APPUNTI DI ASTRONOMIA 2011-2012
Domenico D’Amato
Andrea Miccoli
INDICE
7 – LA PRECESSIONE EQUINOZIALE
LA PRECESSIONE
L’asse di rotazione di un corpo che gira intorno a se stesso, se soggetto ad azioni esterne, acquista un lento moto conico, detto di precessione.
Un esempio fisico che illustra la precessione è il movimento conico di una trottola quando posta in rotazione (vedi fig 7.1).
Fig 7.1 – Movimento conico di una trottola e della Terra (precessione).
La Terra possiede un lento moto doppio-conico (precessione) per l’azione gravitazionale congiunta del Sole e della Luna.
Visto dal polo nord celeste, il movimento è in senso orario ed un giro è completato in circa 26.000 anni, durante i quali rimane costante l’inclinazione dell’asse terrestre rispetto all’eclittica, e varia soltanto la direzione in cielo.
A causa di tale moto il prolungamento dell’asse terrestre, che indica il polo nord celeste, traccia un cerchio di 23,5° di raggio intorno al polo nord dell’eclittica (vedi fig 7.2).
Fig 7.2 – Il moto di precessione dell’asse terrestre.
Il movimento di precessione della Terra è il risultato, in primo luogo, dell’azione gravitazionale del Sole e della Luna sul rigonfiamento equatoriale del nostro pianeta.
Ricordiamo infatti che la Terra non è perfettamente sferica ma schiacciata ai poli e rigonfia allo equatore, a causa della rotazione intorno al proprio asse.
La Luna di per sé contribuisce inoltre ad una piccola oscillazione dell’asse terrestre, detta nutazione, che si combina con il moto conico di precessione. La frequenza di questa oscillazione secondaria è di circa 18 anni, corrispondente al Ciclo di Saros.
Tale ciclo è il periodo di tempo impiegato dalla Luna, dal Sole e dalla Terra per venirsi a trovare nuovamente nella stessa posizione reciproca.
La Luna, pur se così piccola in confronto al Sole, influisce parecchio sul nostro pianeta perché l’attrazione gravitazionale (F) fra due corpi è direttamente proporzionale al prodotto delle masse ed inversamente proporzionale al quadrato della distanza considerata
F=GMm/d2 (vedi fig 7.3).
Fig. 7.3 – Sistema planetario Terra-Luna.
Il sistema planetario Terra-Luna va considerato come un sistema rigido, in cui esiste un baricentro comune, attorno cui ruota tutto il sistema: non è la Luna a girare intorno alla Terra ma è la Luna e la Terra che ruotano intorno al proprio baricentro comune (B in figura).
La precessione ha questo nome perché, a causa di questo moto, la fine di ogni anno solare precede di 20 minuti la fine dell’anno sidereo (o siderale).
Ricordiamo che l’anno siderale è il tempo impiegato dalla Terra per effettuare un giro completo di 360° intorno al Sole, riacquistando alla fine la stessa posizione rispetto alle stelle fisse.
LA PRECESSIONE EQUINOZIALE
La precessione equinoziale provoca principalmente tre effetti:
1 – Spostamento dei poli celesti;
2 – Sfasamento della posizione delle costellazioni rispetto al calendario;
3 – L’anno tropico risulta più corto di 20 minuti rispetto all’anno sidereo.
SPOSTAMENTO DEI POLI CELESTI
Il movimento doppio-conico dell’asse terrestre si traduce in una traiettoria circolare del polo nord celeste che compie un giro completo in circa 26.000 anni (25.800 per la precisione).
Il centro di rotazione della precessione tra le stelle è il polo nord dell’eclittica, situato nell’ansa della costellazione del Drago (vedi fig 7.4).
Fig 7.4 – Lo spostamento del polo nord celeste per effetto della precessione.
La stella Polare è l’astro che si trova maggiormente vicino al punto preciso, in cui è proiettato il prolungamento dell’asse terrestre, discostandosene poco più di 40 primi d’arco di distanza (poco più di un diametro lunare in ampiezza).
Con il trascorrere degli anni, l’astro di riferimento per il polo nord celeste sarà però diverso: tra13.000 anni la stella di riferimento sarà Vega nella costellazione della LIRA.
La mappa illustrata in figura ne mostra il percorso fra le costellazioni.
SFASAMENTO DELLE COSTELLAZIONI
Il piano dell’orbita della Terra ed il piano dell’eclittica sono la stessa cosa. L’orbita della Terra ha la forma di una ellisse e quindi anche l’ellisse giace sul piano dell’eclittica.
Questa ellisse è tagliata a metà da una linea (la linea dei nodi) che passa attraverso il Sole.
Come già detto, questa linea è generata dall’intersezione fra il piano dell’orbita ed il piano dello equatore (terrestre o celeste, è lo stesso piano). Quindi il piano dell’equatore sta metà al di sopra del piano dell’orbita e metà al disotto dello stesso piano.
Questa linea d’intersezione (la linea dei nodi), se vista dal polo nord celeste, ruota in senso orario (52” all’anno) anno dopo anno, ) per il movimento (doppio-conico) di precessione dell’asse della Terra.
Fa parte della linea dei nodi il Nodo Ascendente, cioè il Punto Gamma, che è il “punto” più importante del cielo, in quanto rappresenta l’origine delle coordinate celesti.
Ovviamente, se il Punto Gamma si muove e tutte le stelle del cielo rimangono ferme, succederà che anno dopo anno, ogni stella avrà, rispetto alla Terra, una posizione differente.
Questo movimento si traduce in una variazione delle coordinate degli astri, della posizione delle costellazioni e, in definitiva, del calendario. Vediamo perché.
Dobbiamo immaginare il meccanismo che produce il nostro calendario come una raggiera rigida, composta di 12 raggi e posizionata sull’orbita della terra mentre la Terra gira (Sole al centro).
Ogni spazio fra due raggi rappresenta il percorso della Terra in un mese e delimita una porzione di cielo.
A causa della precessione, la raggiera si muove rispetto alle stelle e con essa si sposta il punto Gamma (21 marzo).
Ne risulta che pian piano le costellazioni zodiacali si spostano rispetto ai mesi del calendario.
Esempio pratico: 2000 anni fa il Punto Gamma si trovava nella costellazione dell’Ariete (le corna di quest’animale hanno la forma della lettera greca Gamma, da cui Punto Gamma o anche Punto Ariete).
Per 2000 anni il Punto Gamma si è spostato di 52” l’anno. In duemila anni lo spostamento totale è stato di circa 30° (52” x 2000 = 104.000” ˜ 1734’ ˜ 30°), cioè 1/12-mo di 360°, che è pari a 1/12-mo di un anno, cioè un mese: per cui oggi il Punto Gamma si trova nella costellazione dei Pesci e non più nella costellazione dell’Ariete, da cui dista circa un mese.
Possiamo affermare che le costellazioni che si vedevano in un certo mese (e in un certo modo, per es. il Sole) 2000 anni fa, oggi non si vedono più in quello stesso mese ma nel mese successivo (vedi fig. 7.5).
Fig. 7.5 – Lo sfasamento delle costellazioni.
ANNO TROPICO E ANNO SIDERALE
La Terra compie un giro completo di 360° intorno al Sole, trovandosi nella stessa posizione rispetto alle stesse fi sse, in un anno sidereo (o siderale) che equivale a 365g 6h 9min. Invece, il tempo impiegato dal nostro pianeta per percorrere un giro sull’orbita, da un equinozio di primavera al successivo equinozio di primavera (anno tropico), è di 365g 5h 49min, che normalmente arrotondiamo a
365g e 6h.
Ne risulta che l’anno tropico è 20 minuti più corto di quello sidereo.
La figura seguente illustra la diversa posizione della Terra alla fi ne di ogni anno tropico.
Si noti come questa posizione, che sull’eclittica corrisponde al Punto Gamma, si muova (in senso orario) ogni anno incontro alla Terra, che arriva in senso antiorario, favorendo così la chiusura in anticipo dell’anno tropico, che quindi “precede” la fi ne dell’anno sidereo, da cui il termine “precessione” (vedi fi g. 7.6).
Fig 7.6 – L’anno tropico sull’orbita.
La differenza potrebbe sembrare trascurabile ma, col passare degli anni, l’anticipo accumulato avrebbe prodotto degli errori tali che, se non corretti, non ci sarebbe più stata corrispondenza tra calendario e stagioni: vale a dire che avremmo il Natale in piena estate ed il ferragosto con la neve.
