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Formazione del sistema solare
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Rotazione
La Terra ruota di moto anti-orario
nell’arco di un giorno
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con buona pace di Keplero, il sistema solare è un pessimo orologio
Il punto gamma si muove a causa della precessione degli equinozi, pertanto il moto di rotazione dipende rispetto a cosa è riferito:
23h 56m 4,091s rotazione rispetto al punto gamma ( l'inizio della primavera ), la rotazione della Terra sta rallentando per gli attriti di marea
23h 56m 4,099s rotazione rispetto alle stelle fisse ( riferimento quasi inerziale )
In pratica i fisici hanno bisogno di orologi molto più stabili, ecco perché essi si riferiscono preferibilmente ad un orologio atomico
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Rivoluzione
La Terra orbita attorno al Sole rispetto ad una stella fissa A in
un anno siderale pari a 365,2564
giorni ( 365 gg, 6 ore, 9 min, 10
sec )
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Precessione degli equinozi: la trottola
image credit Wikipedi(elaborata)a  image credit Wikipedia
(elaborata)
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In fisica la precessione è il cambiamento
della direzione dell'asse di rotazione di un oggetto.
1) la trottola gira inizialmente su se stessa con asse verticale.
2) viene forzosamente spinta ad assumere un asse di
rotazione inclinato.
3) essa tenderebbe a cadere verso il basso.
4) ma il suo moto di rotazione si oppone a questa caduta ( principio
del giroscopio ).
5) l'asse comincia a muoversi con moto conico ( reazione
giroscopica alla forza di gravità ).
La situazione è simile, anche se non esattamente identica, a
quella della Terra sotto l'azione delle forze di Luna e Sole ...
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zTerra, moti
millenari: la precessione dell'asse terrestre
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La Terra è inclinata rispetto alla verticale
dell'eclittica di 23,45° e ruota su se stessa in un giorno siderale.
A causa del rigonfiamento equatoriale
terrestre, la Luna e il Sole
producono una coppia (in senso
fisico) gravitazionale che tende a raddrizzare la Terra, ossia a far coincidere il piano equatoriale con il
piano dell'eclittica. È questa azione che provoca la precessione oraria dell'asse di rotazione terrestre.
Poiché essa è dovuta all'effetto combinato di Luna e Sole, viene
più propriamente chiamata precessione
lunisolare.
Anche gli altri pianeti del sistema solare,
in misura nettamente minore, esercitano una attrazione sulla Terra, dando
vita alla cosiddetta precessione planetaria: quest'ultima è trascurabile
rispetto alla precessione lunisolare.
L'effetto della precessione lunisolare è di 50,37" in senso orario
(di cui 30" per influenza lunare oraria, di cui 20,37'' per influenza solare oraria), la precessione
planetaria è di 0,11" in
senso antiorario, pertanto, la precessione
totale risulta essere di circa 50,26" all'anno oraria.
L'asse
terrestre descrive quindi una circonferenza completa in circa 25.786 anni.
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credit Wikipedia
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Terra, moti millenari: la precessione degli equinozi e la nutazione dell'asse terrestre
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Terra, astrononia antica e precessione
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La maggioranza degli astronomi dell'antichità non fa menzione
della precessione.
Considerando lo spostamento misurato di 2° in 150 anni, Ipparco (anno
129 a.C.) stimò la precessione in 46" l'anno,
molto vicino al valore effettivo di 50,26" e senz'altro migliore della
stima di 36" l'anno fatta tre secoli dopo da Tolomeo.
La prima
interpretazione moderna della precessione come conseguenza della variazione dell'orientamento
dell'asse terrestre si deve a Copernico ( De revolutionibus orbium coelestium, del 1543 ): il fenomeno era dovuto all'ondeggiamento dell'asse terrestre
intorno alla normale al piano dell'eclittica, fermo restando l'angolo
relativo di 23° 27'.
La spiegazione fisica della precessione
in termini di interazione
gravitazionale fra la Terra e gli
altri corpi del sistema solare, in particolare la Luna ed il Sole, fu
dovuta a Isaac Newton e fu riportata nella Philosophiae Naturalis Principia Mathematica del 1687.
La teoria di Newton
prevedeva anche la nutazione: essa fu poi effettivamente osservata dall'astronomo inglese James Bradley
nella prima metà del XVIII secolo. La gravitazione universale di Newton è
corretta, ma il suo calcolo era in difetto di un fattore circa due.
La trattazione
matematica rigorosa dei moti di
precessione e nutazione si deve ai
matematici del XVIII secolo, fra i quali spiccano i nomi di Jean Baptiste Le Rond d'Alembert
ed Eulero.
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Terra, moti millenari: variazione della eccentricità
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Il semiasse maggiore dell'ellisse orbitale resta invariato al variare
dell'eccentricità [in gergo si dice che è una invariante adiabatica].
Secondo la terza legge di Keplero, il periodo dell'orbita è determinato dal semiasse
maggiore, quindi l'anno siderale, ovvero il periodo orbitale terrestre, è anch'esso invariante
al variare dell'orbita.
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Terra, moti millenari: variazione della eccentricità
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Se la Terra fosse l'unico pianeta in orbita attorno al Sole,
l'eccentricità dell'orbita nel tempo non varierebbe. La causa
principale della variazione è l'interazione con i campi gravitazionali di Giove e Saturno, i due
pianeti più massivi del sistema solare.
L'orbita terrestre è un'ellisse. L'eccentricità orbitale è una misura del
discostamento della forma ellittica dell'orbita dalla figura della
circonferenza.
L'orbita terrestre varia da quasi circolare ( bassa eccentricità: 0,005 ) a discretamente ellittica ( alta eccentricità: 0,06 ). La corrispondente distanza del fuoco dal centro
varia da circa 748.000 km a circa 8.976.000 km
La variazione avviene con un periodo
dell'ordine di 100.000 anni. L'eccentricità
attuale è 0,01671022.
Quando l'eccentricità
è massima, nell'emisfero boreale le stagioni estive risultano significativamente più
lunghe. Autunno ed inverno cadono
mentre la Terra si trova più vicina al Sole, la Terra è in
movimento alla sua massima velocità, pertanto queste due stagioni sono
leggermente più corte rispetto a primavera ed estate.
Attualmente, nell'emisfero boreale, l'estate è 4,66 giorni più lunga dell'inverno, mentre la
primavera è 2,9 giorni più lunga dello autunno.
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Terra, moti millenari: variazione della inclinazione
Nella situazione presente ( Terra col
satellite Luna ) l'obliquità è
essenzialmente stabile, manifestando
solo piccole
variazioni di 1.3° attorno al valore medio di 23.3° ( quindi tra
22,0° e 24,6° ) con periodo di circa
40.000 anni.
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Terra, moti millenari: precessione anomalistica ( o del perielio )
L' anno sidereale vale (
365gg 6h 9m 10s
) ... l' anno
anomalistico vale ( 365gg
6h 13m 53s )
L' anno
anomalistico della Terra risulta
superiore a quello siderale per circa 4
minuti e 43 secondi.
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Nel caso della Terra, la precessione è principalmente causata
dall'attrazione gravitazionale esercitata dagli altri pianeti del sistema
solare, in primo luogo Giove. Periodo di poco meno di 112.000
anni che, osservato dal Polo Nord Solare, scorre in senso
antiorario.
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Terra, moti a breve termine: il moto dei poli ( polodia )
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image credit Nasa 
image credit Nasa
Il
moto dei poli è il movimento dell’asse
di rotazione della Terra sopra la sua superficie. Si misura in un sistema di riferimento nel quale
la Terra solida è fissa ( in inglese: Earth-centered,
Earth-fixed o ECEF
). Variazione anni 2001-2003:
circa 13,6
metri.
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Terra, moti a breve termine: il moto dei poli ( polodia )
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Essi sono formati da una componente principale quasi-periodica e da uno slittamento
secolare graduale, quasi verso ovest, dell’asse istantaneo di rotazione o
“Polo Nord”, rispetto ad un sistema convenzionale di riferimento, il CIO ( Conventional International Origin ), stabilito
tramite osservazioni fatte un secolo fa, e che non è oggi direttamente
relazionato alle moderne osservazioni (VLBI, SLR, e GPS).
La componente principale quasi-periodica è un moto più o meno circolare chiamato “Chandler wobble” con un periodo
di circa
435 giorni.
Lo slittamento secolare si somma all’ampiezza delle componenti periodiche [ wobbles ].
Ciò condurrebbe ad errori nel software di navicelle che osservano la Terra, se gli
analisti ignorassero i moti quasi-circolari attuali e quelli secolari,
compromettendo la accuratezza del calcolo
della latitudine e longitudine.
Queste ultime sono determinate sul International Terrestrial
Reference Frame ( ITRF ), che
può essere relazionato allo International
Celestial Reference System (ICRS) per mezzo degli IERS Earth Orientation Parameters (EOP).
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Terra, moti a breve termine: il moto dei poli ( polodia )
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Il lento slittamento verso ovest, circa 14,3 metri a partire
dal 1900, è in parte dovuto al movimento del nucleo e del mantello della Terra, e in
parte alla redistribuzione di masse di acqua come lo scioglimento
dei ghiacci denominato "Greenland ice sheet", e allo "isostatic rebound", cioè
il lento emergere di terre che erano un tempo appesantite dalle coltri
di ghiaccio o ghiacciai. Lo slittamento è circa lungo l’80° meridiano
ovest [ Miami, Cuba, per intenderci ... ].
A causa dei moti interni e delle
deformazione delle superfici della Terra, un asse, definito dalla posizione
di un certo numero di osservatori sulla superficie della Terra, non è fisso
rispetto all’asse di rotazione che definisce il polo celeste.
Per un particolare osservatorio, si ha l’effetto della variazione della effettiva latitudine, come quella usata nelle trasformazioni da
coordinate terrestri a coordinate celesti. La definizione dello International Earth Rotation
Service del sistema di assi di
riferimento terrestri è denominato IERS
Reference Pole (IRP) e definito dal
gruppo di lavoro dell’osservatorio.
La componente quasi-periodica del moto dei
poli, denominata “Chandler wobble”, consiste di un moto
quasi circolare dello IRP attorno al polo celeste con un periodo di circa 14 mesi.
Irregolarità più brevi e più lunghe, dovute agli assestamenti interni alla Terra, non
sono predicibili e debbono essere monitorati con l’osservazione.
La risultante delle componenti del “Chandler wobble” e dei
"moti irregolari" del moto
dei poli è pubblicata settimanalmente
nel IERS Bulletin
A assieme a predizioni per un certo
numero di mesi futuri.
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Terra, moti a breve termine: il moto dei poli ( polodia )
una
visione "esagerata" del moto dei poli (
polodia ) rispetto al
sistema di assi di riferimento ... il moto in realtà è dell'ordine della
decina di metri ... tuttavia è vero che per chi abita sulla Terra cambiano le coordinate ... cambia anche
la volta celeste ...
la Terra ruota sempre secondo l'asse determinato dalla griglia dei meridiani ... è la disposizione della massa che cambia ...
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Traslazione
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