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Tutti i movimenti della Terra

27 Giu

Proprio ieri, una nostra cara lettrice ci ha fatto una domanda molto interessante nella sezione:

Hai domande o dubbi?

Come potete leggere, si chiede se esiste una correlazione tra i moti della Terra e l’insorgere di ere di glaciazione sul nostro pianeta. Rispondendo a questa domanda, mi sono reso conto come, molto spesso, e non è certamente il caso della nostra lettrice, le persone conoscano solo i moti principali di rotazione e rivoluzione. A questo punto, credo sia interessante capire meglio tutti i movimenti che il nostro pianeta compie nel tempo anche per avere un quadro più completo del moto dei pianeti nel Sistema Solare. Questa risposta, ovviamente, ci permetterà di rispondere, anche in questa sede, alla domanda iniziale che è stata posta.

Dunque, andiamo con ordine, come è noto la Terra si muove intorno al Sole su un’orbita ellittica in cui il Sole occupa uno dei due fuochi. Questo non sono io a dirlo, bensì questa frase rappresenta quella che è nota come I legge di Keplero. Non starò qui ad annoiarvi con tutte le leggi, ma ci basta sapere che Keplero fu il primo a descrivere cinematicamente il moto dei pianeti intorno ad un corpo più massivo. Cosa significa “cinematicamente”? Semplice, si tratta di una descrizione completa del moto senza prendere in considerazione il perché il moto avviene. Come sapete, l’orbita è ellittica perché è la legge di Gravitazione Universale a spiegare la tipologia e l’intensità delle forze che avvengono. Bene, detto molto semplicemente, Keplero ci spiega l’orbita e come il moto si evolverà nel tempo, Newton attraverso la sua legge di gravitazione ci dice il perché il fenomeno avviene in questo modo (spiegazione dinamica).

Detto questo, se nel nostro Sistema Solare ci fossero soltanto il Sole e la Terra, quest’ultima si limiterebbe a percorrere la sua orbita ellittica intorno al Sole, moto di rivoluzione, mentre gira contemporaneamente intorno al suo asse, moto di rotazione. Come sappiamo bene, il primo moto è responsabile dell’alternanza delle stagioni, mentre la rotazione è responsabile del ciclo giorno-notte.

Purtroppo, ed è un eufemismo, la Terra non è l’unico pianeta a ruotare intorno al Sole ma ce ne sono altri, vicini, lontani e più o meno massivi, oltre ovviamente alla Luna, che per quanto piccola è molto vicina alla Terra, che “disturbano” questo moto molto ordinato.

Perche questo? Semplice, come anticipato, e come noto, due masse poste ad una certa distanza, esercitano mutamente una forza di attrazione, detta appunto gravitazionale, direttamente proporzionale al prodotto delle masse dei corpi e inversamente proporzionale al quadrato della loro distanza. In altri termini, più i corpi sono massivi, maggiore è la loro attrazione. Più i corpi sono distanti, minore sarà la forza che tende ad avvicinarli. Ora, questo è vero ovviamente per il sistema Terra-Sole ma è altresì vero per ogni coppia di corpi nel nostro Sistema Solare. Se Terra e Sole si attraggono, lo stesso fanno la Terra con la Luna, Marte con Giove, Giove con il Sole, e via dicendo. Come è facile capire, la componente principale delle forze è quella offerta dal Sole sul pianeta, ma tutte queste altre “spintarelle” danno dei contributi minori che influenzano “in qualche modo” il moto di qualsiasi corpo. Bene, questo “in qualche modo” è proprio l’argomento che stiamo affrontando ora, cioè i moti minori, ad esempio, della Terra nel tempo.

Dunque, abbiamo già parlato dei notissimi moti di rotazione e di rivoluzione. Uno dei moti che invece è divenuto famoso grazie, o forse purtroppo, al 2012 è quello di precessione degli equinozi, di cui abbiamo già parlato in questo articolo:

Nexus 2012: bomba a orologeria

Come sapete, l’asse della Terra, cioè la linea immaginaria che congiunge i poli geografici ed intorno al quale avviene il moto di rotazione, è inclinato rispetto al piano dell’orbita. Nel tempo, questo asse non rimane fisso, ma descrive un doppio cono come mostrato in questa figura:

Moto di precessione degli equinozi e di nutazione

Moto di precessione degli equinozi e di nutazione

Il moto dell’asse è appunto detto di “precessione degli equinozi”. Si tratta di un moto a più lungo periodo dal momento che per compiere un intero giro occorrono circa 25800 anni. A cosa è dovuto il moto di precessione? In realtà, si tratta del risultato di un duplice effetto: l’attrazione gravitazionale da parte della Luna e il fatto che il nostro pianeta non è perfettamente sferico. Perché si chiama moto di precessione degli equinozi? Se prendiamo la linea degli equinozi, cioè quella linea immaginaria che congiunge i punti dell’orbita in cui avvengono i due equinozi, a causa di questo moto questa linea si sposterà in senso orario appunto facendo “precedere” anno dopo anno gli equinozi. Sempre a causa di questo moto, cambia la costellazione visibile il giorno degli equinozi e questo effetto ha portato alla speculazione delle “ere new age” e al famoso “inizio dell’era dell’acquario” di cui, sempre in ambito 2012, abbiamo già sentito parlare.

Sempre prendendo come riferimento la figura precedente, notiamo che c’è un altro moto visibile. Percorrendo il cono infatti, l’asse della Terra oscilla su e giù come in un moto sinusoidale. Questo è noto come moto di “nutazione”. Perché avviene questo moto? Oltre all’interazione della Luna, molto vicina alla Terra, anche il Sole gioca un ruolo importante in questo moto che proprio grazie alla variazione di posizione relativa del sistema Terra-Luna-Sole determina un moto di precessione non regolare nel tempo. In questo caso, il periodo della nutazione, cioè il tempo impiegato per per compiere un periodo di sinusoide, è di circa 18,6 anni.

Andando avanti, come accennato in precedenza, la presenza degli altri pianeti nel Sistema Solare apporta dei disturbi alla Terra, così come per gli altri pianeti, durante la sua orbita. Un altro moto da prendere in considerazione è la cosiddetta “precessione anomalistica”. Di cosa si tratta? Abbiamo detto che la Terra compie un’orbita ellittica intorno al Sole che occupa uno dei fuochi. In astronomia, si chiama “apside” il punto di massima o minima distanza del corpo che ruota da quello intorno al quale sta ruotando, nel nostro caso il Sole. Se ora immaginiamo di metterci nello spazio e di osservare nel tempo il moto della Terra, vedremo che la linea che congiunge gli apsidi non rimane ferma nel tempo ma a sua volta ruota. La figura seguente ci può aiutare meglio a visualizzare questo effetto:

Moto di precessione anomalistica

Moto di precessione anomalistica

Nel caso specifico di pianeti che ruotano intorno al Sole, questo moto è anche chiamato di “precessione del perielio”. Poiché il perielio rappresenta il punto di massimo avvicinamento di un corpo dal Sole, il perché di questo nome è evidente. A cosa è dovuta la precessioni anomalistica? Come anticipato, questo moto è proprio causato dalle interazioni gravitazionali, sempre presenti anche se con minore intensità rispetto a quelle del Sole, dovute agli altri pianeti. Nel caso della Terra, ed in particolare del nostro Sistema Solare, la componente principale che da luogo alla precessione degli apsidi è l’attrazione gravitazionale provocata da Giove.

Detto questo, per affrontare il prossimo moto millenario, torniamo a parlare di asse terrestre. Come visto studiando la precessione e la nutazione, l’asse terrestre descrive un cono nel tempo (precessione) oscillando (nutazione). A questo livello però, rispetto al piano dell’orbita, l’inclinazione dell’asse rimane costante nel tempo. Secondo voi, con tutte queste interazioni e questi effetti, l’inclinazione dell’asse potrebbe rimanere costante? Assolutamente no. Sempre a causa dell’interazione gravitazionale, Sole e Luna principalmente nel nostro caso, l’asse della Terra presenta una sorta di oscillazione variando da un massimo di 24.5 gradi ad un minimo di 22.1 gradi. Anche questo movimento avviene molto lentamente e ha un periodo di circa 41000 anni. Cosa comporta questo moto? Se ci pensiamo, proprio a causa dell’inclinazione dell’asse, durante il suo moto, uno degli emisferi della Terra sarà più vicino al Sole in un punto e più lontano nel punto opposto dell’orbita. Questo contribuisce notevolmente alle stagioni. L’emisfero più vicino avrà più ore di luce e meno di buio oltre ad avere un’inclinazione diversa per i raggi solari che lo colpiscono. Come è evidente, insieme alla distanza relativa della Terra dal Sole, la variazione dell’asse contribuisce in modo determinante all’alternanza estate-inverno. La variazione dell’angolo di inclinazione dell’asse può dunque, con periodi lunghi, influire sull’intensità delle stagioni.

Finito qui? Non ancora. Come detto e ridetto, la Terra si muove su un orbita ellittica intorno al Sole. Uno dei parametri matematici che si usa per descrivere un’ellisse è l’eccentricità, cioè una stima, detto molto semplicemente, dello schiacciamento dell’ellisse rispetto alla circonferenza. Che significa? Senza richiamare formule, e per non appesantire il discorso, immaginate di avere una circonferenza. Se adesso “stirate” la circonferenza prendendo due punti simmetrici ottenete un’ellisse. Bene, l’eccentricità rappresenta proprio una stima di quanto avete tirato la circonferenza. Ovviamente, eccentricità zero significa avere una circonferenza. Più è alta l’eccentricità, maggiore sarà l’allungamento dell’ellisse.

Tornando alla Terra, poiché l’orbita è un’ellisse, possiamo descrivere la sua forma utilizzando l’eccentricità. Questo valore però non è costante nel tempo, ma oscilla tra un massimo e un minimo che, per essere precisi, valgono 0,0018 e 0,06. Semplificando molto il discorso, nel tempo l’orbita della Terra oscilla tra qualcosa più o meno simile ad una circonferenza. Anche in questo caso, si tratta di moti millenari a lungo periodo ed infatti il moto di variazione dell’eccentricità (massimo-minimo-massimo) avviene in circa 92000 anni. Cosa comporta questo? Beh, se teniamo conto che il Sole occupa uno dei fuochi e questi coincidono nella circonferenza con il centro, ci rendiamo subito conto che a causa di questa variazione, la distanza Terra-Sole, e dunque l’irraggiamento, varia nel tempo seguendo questo movimento.

A questo punto, abbiamo analizzato tutti i movimenti principali che la Terra compie nel tempo. Per affrontare questo discorso, siamo partiti dalla domanda iniziale che riguardava l’ipotetica connessione tra periodi di glaciazione sulla Terra e i moti a lungo periodo. Come sappiamo, nel corso delle ere geologiche si sono susseguiti diversi periodi di glaciazione sul nostro pianeta, che hanno portato allo scioglimento dei ghiacci perenni e all’innalzamento del livello dei mari. Studiando i reperti e la quantità di CO2 negli strati di ghiaccio, si può notare una certa regolarità dei periodi di glaciazione, indicati anche nella pagina specifica di wikipedia:

Wiki, cronologia delle glaciazioni

Come è facile pensare, molto probabilmente ci sarà una correlazione tra i diversi movimenti della Terra e l’arrivo di periodi di glaciazione più o meno intensi, effetto noto come “Cicli di Milanković”. Perché dico “probabilmente”? Come visto nell’articolo, i movimenti in questione sono diversi e con periodi più o meno lunghi. In questo contesto, è difficile identificare con precisione il singolo contributo ma quello che si osserva è una sovrapposizione degli effetti che producono eventi più o meno intensi.

Se confrontiamo i moti appena studiati con l’alternanza delle glaciazioni, otteniamo un grafico di questo tipo:

Relazione tra i periodi dei movimenti della Terra e le glaciazioni conosciute

Relazione tra i periodi dei movimenti della Terra e le glaciazioni conosciute

Come si vede, è possibile identificare una certa regolarità negli eventi ma, quando sovrapponiamo effetti con periodi molto lunghi e diversi, otteniamo sistematicamente qualcosa con periodo ancora più lungo. Effetto dovuto proprio alle diverse configurazioni temporali che si possono ottenere. Ora, cercare di trovare un modello matematico che prenda nell’insieme tutti i moti e li correli con le variazioni climatiche non è cosa banale e, anche se sembra strano da pensare, gli eventi che abbiamo non rappresentano un campione significativo sul quale ragionare statisticamente. Detto questo, e per rispondere alla domanda iniziale, c’è una relazione tra i movimenti della Terra e le variazioni climatiche ma un modello preciso che tenga conto di ogni causa e la pesi in modo adeguato in relazione alle altre, non è ancora stato definito. Questo ovviamente non esclude in futuro di poter avere una teoria formalizzata basata anche su future osservazioni e sull’incremento della precisione di quello che già conosciamo.

 

Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.

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Aumento di uragani per il 2013

2 Giu

In questi giorni, diversi giornali e siti internet hanno pubblicato le previsioni per la stagione degli uragani 2013. Per chi non lo sapesse, il periodo piu’ propizio per la formazione di questi eventi atmosferici va dal 1 Giugno al 30 Novembre e, come e’ noto, interessa principalmente la parte centrale degli Stati Uniti oltre ovviamente ai paesi caraibici.

Purtroppo, come spesso avviene, ho letto tantissime inesattezze su questi articoli, a volte per confusione fatta nell’interpretazione delle previsioni, altre volte, purtroppo, per il solito catastrofismo che, soprattutto sulla rete, imperversa.

Cosa trovate scritto? Semplicemente che il numero di uragani aumentera’ del 70% rispetto alla norma e che in particolar modo ci sara’ un aumento sostanziale del numero di uragani maggiori che dunque potrebbero arrecare forti danni nelle zone interessate. Senza aggiungere altro, vi lascio immaginare la feroce speculazione che si e’ creata sulla rete parlando ovviamente di geoingegneria, modificazioni del clima, HAARP, Nibiru, e compagnia bella, che tanto ormai sono la cuase di tutto quello che avviene nel mondo.

Cerchiamo di andare con ordine e di capire meglio la cosa.

Prima di tutto, qui trovate il bollettino ufficiale rilasciato dal NOAA, l’ente americano che, tra le altre cose, si occupa anche di eseguire previsioni e simulazioni per il fenomeno degli uragani:

NOAA, Uragani 2013

Cosa troviamo? Prima di tutto leggiamo molto attentamente i numeri che vengono riportati, perche’ proprio su questi c’e’ la maggior confusione in assoluto. Partiamo dalle medie registrate. Normalmente, dove “normalmente” significa “in media”, ci sono 12 “named storms” all’anno, cioe’ tempeste con venti che superano i 63 Km/h e a cui viene attribuito un nome. Tra queste, e attenzione “tra queste” non significa “oltre a queste”, ci sono, sempre in media, 6 uragani, cioe’ tempeste i cui venti superano i 118 Km/h. Bene, ora non perdete il filo, tra questi 6 uragani ce ne sono, sempre in media, 3 che vengono classificati come “uragani maggiori”, cioe’ con venti oltre i 180 Km/h.

Cerchiamo di riassumere. Ogni anno in media ci sono 12 tempeste con venti che superano i 63 Km/h e a cui viene assegnato un nome. Tra tutte queste che superano questo limite, ce ne sono, sempre in media, 6 che superano i 118 Km/h e che quindi vengono chiamati uragani e di questi 6 ce ne sono 3 che superano i 180 Km/h e che quindi vengono chiamati “uragani maggiori”.

Bene, quanti sono in tutto gli eventi? Ovviamente la risposta e’ sempre 12, e questo numero comprende tempeste, uragani e uragani maggiori.

Cosa ci si aspetta per il 2013?

Come potete leggere nel bollettino del NOAA, dai calcoli statistici effettuati, si e’ evidenziata una probabilita’ del 70% che il numero di tempeste possa essere superiore alla media, in particolare, compreso tra 13 e 20. Cosa significa? Prima di tutto che vi e’ una probabilita’ di questo aumento, non una certezza come vorrebbero farvi credere. Inoltre, viene fornito un intervallo piuttosto largo di ipotesi. Le 12 tempeste sono il numero medio registrato negli anni, dare un intervallo tra 13 e 20, significa andare da un valore praticamente in media, 13, ad uno superiore ai trascorsi, 20.

Questo solo per smentire subito tutte quelle fonti che parlano di aumento certo.

Ora, in questo numero compreso tra 13 e 20, viene fornito anche un quadro della composizione. Come visto, questo e’ il numero totale di eventi con venti superiori ai 63 Km/h. Come riportato dal NOAA, le previsioni sulla composizione sono: un numero compreso tra 7 e 11 di tempeste che potrebbero arrivare ad uragani e un numero compreso tra 3 e 6 che potrebbero sfociare in uragani maggiori.

Analizziamo questi numeri. Nel caso piu’ favorevole, si avrebbero 13 tempeste, di cui 7 uragani e 3 uragani maggiori. Praticamente questi numeri sono nelle medie riportate all’inizio. Nel caso piu’ sfavorevole invece, si avrebbero 20 tempeste di cui 11 uragani e 6 uragani maggiori. In questo caso invece tutte le categorie subirebbero un forte aumento rispetto ai valori medi.

Come vedete, questi numeri occupano un intervallo molto largo in cui e’ difficile fare previsioni precise. Ovviamente, il NOAA diffonde questi dati come indicazione per la stagione che sta inziando. Data la larghezza degli intervalli considerati, non e’ possibile fare previsioni esatte ne’ tantomeno fare analisi dettagliate.

Perche’ allora vengono fornite queste previsioni?

In realta’, il compito di questi calcoli e’ molto importante e serve per analizzare in termini statistici il comportamento di alcuni rilevanti parametri ambientali e climatici. Come riportato nel bollettino del NOAA, queto risultato superiore alla media viene spinto da alcune evidenze molto importanti:

– il forte monsone sull’Africa occidentale responsabile dell’aumento degli uragani nell’Atlantico iniziato a partire dal 2005

– le temperature leggermente piu’ alte nell’Atlantico tropicale e nel Mar dei Caraibi

– il ritardo nello sviluppo de “El Niño” che potrebbe non incrementarsi quest’anno

Attenzione, anche su questo ultimo punto, potete leggere notizie inesatte su diverse fonti. Non e’ che El Niño e’ scomparso o non si forma, semplicemente, al solito a causa di molti fattori correlati tra loro, quest’anno questo fenomeno atmosferico, che mitiga notevolmente gli uragani, potrebbe non aumentare. Questo non significa che e’ scomparso. Nella figura riportata vedete proprio l’andamento di El Niño negli ultmi mesi ottenuto monitorando la temperatura del Pacifico.

Temperature del Pacifico delle ultime settimane. Fonte: ENSO

Temperature del Pacifico delle ultime settimane. Fonte: ENSO

Concludendo, cosa abbiamo ottenuto? I risultati delle simulazioni condotte dal NOAA mostrano una probabilita’ del 70% che ci sia quest’anno un aumento del numero di tempeste. Questo aumento comporta un numero di fenomeni compreso tra 13 e 20 rispetto ad una media degli anni di 12. Il largo intervallo utilizzato non e’ utilizzabile per fare previsioni specifiche, ma l’indicazione dei modelli e’ importante per valutare diversi aspetti climatici di interesse mondiale. Proprio per concludere, ricordiamo che si tratta di calcoli statistici, forniti sulla base di modelli. Il numero medio utilizzato per il confronto viene da un database comprendente decine di anni di osservazione. Condizione per cui, sul singolo anno, variazioni rispetto a questa media sono del tutto normali e statisticamente possibili.

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Sistema Solare: previsioni meteo

3 Feb

Negli ultimi mesi del 2012, la sonda Cassini della NASA ha osservato un evento davvero eccezionale nel nostro Sistema Solare. Grazie alle telecamere ad infrarossi, e’ stato possibile notare un’enorme tempesta in corso su Saturno. L’evento mostra caratteri di eccezionalita’, proprio per la sua estensione. Solo per darvi un’idea, la tempesta, sviluppata nell’alta atmosfera dell’emisfero nord del pianeta, ha praticamente circondato Saturno tanto che l’inizio e la fine della perturbazione si sono unite.

Questa e’ una foto della tempesta:

Una foto della tempesta su Saturno

Una foto della tempesta su Saturno

Perche’ ne stiamo parlando solo ora?

Su molti siti internet, questa notizia, inizialmente passata un po’ in sordina, ha riscosso molto successo nelle ultime settimane dal momento che la formazione di questa tempesta e’ stata messa in relazione, indovinate con cosa? Ovviamente con il misterioso “pianeta X”!

Secondo queste fonti, le perturbazioni gravitazionali offerte dal movimento di Nibiru all’interno del nostro Sistema Solare, avrebbero modificato gli equilibri secolari su Saturno innescando appunto la formazione della tempesta. L’evidenza mostrata dalla sonda Cassini, sarebbe dunque una prova scientifica inconfutabile della presenza del pianeta X nel Sistema Solare.

Cosa c’e’ di vero in tutto questo? La notizia della tempesta e’ reale, ma ovviamente la spiegazione che trovate su alcuni siti internet e’ completamente assurda.

Andiamo con ordine e cerchiamo di capire meglio cosa sta succedendo su Saturno.

In realta’, e’ sbagliato dire cosa sta succedendo, ma sarebbe meglio dire cosa e’ successo. L’enorme tempesta sarebbe stata attiva tra il 2010 ed il 2012, ma ancora oggi sono visibili i suoi effetti sul pianeta.

Come si e’ formata la tempesta? Negli ultimi anni, a causa delle fluttuazioni normali nel sistema solare, la temperatura media dei pianeti si e’ innalzata di qualche grado. Su Saturno, lo scontro tra due masse d’aria piu’ calde nell’atmosfera ha appunto innescato la tempesta in esame. Queste masse d’aria molto probabilmente avevano una temperatura di decine di gradi maggiore rispetto al resto dell’atmosfera e, appunto questi gradienti termici, hanno dato energia alla perturbazione.

Nonostante le notevoli dimensioni della tempesta, eventi di questo tipo non sono affatto inusuali su Saturno. Anche se, come detto in precedenza, si tratta di un evento di notevoli dimensioni, la formazione di tempeste di questo tipo avviene in media una volta ogni 30 anni, cioe’ l’equivalente di un anno su Saturno.

Partendo dall’innalzamento medio delle temperature dei pianeti del Sistema Solare, su molti siti e’ in atto una speculazione per far credere che un evento di questo tipo potrebbe verificarsi anche sulla nostra Terra. Secondo queste fonti infatti, anche sulla Terra sarebbe in corso un impennata delle temperature ed un aumento della pericolosita’ e della grandezza delle tempeste.

La macchia rossa di Giove

La macchia rossa di Giove

Ora, premettendo che questi siti in un articolo parlano di innalzamento delle temperature e in quello successivo dell’inizio di una nuova era glaciale, queste considerazioni lasciano il tempo che trovano. Tempeste di questo tipo non sono possibili sul nostro pianeta, ed il motivo e’ da ricercarsi nella morfologia della Terra. Su Saturno infatti la tempesta ha potuto estendersi non incontrando ostacoli come montagne e mari. Sulla Terra, le continue variazioni del terreno necessariamente contribuiscono a far perdere energia ad una tempesta che quindi non potra’ mai raggiungere estensioni come quelle osservate su Saturno.

A riprova di questo, anche su Giove, ulteriore pianeta gassoso, e’ in corso da sempre una notevole perturbazione e spesso se ne sente parlare come la “grande macchia rossa”. Anche se questa tempesta, presente da almeno 300 anni sul pianeta, ha dimensioni minori di quella che si e’ formata su Saturno, parliamo sempre di un’estensione di 15000×24000 Km, tale da contenere 3-4 volte la nostra Terra.

Capite dunque l’assurdita’ nel chiamare in causa il pianeta X per la formazione della tempesta su Saturno, ma anche, considerando la macchia rossa di Giove, etichettare come eccezionale quest’ultimo evento osservato.

 

 

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