, e P2,aventi la stessa latitudine q> , aparte il segllo (ossia equidistanti dall'e-quatore) possiamo vedere, a mezzogior-no, quanto alto sarà per essi il Sole rispet-to all'orizzonte del luogo (in altre parolel'altezza h .del Sole). Per P,si avrà h1 benmaggiore di h2 ottenuta per P2. Dopo 6mesi circa, la posizione del Sole si porteràin S' e di nuovo a mezzogiorno gli angolisopracitati diverranno h1 per P'; e h2 perP2.Ma come si vede faci Imente h; = h2<h1e così pureh2 =h1 >h2.Questosignifi-ca che per un certo luogo ~ il Sole saràpiù alto il21 giugno che non sei mesi dopo(ovviamente sempre alla stessa ora!),mentre sarà vero il viceversa per il puntoP2.La posizione con il Sole in S prende ilnome di solstizio d'estate; si chiamerà in-vece solstizio d'inverno la posizione con ilSole in S'. Le posizioni intermedie tra que-ste due configurazioni si avranno circa 3mesi prima e dopo. Tali situazioni sonorappresentate in figura 2 (si noti bene chein questo caso il piano della figura non è

s'h~90:

orizzonteT,

d'inverno d'estatesolstizio

Fig. 3 Definizione grafica, mediante una confi-gurazione simile a quella di figura 1,dei tropicie dei circoli polari.

perpendicolare al piano dell'eclittica, maè inclinato rispetto ad esso di 66°,5). Intale configurazione, sia con l'osservatorein ~ o in P2,e sia con il Sole in S o in S',l'altezza di quest'ultimo sarà sempre h,compresa tra h1e h1 (otrah2eh2). Siamonei cosiddetti equinozi, di primavera tremesi dopo il solstizio d'inverno, e diautunno tre mesi dopo iIsolstizio d'estate.Le parole solstizio ed equinozio derivanodal fatto che nel primo caso il Sole rag-giung~ in tale situazione la sua massima(o minima) altezza, per poi invertire, percosì dire, la sua "rotta", mentre nel secon-

a"be~eda..iodo caso la notte è uguale al dì in ciascunpunto del globo. Ricordiamo inoltre cheper l'emisfero nord la durata del dì andràcrescendo da 12 ore (il 21 marzo o equi-nozio di primavera) a un massimo (il 21giugno o solstizio d'estate) per poi torna-re a 12 ore l'equinozio successivo.L'altezza del Sole sull'orizzonte e la dura-ta del dì sono i due fattori che determina-no la definizione di stagioni. Ovviamentepiù alto sarà il Sole, più a lungostaràsopral'orizzonte e più caldo farà, indipendente-mente dalla sua distanza dalla Terra. Lafigura 3 (simile alla figura 1) mette bene inevidenza alcune particolari zone del no-stro pianeta, che si trovano in condizionispeciali nei giorni dei solstizi. Con il Solein S, il punto 11 avrà il Sole esattamenteallo zenit; questo definisce sulla sfera ter-restre un cerchio parallelo all'equatore al-

zenit

nord,,'"polonord

nadir

Fig. 4 Moto apparente del Sole per un osserva-tore posto all'equatore terrestre. La parte trat-teggiata è la zona visibile di cielo occupata dalSole durante l'arco dell'anno.

la latitudine +23°,5, chiamato tropico delCancro, estrema zona nord in cui il Soleappunto può raggiungere lo zenit. Analo-gamente il punto T2definisce, il21 dicem-bre, un cerchio simile, a -23°,5 di latitudi-ne, chiamato tropico del Capricorno. Nel-la fascia compresa tra i due tropici, dettazona torrida, il Sole si presenterà semprealmeno due volte allo zenit durante l'arcodell'anno, ed esattamente agli equinoziper osservatori posti sull'equatore.Sempre il21 giugno (Sole in S) ilpunto C1definisce un cerchio, detto circolo pOlareartico, a +66°,5 di latitudine, al di sopradel quale non si vede tramontare il Soledurante tale giorno. Analogamente, nel-"emisfero australe, C2definisce ilcerchioal di sotto del quale non si vede sorgere ilSole durante lo stesso giorno ed è dettocircolo polare antartico. La situazione siinverte completamente al solstizio d'in-verno, con il Sole in S'.Si può notare che per la calotta sferica a

zenit

nadir

Fig. 5 Come la figura 4, per un osservatore po-sto al tropico del Cancro. I tropici sono lineeimmaginarie coincidenti con iparalleli23°,5N e23°,5S. Iltropico del Cancro passa nei pressi diL'Avana e di Calcutta; attraversa il Sahara el'isola di Formosa.

nord del circolo polare artico e per quellaa sud del circolo polare antartico, si a-vrannovia via sempre più giorni senza cheil-Soletramonti (o sorga), fino ad un mas-simo di sei mesi ai Poli.Siamo ora ingrado di rappresentare grafi-camente i percorsi giornalieri del Sole, inparticolari zone, durante il corso dell'an-no, utilizzando il 1° Sistema definito nel-l'articolo precedente.Cominciamo con l'equatore (figura 4). Ilmoto apparente del Sole, durante un gior-no, sarà per effetto della rotazione terre-stre un cerchio parallelo all'equatore equindi, per il nostro osservatore, saràsempre perpendicolare all'orizzonte. IlSole descriverà cerchi compresi tra90°+23°,5 e 90"-23°,5 di azimut; mano amano che si andrà dal 21 giugno al 21

nadirpolo sud

Fig. 6 Come la figura 4, per un osservatore po-sto al circolo polare artico. All'epoca del solsti-zio d'estate (21 giugno) il Sole illumina per 24ore consecutive tutta la località posta a 23°,5dal polo nord e non sorge per tutto un giornonella località situata a 23°,5dalpalo sud (circo-lo polare antartico).

dicembre. Passerà allo zenit il 21 marzo epoi di nuovo il 23 settembre. Raggiungeràaltezze minime di 66°,5. Come si vede, al-l'equatore ha veramente poco senso ilparlare di stagioni! Per un osservatore po-sto al tropico del Cancro (figura 5), l'e-quatore sarà inclinato di 66°,5 rispetto al-l'orizzonte (l'angolo tra il polo nord e l'o-rizzonte sarà il famoso 23°,5). Il Sole de-scriverà cerchi che andranno via via ca-lando il loro punto di massima altezza apartire dal 21 giugno fino al 21 dicembre.Il 21 giugno, e soltanto in tale giorno, ilSole raggiungerà lo zenit. L'altezza mini-ma, sei mesi dopo, sarà di 43°.A nord del tropico del Cancro (e a sud dèltropico del Capricorno) il Sole non potràmai raggiungere lo zenit del luogo. Per unosservatore posto al circolo polare artico(figura 6), l'equatore sarà inclinato di23°,5 rispetto all'orizzonte. 1121 giugno ilSole raggiungerà la sua massima altezzadi 47° e sarà sempre sopra l'orizzonte; il21dicembre non riuscirà invece a sorgere(altezza uguale a 0°).Infine per un osservatore posto al polonord (figura 7), l'equatore celeste coinci-derà con l'orizzonte, per cui il Sole si spo-

polo nord..zenit

Fig. 7 Come la figura 4, per un osservatore po-sto al polo nord.

sterà giornalmente secondo cerchi paral-leli all'orizzonte andando fino ad una al-tezza massima (i121giugno) di 23°,5.Nontramonterà mai dal 21 marzo al23 settem-bre e non sorgerà mai negli altri 6 mesi!Nei giorni degli equinozi si dovrebbe ve-dere teoricamente il Sole descrivere l'o-rizzonte per metà scoperto e per metà co-perto; ciò in realtà non avviene per altrifenomeni, tipo la rifrazione, ma nondime-no ai polivisaràsempre tempo dì farsi unlungo e saporito sonno senza essere di-sturbati dalla luce solare!Tutte queste considerazionirestanoana-loghe, anche se invertitenei tempi, per iltropico del Capricorno, il circolo polareantartico e il polo sud. *

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