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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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Piranha e clima impazzito in Argentina?

29 Dic

Notizia proprio di questi giorni e’ quella relativa agli attacchi da parte di Piranha impazziti nel tratto di fiume Parana’ vicino alla citta’ Argentina di Rosario. Sicuramente, avrete letto questa notizia su molti giornali a diffusione nazionale. Gli attacchi cominciano ad essere molto frequenti e, ad oggi, circa 60 persone sono state portate in ospedale per ferite varie da morso di questi pesci. Tra i feriti, purtroppo, c’e’ anche una bambina di 7 anni che ha perso gran parte di un dito per colpa di un morso.

Perche’ sto riportando questa notizia?

Semplice, al solito, per mostrare come una notizia di questo tipo possa essere ripresa, stravolta e utilizzata dai complottisti per portare avanti le loro tesi.

Come avrete letto sui giornali, i piranha vivono abitualmente nelle acque del fiume Paranha e gli abitanti del luogo hanno imparato a convivere con questa presenza.

Perche’ ci sono stati tutti questi attacchi negli ultimi giorni?

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I giornali riportano, testuali parole, per l’eccessivo caldo e per le scarse precipitazioni che hanno abbassato molto il livello delle acque del fiume. Bene, come viene interpretata questa informazione da molti siti internet? C’e’ un caldo eccessivo, temperature oltre i 30 gradi “sotto Natale”. Vi rendete conto? Siamo a pochi giorni dal Natale e gli abitanti di Rosario stanno facendo il bagno nel fiume per combattere un’afa che non da tregua con temperature oltre i 30 gradi! Perche’ avviene questo? Semplice, e’ un altro evidente segnale di come l’uomo stia modificando il clima a suo piacimento. Non e’ assolutamente concepibile che a Natale ci siano 30 gradi e che la gente sia costretta a fare il bagno per combattere l’eccessivo caldo.

Davvero?

Forse, e dico forse, prima di scrivere certe cose si dovrebbe ragionare o forse, in alcuni casi, studiare alcune cose che sembrerebbero ovvie a chi ha un minimo di cultura elementare. Sapete dove si trova l’Argentina? Esatto, sotto l’equatore. Per questi paesi le stagioni sono invertite rispetto alle nostre. In Argentina, a dicembre e’ “Estate”. Sapete, quella stagione in cui fa generalmente caldo e, magari, la gente si fa un bagno anche nel fiume. Forse, questo piccolo particolare e’ sfuggito ai tanti cospiratori sensazionalisti in cerca di notizie da pubblicare per sostenere tesi assurde e senza la minima prova scientifica.

Detto questo, cosa possiamo dire circa la notizia? Prima di tutto, una temperatura superiore ai 30 gradi, in questi giorni si sono registrati fino a 35 gradi, e’ del tutto normale per la zona di Rosario. Cosa pero’ ha scatenato gli attacchi dei Piranha? Come anticipato prima, oltre al caldo, contributo determinante e’ stato dato dalle scarse piogge nel periodo invernale che hanno diminuito la profondita’ delle acque del fiume.

Per aggiungere qualche particolare, i piranha non sono quei micidiali killer che riempiono l’immaginario collettivo. In realta’, questi pesci possono trascorrere periodi della loro vita con una dieta essenzialmente erbivora. Ovviamente, la carne e’ uno degli alimenti preferiti dai piranha ma, in condizioni di carestia, questi pesci possono adattare la loro dieta nutrendosi esclusivamente di vegetali.

Nel caso specifico dell’Argentina, l’abbassamento del fiume, incrementato dalla calura estiva, ha diminuito molto la disponibilita’ di cibo per cui i piranha si sono ritrovati in uno stato di carestia. In questi casi particolari, possono registrarsi, come in questo caso, numerosi attacchi agli esseri umani. Per essere precisi, questi pesci, anche durante la fase esclusivamente carnivora, prediligono prede piccole piu’ facilmente gestibili piuttosto che esseri umani.

Esistono ovviamente sulla terra tratti di fiume popolati da specie molto pericolose di piranha, e’ questo, ad esempio, il caso del fiume Paraguay. Al contrario, nel resto del Sud America attacchi da parte di piranha verso l’uomo non sono cosi’ frequenti anche se non rappresentano assolutamente una novita’. Se provate a fare una ricerca su google, vedrete come sono documentati diversi casi, anche molto recenti, di attacchi in Bolivia, Argentina, Brasile e soprattutto in diversi fiumi o tratti specifici.

Concludendo, al solito la smania complottista di cercare notizie sensazionali fa si che si trovino in rete vere e proprie chicche di ignoranza. Come visto nell’articolo, attacchi in Argentina, cosi’ come in altri paesi del Sud America, di piranha verso l’uomo sono possibili anche se non cosi’ frequenti. Nel caso specifico della notizia vista, i numerosi attacchi sono dovuti ad una commistione tra il caldo “estivo”, ripeto dicembre vuole dire estate da queste parti, e le scarse piogge invernali. Condizioni che hanno creato l’ambiente ideale per attacchi di questi pesci.

 

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Il meccanismo di Anticitera

23 Dic

Dopo diversi articoli di scienza, torniamo un po’ a parlare di grandi misteri. Questa volta lo facciamo prendendo spunto da un reperto estremamente complesso, anche se poco conosciuto, e sul cui funzionamento si e’ speculato davvero molto nel corso degli anni. Come avete letto dal titolo del post, mi riferisco al cosiddetto “meccanismo di Anticitera” o “di Antikythera”.

Per prima cosa, iniziamo dal racconto storico di questo reperto. Nel ottobre del 1900, un gruppo di pescatori di spugne venne spinto molto fuori rotta a causa di una tempesta ritrovandosi sulle coste dell’isolotto di Anticitera. Qui, i pescatori fecero alcune immersioni per verificare la presenza di spugne. Ad una profondita’ di circa 60 metri, i pescatori ritrovarono il relitto di un’antica nave greca adibita al trasporto di manufatti preziosi. A seguito di diverse immersioni, vennero portate in superficie divrse statue di rame e bronzo, manufatti, oggetti lussuosi e anche quello che appariva con un blocchetto di bronzo corroso dal tempo. Tutti queste reperti vennero poi trasportati al museo nazionale di Atene in attesa di essere classificati.

Nel 1902, il misterioso blocco fini’ nelle mani dell’ex ministro della cultura Spyridon Stais che si accorse che quell’insignificante blocchetto nascondeva in realta’ un qualcosa apparentemente complesso e che mai prima di allora era stato ritrovato in reperti di quell’epoca. Oltre a questo, tra i reperti vennero ritrovati altri pezzi che appartenevano in origine al blocco originale.

Per chi non lo conoscesse, quello che venne poi chiamato Meccanismo di Anticitera e’ fatto in questo modo:

Il meccanismo di Anticitera conservato al museo archeologico di Atene

Il meccanismo di Anticitera conservato al museo archeologico di Atene

Il blocchetto e’ grande piu’ o meno come un libro, e’ interamente di rame e, come visibile anche dalla foto, presenta una serie di ruote dentate a formare una sorta di meccanismo meccanico. Apparentemente non ci sarebbe nulla di strano, se non fosse che i reperti sono stati datati intorno al I secolo avanti Cristo.

Studiando il meccanismo, si capi’ subito che quello che rimaneva oggi era solo una minima parte del complesso originario. Sulle varie ruote sono presenti moltissime iscrizioni diverse e gli ingranaggi sono montatti in contatto tra loro proprio per trasferire il moto da uno all’altro.

Una ricostruzione grafica del meccanismo originario e’ piu’ o meno questa:

Ricostruzione grafica del meccanismo di Anticitera

Ricostruzione grafica del meccanismo di Anticitera

La grande domanda che per anni ha impegnato i ricercatori, ma soprattutto i curiosi, e’ ovviamente: a cosa serve questo meccanismo?

Come potete facilmente immaginare, questo quesito ha dato spazio alle interpretazioni piu’ fantasiose. Si va dal semplice calendario meccanico, fino ad un sistema di comunicazione dimensionale. Secondo altri poi, questo meccanismo sarebbe la prova inconfutabile che nei secoli scorsi il nostro pianeta e’ stato visitato da civilta’ aliene che hanno trasmesso parte della loro tecnologia agli antichi.

Ovviamente, come sempre accade, queste interpretazioni non sono supportate da nulla e non trovano nessuna dimostrazione oggettiva.

Dunque, a cosa serve il meccanismo? Anche se non ancora pubblicate, circa il 95% delle iscrizioni presenti nel reperto sono state tradotte. Proprio da queste traduzioni si e’ potuto capire il reale compito del meccanismo. Quello che vediamo oggi come un grezzo blocchetto di bronzo e’ in realta’ un complesso meccanismo di conteggio del tempo. Le diverse ruote servono per poter visualizzare in modo molto preciso le fasi lunari, i cicli solari, le rivoluzioni siderali e, come pubblicato proprio in questi giorni, anche le date delle olimpiadi greche.

Perche’ c’e’ bisogno di questo ingegnoso sistema per conteggiare questi avvenimenti? Per prima cosa, sappiamo che i mesi lunari sono diversi da quelli che utilizziamo noi oggi. Inoltre, per riprodurre l’anno siderale rispetto a quello solare e’ necessario mantenere un rapporto di 254 a 19. Perche’? Molto semplice, la nostra Luna compie 254 rotazioni esattamente ogni 19 anni solari. Riproducendo questo rapporto con ruote dentate, e’ possibile seguire l’anno siderale rispetto a quello solare. Ma non e’ tutto, il meccanismo e’ ovviamente dotato di un differenziale per trasmettere l’esatto rapporto tra le ruote e anche per riprodurre le fasi lunari nel corso degli anni oltre a stagioni, giorni della settimana, equinozi e i movimenti di alcuni pianeti. Capite dunque come il meccanismo di Anticitera sia in realta’ un complesso datario cosmologico in grado di riprodurre alcuni fenomeni naturali.

A questo punto pero’, la domanda fatta in precedenza acquista ancora piu’ valore: e’ possibile che un meccanismo cosi’complesso sia stato costruito nel I secolo avanti Cristo?

Per poter rispondere, dobbiamo fare qualche considerazione specifica. Per prima cosa, il meccanismo e’ realizzato in bronzo, un materiale conosciuto all’epoca e anche facilmente lavorabile. questa considerazione meccanica non e’ affatto poco importante. Come e’ noto, i greci erano abili nel lavorare questo materiale rendendo possibile la realizzazione di manufatti come quello del meccanismo.

Passiamo poi al funzionamento vero e proprio. Come detto in precedenza, i fenomeni riprodotti dal meccanismo erano tutti noti e perfettamente conosciuti al tempo. Ovviamente, i movimenti di Sole e Luna erano conoscuti con grande precisione cosi’ come riprodotti dal particolare datario. Oltre a queste evidenze, e come accennato in precedenza, il meccanismo era in grado di riprodurre il movimento di cinque pianeti. Avete capito bene, solo 5 pianeti, cioe’ quelli piu’ vicini alla Terra e conosciuti anche da popolazioni ben piu’ antiche di quella greca del I secolo a.C. Detto questo, la realizzazione del meccanismo, sia dal punto di vista meccanico che funzionale, e’ del tutto comprensibile e assolutamente non in contrasto con le conoscenza dell’epoca.

Ovviamente, il meccanismo di Anticitera e’ l’unico della sua specie rinvenuto fino ad oggi. Magari, in seguito, verrano riportati alla luce altri ritrovamenti simili o anche piu’ complessi. A volte, l’unicita’ di una scoperta fa pensare all’assurdita’ della cosa. Questo e’ assolutamente sbagliato. Come visto nelle considerazioni fatte, la costruzione e il funzionamento del meccanismo sono perfettamente compatibili con le conoscenze dell’epoca.

 

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La luna si allontana dalla Terra?

13 Set

In una delle tante discussioni del forum:

Psicosi 2012, forum

e’ sorta la domanda: e’ vero che la Luna si sta allontanando dalla Terra? Se si, con che velocita’? E’ vero che questo meccanismo e’ inspiegabile dalla scienza?

Piu’ volte qui sul blog ci siamo fermati a parlare di Luna. Il perche’ di questo e’ facilmente comprensibile, data la sua vicinanza, la Luna ha da sempre rappresentato un laboratorio spaziale a portata di mano. A distanza di oltre 40 anni dal primo allunaggio, anche se le missioni di esplorazione sulla superficie sono ormai considerate inutili e troppo dispendiose, la Luna permette ancora importanti studi, primo tra tutti la verifica della teoria della relativita’ generale mediante misure di distanza.

Detto questo, le risposte alle domande poste inizialmente sono, in linea di principio, molto semplici: la Luna si sta allontanando dalla Terra, ma con una velocita’ bassissima. Questo meccanismo, come vederemo a breve, non solo e’ comprensibile scientificamente, ma e’ anche dimostrabile utilizzando le semplici leggi della fisica classica.

A questo punto, come nostra abitudine, non ci resta che verificare queste affermazioni, chiamando proprio in causa la scienza.

Come ricorderete, in questo articolo:

Le forze di marea

abbiamo visto come l’attrazione mutua tra Terra e Luna sia la repsonsabile dei movimenti delle acque, cioe’ delle cosiddette maree. Bene, proprio in questo effetto possiamo trovare la chiave per spiegare anche questa nuova domanda.

Ragioniamo insieme, se la Luna, mediante la sua attrazione, provoca l’alta marea, questo sisgnifica che sulla Terra, nella direzione rivolta verso la Luna, si formera’ una protuberanza. Ovviamente questo effetto, a causa della minore resistenza meccanica, e’ molto marcato sulle acque.

Bene, ora pero’, dobbiamo tener conto del moto dei due corpi. Mentre la Terra impiega 24 ore per girare intorno al suo asse, la Luna gira intorno alla Terra in 28 giorni. Questo significa che la velocita’ della Terra e’ maggiore di quella della Luna. In questo caso, la protuberanza sulla Terra dovuta all’attrazione si trovera’ piu’ avanti della linea immaginaria che unisce Terra e Luna. Detto in altri termini, la Luna provoca la protuberanza ma, a causa della minor velocita’, si trovera’ sempre ad inseguire questa protuberanza.

La situazione e’ facilmente illustrata da questa immagine:

Protuberanza sulla Terra dovuta all'attrazione lunare

Protuberanza sulla Terra dovuta all’attrazione lunare

Benissimo, ora ragioniamo sempre in termini di attrazione gravitazionale. Questa protuberanza sulla Terra esercitera’ a sua volta un’attrazione sulla Luna. Questa componente della forza, fate sempre riferimento alla figura precedente, tendera’ a tirare in avanti la Luna. Cosa significa? A causa della protuberanza, e’ come se la Luna venisse trascinata in avanti con una conseguente accelerazione.

Cosa c’entra l’accelerazione con la distanza?

Per poter rispondere a questa domanda, dobbiamo chiamare in causa le leggi di Keplero. Come sapete, queste leggi, che possiamo definire puramente meccaniche, descrivono il moto dei pianeti dal punto di vista gravitazionale, prevedendo i parametri di rotazione e di orbita dei corpi.

Per le leggi di Keplero, se la velocita’ del satellite aumenta, allora deve aumentare il raggio della sua orbita, cioe’ il pianeta stesso tendera’ ad allontanarsi durante il moto. Detto in altri termini, a causa della sua stessa attrazione, che provoca effetti di marea, la Luna tende ad allontanarsi dalla Terra.

Di quanto si allontana?

Se state pensando che da un giorno all’altro la Luna si perdera’ nello spazio, siete fuori strada. Ad oggi, l’allontanamento della Luna dalla Terra e’ di circa 4 cm all’anno. Questo significa che ci vorranno milioni di anni prima di perdere il nostro satellite.

Prima di concludere, vorrei aprire due parentesi. La prima e’: come misuriamo l’allontanamento della Luna? La risposta la sappiamo gia’, mediante il cosiddetto Lunar Laser Ranging, cioe’ si spara da Terra un laser sulla Luna, si aspetta che la luce torni indietro e, misurando il tempo, si ricava la distanza. Questo e’ possibile grazie alla matrice di specchi montata sulla Luna dalle missioni Apollo.

Di questo abbiamo parlato in questo post:

Ecco perche’ Curiosity non trova gli alieni!

Vi ricordo che questa e’ una prova diretta del fatto che siamo stati sulla Luna. Se non ci fossero le matrici di CCR, misure di questo tipo, che vengono condotte anche in laboratori italiani, non sarebbero possibili. Questo giusto per smontare l’assurda teoria complottista dell’allunaggio.

Altra parentesi e’ invece: cosa comporta la presenza della Luna? La risposta in questo caso e’ molto complessa perche’ riguarda tantissimi aspetti legati al nostro pianeta. Prima di tutto, la presenza della Luna, cioe’ la formazione di un sistema legato gravitazionalmente con la Terra, riesce a stabilizzare le oscillazioni del nostro asse. Come potete facilmente immaginare, questo stabilizza la durata della stagioni, la durata del giorno e, dunque, il clima del nostro pianeta che, senza Luna, sarebbe stato molto diverso e, forse, inadatto ad ospitare la vita. Inoltre, la rotazione della Terra intorno al proprio asse e’ determinata dalla presenza della Luna. Questo consente di avere una durata del giorno, e dunque dell’alternanza sole-buio, come quella che vediamo, cioe’ in grado di assicurare escursioni termiche non troppo elevate.

Per ultimo, l’effetto indiretto della Luna, cioe’ le maree, permettono un rimescolamento delle acque molto importante per il nostro ecosistema. Secondo alcune teorie, senza questi meccanismi, sarebbe stato molto difficile formare la vita sulla Terra.

Come vedete, oltre ad ispirare poesie e romanticismo, e serve anche questo, la Luna ha un importante influenza sulla Terra sia dal punto di vista orbitale che dell’ecosistema a cui anche noi apparteniamo.

 

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Anche il giorno e’ relativo …. se siete altrove

12 Giu

Pensandoci, chissa’ quante volte avremo detto “se ci fosse un giorno di 48 ore, riuscirei a fare tutto”. Proprio relativamente a questo vorrei parlare in questo post, aprendo una piccola parentesi curiosita’ sui pianeti del sistema solare. In particolare, vorrei discutere la durata del giorno sui diversi pianeti, confrontandola proprio coi numeri a cui siamo abituati, cioe’ quello che osserviamo direttamente sulla Terra.

Per prima cosa, vi diro’ qualcosa di “sorprendente”, la Terra gira intorno al Sole in circa 365.25 giorni e gira su se stessa in “quasi 24 ore”. Solo per curiosita’, quel 0,25 in piu’ nel periodo di rivoluzione e’ proprio il responsabile dell’inserimento di un anno bisestile ogni quattro. Questa soluzione serve a recuperare lo scarto che, in caso contrario, provocherebbe una differenza crescente tra periodo dell’anno ed effettiva posizione intorno al Sole.

Bene, l’alternarsi delle stagioni, che indica l’anno terrestre, e’ semplicemnete dato dalla pozione della Terra sull’orbita fatta intorno al Sole. Come detto, in poco piu’ di 365 giorni, la Terra tornera’ nella stessa posizione.

Quello che invece chiamiamo giorno, cioe’ l’alternarsi di luce e buio, dura 24 ore. Cosa significa Ogni 24 ore torniamo a vedere il Sole nella stessa posizione.

Questo ovviamente e’ vero per la Terra. Cosa possiamo dire per gli altri pianeti?

sistema_solare

Come potete immaginare, le durate del giorno e dell’anno di un pianeta del Sistema Solare dipendono dai parametri orbitali del pianeta stesso. Per quanto riguarda il periodo impiegato a percorrere l’intera orbita, pianeti piu’ lontani dal Sole dovranno percorrere un percorso piu’ lungo per tornare nella stessa posizione, e questo fa si che i periodi siano via via crescenti quando ci allontaniamo dal Sole.

Ecco una tabella con i periodi di rivoluzione dei pianeti del Sistema Solare:

Pianeta Planet Rotazione

Rotation

Rivoluzione

Revolution

Plutone Pluto ~6gg 247,7 anni/years
Nettuno Neptune 16h 165 anni/years
Urano Urans -11h 84 anni/years
Saturno Saturn 10h 40′ 29,46 anni/years
Giove Jupiter 10 h 11,86 anni/years
Marte Mars ~24 h 687 giorni/days
Terra Earth 24 h 365 giorni/days
Venere Venus -243 gg 225 giorni/days
Mercurio Mercury 59 gg 88 giorni/days

oltre a questi, trovate anche i periodi di rotazione dei corpi. Fate attenzione ad una cosa, i segni negativi che compaiono per due pianeti, Urano e Venere, servono solo per indicare il moto retrogrado questi pianeti, cioe’ il fatto che questi corpi girino al contrario sull’orbita rispetto gli altri.

Questa tabella ci permette subito di calcolare il periodo dell’anno dei pianeti che, ad esempio, nel caso di Venere sara’ di 225 giorni.

Cosa possiamo dire riguardo al giorno?

Facciamo subito una distinzione molto importante. Quello che comunemente siamo abituati ad indicare come giorno e’ inteso come il lasso di tempo che la Terra impiega a fare un giro su se stessa. In astronomia, questo e’ noto come “giorno siderale” o “giorno sidereo”. Prima pero’, abbiamo definito, intuitivamente, il giorno in maniera diversa, cioe’ come l’alternarsi della luce e del buio. In tal senso, per un osservatore che potrebbe anche ignorare il moto di rotazione del pianeta intorno all’asse, il giorno altro non e’ che il lasso di tempo che serve per fare un intero ciclo luce-buio.

In tal senso, tra i pianeti del sistema solare, molto interessante e’ il caso di Mercurio. Come sappiamo, Mercurio e’ il piu’ interno dei pianeti del sistema solare ed inoltre e’ quello che presenta un’eccentricita’ maggiore dell’orbita. Cosa significa? Semplicemente, l’ellisse percorsa da Mercurio intorno al Sole, presenta la maggiore differenza tra asse maggiore e minore. Detto in altri termini, l’orbita di Mercurio e’ quella che maggiormente si allontana da una circonferenza. Per la precisione, l’eccentricita’ di Mercurio sarebbe seconda a quella di Plutone che pero’ e’ stato declassato da pianeta a planetoide.

Come visto nella tabella, il periodo di rivoluzione di Mercurio e’ di circa 88 giorni, mentre servono 59 giorni per completare il giro intorno all’asse. Da questi numeri, Mercurio ogni due rivoluzioni fa tre giri intorno al proprio asse.

Fate attenzione pero’, se parliamo di giorno sidereo, in questo caso le 24 ore che abbiamo sulla Terra divengono 59 giorni. Ancora piu’ marcata e’ la differenza se parliamo di periodi diurni e notturni. Data la grande eccentricita’, mentre Mercurio gira su stesso, si avvicina e si allontana notevolmente dal Sole. Questo moto fa si che il giorno inteso come alternarsi buio-luce duri su Mercurio ben 176 giorni. Dati i numeri sulla tabella, il giorno dura piu’ o meno il doppio di un anno.

Pensando a come siamo abituati a concepire il tempo sulla Terra, e’ molto difficile immaginare la situazione di Marcurio. Praticamente, aspettando che faccia buoi (o luce in alternativa), vedremo passare per due volte tutte le stagioni.

Ovviamente non c’e’ nulla di misterioso in questo fatto, e’ solo una curiosita’, a mio avviso interessante, che si evidenzia sui pianeti del Sistema Solare.

Per completezza, se l’orbita di Mercurio fosse circolare, data la sua vicinanza al Sole, gli effetti di marea farebbero si che il pianeta mostrerebbe sempre la stessa faccia, esattamente come avviene per la Luna.

Sempre in termini di curiosita’, proviamo ad immaginare di essere sulla Luna e che la Terra sia il nostro Sole. In questo senso, poiche’ come visto in questo post:

Spettacolo lunare per il 23 Giugno

a parte piccole variazioni, la Luna mostra sempre la stessa faccia alla Terra, il giorno durerebbe un tempo infinito. Se fossimo sulla faccia verso Terra, illuminata in questo esperimento mentale, sarebbe sempre giorno, in caso contrario sarebbe sempre notte perche’ ci troveremmo sempre dall’altra parte.

Concludendo, i moti dei pianeti intorno al Sole presentano ovviamente delle differenze anche marcate tra loro. Parlando di giorno sidereo, cioe’ come il periodo necessario al pianeta per compiere un moto di rotazione intorno al proprio asse, passiamo da poche ore fino a decine di giorni. Per quanto riguarda invece il giorno inteso come alternanza luce-buio, in questo caso si devono considerare contemporaneamente sia il moto di rotazione che la rivoluzione. In tal senso, come nel caso di Mercurio, si possono avere situazioni apparentemente curiosieper noi che siamo abituati a vivere sulla Terra.

 

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