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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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Nexus 2012: bomba a orologeria

23 Nov

Oggi vorrei parlarvi di una nuova ipotesi, o meglio profezia, fatta per giustificare la fine del mondo attesa per il 21 Dicembre.

Torniamo nuovamente in ambito astronomico, per parlare di un presunto allineamento tra corpi celesti che dovrebbe, a detta di molti catastrofisti, portare gravi conseguenze sulla Terra.

Per il 21 Dicembre 2012 sembrerebbe essere atteso un allineamento perfetto tra la Terra, il Sole e il centro della nostra Galassia.

Di questo, come di molti altri allineamenti, abbiamo parlato abbondantemente nel libro “Psicosi 2012. Le risposte della scienza”. Nonostante questo, vorrei riproporvi anche su questo blog una discussione attenta di questo presunto avvenimento.

Prima di tutto, perche’ il 21 Dicembre dovrebbe esserci questo allineamento?

Su molti siti si parla di questo allineamento, ma pochi spiegano perche’ dovrebbe esserci proprio il giorno del solstizio d’inverno. Dunque, prima di parlare della presunta congiunzione, credo sia necessario spiegare di cosa si tratta.

Partiamo dalle basi. Sappiamo che la Terra si muove su un’orbita ellittica intorno al Sole. Dalla Terra, a causa del moto relativo, e’ come se vedessimo il Sole muoversi intorno a noi che siamo fermi. La particolare traiettoria percorsa dal Sole, che ripeto e’ relativa al nostro punto di osservazione, e’ quella che chiamiamo eclittica.

Eclittica, traiettoria del Sole vista da Terra

Fin qui ci siamo.

Se vedete una qualsiasi mappa stellare, vedete che ci sono tantissime costellazioni. Vi siete mai chiesti perche’ tra queste ne prendiamo 12 e le consideriamo costellazioni dello zodiaco? Astronomicamente, queste costellazioni non hanno nulla di speciale. L’unica particolarita’ e’ che sono posizionate a cavallo dell’eclittica.

Bene, ora passiamo a qualcosa solo un po’ piu’ difficile.

Tutti sappiamo che la Terra ruota intorno al Sole con un periodo di 365.25 giorni. Questo intervallo e’ quello che chiamiamo “anno”. Lo 0.25 in piu’ e’ il responsabile dell’aggiunta dell’anno bisestile ogni 4 anni. Oltre a questo movimento, la Terra ruota su se stessa compiendo un giro completo in 24 ore. Questo intervallo e’ il nostro giorno, responsabile dell’alternarsi del giorno e della notte.

Oltre a questi visti, la Terra compie anche altri movimenti. Prima di tutto, l’asse di rotazione della Terra non e’ dritto, ma e’ inclinato di 23.5 gradi. Nel corso del tempo, l’asse non rimane fermo, ma ruota in verso contrario alla rotazione. Al contrario degli altri, questo moto e’ estremamente lento e viene detto “precessione degli equinozi”. Il tempo necessario per compiere un giro completo e’ di circa 26000 anni.

Il moto di precessione dell’asse terrestre

A causa della precessione, in un dato giorno, il Sole non sorge sempre nella stessa costellazione dello zodiaco, ma ogni 2160 anni si cambia segno. Oggi, ad esempio, il giorno del solstizio d’inverno, il Sole sorge nella costellazione del Sagittario.

Bene, capiti questi semplici concetti, possiamo tornare a parlare di allineamenti.

Se il giorno del solstizio, dunque il 21 Dicembre, dalla Terra vediamo il Sole sorgere nella costellazione del Sagittario, significa che in quel giorno i tre oggetti sono allineati tra loro.

Qual’e’ il collegamento tra il Sagittario e il centro galattico?

Visto da Terra, il centro della nostra Galassia, cioe’ il punto attorno al quale ruotano tutti i corpi che la compongono, si trova all’interno della costellazione del sagittario. Di questo particolare punto, abbiamo ad esempio parlato in questo post:

Nuova sconvolgente teoria?

Inoltre, dal punto di vista prettamente astronomico, al centro della nostra Galassia c’e’ un buco nero super massivo detto Sagitarius A. Questa informazione non deve affatto sconvolgervi. Moltissime galassie osservate hanno un centro di rotazione in corrispondenza di un buco nero super massivo.

A questo punto, abbiamo tutti gli ingredienti che servono. Il 21 Dicembre, dalla Terra, vediamo il Sole sorgere nella costellazione del Sagittario e in questa si trova il centro della nostra galassia occupato da un buco nero.

Dunque?

La profezia vorrebbe per il 21 Dicembre 2012, un perfetto allineamento tra questi tre corpi. Questa configurazione, che a causa del moto di precessione avviene soltanto ogni 26000 anni, scatenerebbe una potente emissione di energia dal centro della Galassia in direzione della Terra. Su internet ci si riferisce a questa emissione come “Nexus 2012”. Come se non bastasse, e come riportato da alcune fonti, questa energia sarebbe in grado di scatenare catastrofi sulla Terra o addirittura riprogrammare il nostro DNA.

Prima di lasciarci andare agli effetti, e’ il caso di verificare se le cause sono reali o meno.

Prima di tutto, per il prossimo solstizio d’inverno ci sara’ veramente un allineamento perfetto? Come detto in precedenza, a causa del moto di precessione, ogni anno la Terra arriva in questo giorno leggermente spostata rispetto all’anno precedente. Dal dato sul periodo, lo spostamento e’ di circa 1 grado ogni 72 anni.

In questo contesto, parlare di allineamento perfetto, non ha molto senso. Stiamo parlando di tre corpi con una certa estensione spaziale che vediamo in prospettiva dalla Terra. Premesso questo, il miglior allineamento non sara’ assolutamente il 21/12/2012, ma in realta’ e’ avvenuto il 21/12/1998.

Vi siete accorti di una fine del mondo nel 1998? Dopo questa data, sempre a causa della precessione, ogni anno la Terra si presenta il giorno del solstizio sempre piu’ spostata rispetto al miglior allineamento.

Gia’ qui potremmo chiudere il discorso e’ catalogare la profezia come una bufala, ma e’ importante fare qualche altra considerazione.

Supponiamo per assurdo (avendo dimostrato il contrario) che ci sia questo allineamento perfetto. Perche’ il buco nero aspetterebbe questo momento per emettere un grande flusso energetico? Come potete immaginare, questa affermazione rappresenta un’assurdita’ scientifica. Non puo’ esistere assolutamente nessuna correlazione tra corpi cosi’ distanti.

Facciamo anche un ultima considerazione. Come visto nel precedente post, il nostro Sistema Solare si trova in una regione abbastanza periferica della Galassia. La distanza stimata tra il Sole e il centro galattico e’ di circa 26000 anni luce. Questo significa che, se anche l’emissione di radiazione venisse effettivamente fatta dal buco nero, e se questa si muovesse alla velocita’ della luce, la radiazione impiegherebbe 26000 anni per raggiungere la Terra. Dove sarebbe dunque la correlazione tra 21/12/2012 e allineamento con il centro galattico?

Riassumendo, prima di tutto non e’ assolutamente vero che il giorno del solstizio d’inverno di sara’ un allineamento perfetto tra Terra, Sole e centro galattico. Il miglior allineamento prospettico e’ in realta’ avvenuto nel 1998, senza nessuna conseguenza per la Terra e per il genere umano. Le considerazioni fatte ci fanno dunque capire che siamo di fronte ad una bufala senza nessun fondamento scientifico.

Parlare di 2012 e profezie per la fine del calendario ci consente di ragionare su argomenti spesso molto ostici della scienza moderna, ma sicuramente sempre attuali indipendentemente dal 2012. Per un’analisi attenta di tutti gli avvenimenti profetizzati, e per approfondire e scoprire altri allineamenti ipotizzati per il 21 dicembre, non perdete in libreria “Psicosi 2012. Le risposte della scienza”.