I Moti della terra
Osservatorio Astronomico
Lic. Classico A. D. Azuni Sassari
Prof. Paolo Abis
Moti della Terra
• Rotazione
• Rivoluzione
• Precessione
e nutazioni
• Moti millenari
Asse terrestre
23°27’ asse
equatore
Piano eclittica
• L’asse terrestre è inclinato rispetto la
perpendicolare al piano dell’eclittica in media di
23°27’
• L’inclinazione varia nel medio-lungo periodo
Rotazione
• circolo di illuminazione  linea
che separa la superficie
illuminata da quella in ombra
Circolo
illuminazione
• dì  tempo nel quale la
superficie riceve i raggi solari
• notte  tempo nel quale la
superficie rimane in ombra
I raggi del Sole vengono considerati
paralleli tra loro per la distanza
Rotazione
• La Terra ruota attorno al proprio asse
• giorno  tempo per compiere una rotazione completa
• Giorno solare  periodo che intercorre tra 2 culminazioni
successive del Sole sullo stesso meridiano 24 hours
• Giorno sidereo  periodo che intercorre tra 2 culminazioni
successive di una stella sullo stesso meridiano (più breve del
giorno solare per il moto di rivoluzione) 23 hours, 56 minutes
Prove del moto di
rotazione
• Pendolo di Foucault
Basata sulla costanza del
piano di oscillazione del
pendolo. 1851
• Prova del Guglielmini
(1791): conseguenza della
diversa velocità lineare a
differenti distanze
dall’asse di rotazione
(altezze)
Direzione moto
rotazione
Pendolo di Foucault
Effettuata per la prima volta nel 1851, l'esperienza
del pendolo di Foucault è la prova più evidente
della rotazione della Terra attorno al suo asse.
L'esperienza si basa sulla proprietà del pendolo di
conservare il proprio piano di oscillazione quando
è soggetto alla sola forza di gravità (eliminate
perciò le forze di attrito ed altre forze esterne ).
Jean Bernard Foucault (1819 - 1868) attaccò un
pendolo lungo 67 metri alla cima del Pantheon di
Parigi. La sfera di bronzo pesava 28 kg.
Pendolo di Foucault
Il piano di oscillazione del pendolo
sembrava ruotare apparentemente in
un tempo:
T = 24h / sin f
dove f è la latitudine del luogo.
• Scriveva Foucault all'indomani di questa sorprendente scoperta:
"Il fenomeno si sviluppa con calma: è fatale, irreversibile....Si sente, vedendolo
nascere e intensificarsi, che non è possibile per lo sperimentatore affrontarne o
ritardarne la manifestazione.....
.....Ogni uomo davanti ad un tale fatto....per qualche istante rimane pensoso e
silenzioso e si ritira quindi recando in sè il senso pressante e vivissimo del nostro
incessante movimento nello spazio."
L'esperienza di Gugliemini
•
Gugliemini diede un'ulteriore
prova della rotazione terrestre.
Egli fece cadere più volte un
peso dalla Torre degli Asinelli e notò
come il grave, invece di cadere lungo
una posizione verticale, deviasse
spostandosi verso est di qualche
millimetro, come già Galileo Galilei
aveva previsto.
L'esperienza di Gugliemini
Questo fenomeno era spiegabile
solamente attraverso la rotazione
terrestre da ovest verso est. Se infatti la
Terra fosse ferma, il corpo, cadendo da
una torre alta circa 100 metri, sarebbe
soggetto alla sola forza di gravità,
tuttavia la terra ruotando su se stessa
fa in modo che il peso, nel momento in
cui è lasciato cadere, sia soggetto anche
ad una velocità tangenziale, diretta
ortogonalmente rispetto alla direzione
della forza di gravità.
Di conseguenza, secondo le leggi della meccanica, la traiettoria
del peso risulta essere la risultante delle due velocità, quella di
caduta diretta verso il centro della Terra, e la sua ortogonale
tangenziale, che di fatto è quella che devia il peso verso est.
conseguenze moto
rotazione
• alternanza del dì e della notte
• moto apparente sulla sfera celeste diurno del Sole e
notturno delle stelle
• schiacciamento polare
• Deviazione dovuta alla pseudo forza di Coriolis, per
la diversa velocità lineare alle diverse latitudini
(nulla ai poli, massima all’equatore): interessa solo i
corpi in movimento lungo i meridiani, risulta dalla
composizione del moto di rotazione con quello del
corpo (spostamento da N a S -emisfero boreale- 
deviazione verso ovest)
Forza di Coriolis
Moto di rivoluzione
L’eclittica
• E’ il piano su cui
orbitano la Terra e la
maggior parte dei
pianeti attorno al Sole
• Si proietta in cielo con
un’inclinazione di
23°27’ rispetto
all’equatore celeste
ECLITTICA
• eclittica  cerchio massimo sulla
sfera celeste
• percorso apparente del Sole durante
l'anno.
interseca l'equatore celeste in due
punti o nodi :
• Punto vernale (o punto γ o punto di
Ariete) nodo ascendente. ( Sole in
equinozio di primavera “sale”
all'emisfero settentrionale)
• Punto della Bilancia (punto ω) nodo
discendente. (Sole in equinozio
autunnale "scende" nell'emisfero
australe.
VISIONE
GEOCENTRICA
VISIONE ELIOCENTRICA
• La Terra ruota attorno al Sole in senso
antiorario per un osservatore boreale
con un periodo detto anno sidereo. Il
piano dell'equatore è inclinato di
23° 27' rispetto al piano dell’eclittica
(obliquità dell'eclittica )
EQUINOZI
EQUINOZIO PRIMAVERA
EQUINOZIO AUTUNNO
• La congiungente Sole -centro Terra giace sul
piano equatoriale perché il Sole è su uno dei due
nodi
• I nodi (punto γ e punto ω) sono le intersezioni dell’
eclittica con l’equatore
• Sole culmina in primavera sul punto γ e in
autunno sul punto ω
equinozi
•
•
•
•
il circolo di illuminazione passa per entrambi i poli
i raggi solari sono perpendicolari all’equatore (lat 0°)
la durata del dì e della notte è la stessa a tutte
le latitudini: 12 ore
Come si vede il cielo in
equinozio
EQUINOZIO PRIMAVERA
• Sole sorge e tramonta a
est e a ovest
• L'arco diurno è lungo
quanto l'arco notturno (il
dì è uguale alla notte)
• Coordinate del Sole
d=0° (declinazione)
a=0° (ascensione retta)
Il cielo in solstizio
d’estate
• Il Sole sorge e tramonta a
nord-est e nord-ovest
• il Sole raggiunge la
declinazione massima e la
Coordinate equatoriali del Sole:
massima altezza
d=+23°,5 (declinazione)
sull'orizzonte.
a=90° (ascensione retta)
• L'arco diurno è massimo
• L'ombra di un oggetto
raggiunge la sua minima
lunghezza.
Il cielo in solstizio
d’inverno
• Il Sole sorge e tramonta a
sud-est e sud ovest
• il Sole raggiunge la sua
minima declinazione e la
sua minima altezza
Coordinate equatoriali del Sole:
sull'orizzonte.
d=-23°,5 (declinazione)
• L'arco diurno è più breve
a=270° (ascensione retta)
che in qualsiasi altro
periodo dell'anno
• Gli oggetti proiettano
ombre lunghe
A
I solstizi
B
-il circolo di illuminazione è tangente ai paralleli di latitudine
66°33’ N e S (circolo polare artico e antartico)
- I raggi solari sono perpendicolari a uno dei 2 paralleli lat 23°27’:
N Tropico del Cancro ( solstizio d’estate -A-);
S Tropico del Capricorno ( solstizio d’inverno -B-)
Il solstizio d’estate 21 giugno
Il sole di mezzanotte
Il solstizio d’inverno 22 dicembre
zone astronomiche
latitudini>66°33’  calotte polari (in uno dei 2 solstizi
il dì =24 ore, nell’altro la notte = 24 ore) -N: artica; S:
antarticalatitudini >66°33’ e < 23°27’ zone temperate
-N: boreale; S: australelatitudini tra i 2 tropici  zona torrida.
prove moto rivoluzione
• Analogia: tutti i pianeti si muovono attorno al Sole, l’oggetto
con la massa più elevata del Sistema Solare
• aberrazione luce stelle (Bradley): composizione del moto
terrestre e di quello della luce occorre puntare il telescopio
più in avanti rispetto la posizione della stella
• alternanza red e blue shift: le stelle più vicine
spostamento dello spettro verso il blu o
alternativamente per 6 mesi, a seconda del
avvicinamento o allontanamento della Terra nel
attorno al Sole
mostrano
il rosso,
verso di
suo moto
• Attraversamento della fascia di asteroidi: ogni anno la Terra
attraversa una regione dello spazio ricca di asteroidi
stagioni astronomiche
• periodi di tempo compresi tra un equinozio e un solstizio e tra
questo e l’equinozio successivo
• per la II legge di Keplero, hanno durata maggiore primavera ed
estate (comprendono l’afelio -7 luglio-) rispetto al semestre
freddo (nel quale è compreso il perielio, 3 gennaio)
linea
equinozi
Perielio
3 gennaio
11°
Afelio
7 luglio
linea
apsidi
linea
solstizi
L’orbita terrestre
• E’ ellittica
• Le stagioni hanno
perciò una diversa
durata
– L’estate e la primavera
durano 93 giorni
– L’autunno 90
– L’inverno 89
The Seasons
conseguenze moto
rivoluzione
• alternanza delle stagioni (per inclinazione asse)
• diversa altezza del Sole sull’orizzonte nel corso
dell’anno
• variazione dei punti sui quali sorge e tramonta il Sole
nel corso dell’anno (est e ovest solo negli equinozi;
in inverno -emisfero boreale- si spostano verso sud,
in estate, verso nord)
• rotazione apparente della sfera celeste
• moto annuale apparente del Sole (rotazione della
fascia dello zodiaco)
Moto annuale apparente del Sole
Durante il moto di rivoluzione, Il sole appare proiettato verso
differenti costellazioni: le cosiddette Costellazioni dello
Zodiaco.
moti millenari
•
•
•
•
•
precessione degli equinozi
rotazione della linea degli apsidi
rotazione della linea degli equinozi
variazione dell’eccentricità dell’orbita
rotazione con il sistema solare attorno al
centro della Galassia
• traslazione con la Galassia nello spazio
Precessione
La precessione degli equinozi è un movimento della Terra che fa
cambiare, in modo lento ma continuo, l'orientamento del suo asse di
rotazione rispetto alla sfera ideale delle stelle fisse.
Il periodo di precessione è di circa 26.000 anni.
moto conico dell’asse e
nutazioni
In 26.000 anni l’asse terrestre compie un moto conico, cioè descrive due
coni coincidenti per il vertice.
I poli celesti, quindi, si spostano sulla sfera celeste e le stagioni si invertono.
Le costellazioni dello zodiaco, soggette a un moto apparente con verso
opposto, “si fanno incontro” all’asse presentandosi prima
precessione degli equinozi
La rotazione dell’asse viene
turbata dall’attrazione lunare
che causa piccole oscillazioni
-nutazionicon periodo di circa 19 anni
- periodo metonico-
Cause del moto conico
• La sua forma non
perfettamente sferica
(è uno sferoide oblato,
che sporge
all'equatore) e
• le forze gravitazionali
della Luna e del Sole
che agiscono sulla
sporgenza equatoriale
cercando di riportarla
sul piano dell'eclittica.
Precessione degli equinozi
Conseguenze
• Rotazione di tutti i punti
significativi: equinozi,
solstizi, afelio, perielio
• Cambiamento dei poli
celesti
• Rotazione della fascia
dello zodiaco (le
costellezioni “si
presentano prima” 
precessione
• Inversione delle stagioni
astronomiche
Cambiamento dei poli celesti
• nel 3000 a.C. la stella polare
era la debole Thuban nella
costellazione del Dragone;
con una magnitudine di 3,67
era cinque volte più debole
della Polare di oggi, e
sarebbe stata del tutto
invisibile dalle aree urbane
illuminate.
• La stella più brillante che
assumerà il ruolo di stella
polare sarà Vega, che lo
diventerà attorno all'anno
14000.