L'asse di rotazione terrestre cambia direzione nel tempo, un fenomeno che nel corso dei millenni influenza il clima e sposta i punti di riferimento celesti
Il nostro pianeta sta oscillando!
Soggettivamente, tuttavia, non è possibile percepirlo. L'oscillazione è piuttosto grande, ma richiede molto tempo per manifestarsi. Nell'arco di una vita umana, l'effetto è così piccolo da essere impercettibile.
Ma nel corso della vita dell'umanità, l'effetto è stato non solo evidente, ma anche profondo. L'oscillazione della Terra ha influenzato il clima, la navigazione e il nostro calendario. E ha persino avuto un impatto sulla musica pop.
Sono ben noti i due principali movimenti che la Terra compie nello spazio. Uno è la rotazione diurna, il giro che compie ogni giorno intorno al proprio asse, come un pallone da basket che gira sul dito di un giocatore. L'altro movimento è la rivoluzione annuale della Terra intorno al Sole, il tempo che impiega per compiere un'orbita: il nostro anno.
Tutto ciò ha effetti evidenti sulla nostra vita quotidiana e sulla nostra vita. Ma c'è un terzo movimento che la Terra compie, chiamato precessione. Probabilmente l'avete già visto, ma su scala molto più piccola.
Se fate girare una trottola su una superficie piana, il suo asse di rotazione sarà quasi verticale. Ma dopo un attimo, la trottola inizierà a oscillare lentamente e l'asse stesso compirà un lento giro intorno alla verticale, disegnando un cono ideale nello spazio.
La trottola fa così perché la sua rotazione non è perfettamente verticale. L'asse di rotazione si inclina solo un po' e la gravità cerca di tirare la trottola verso il basso. Tuttavia, la trottola non può cadere perché ruota rapidamente, creando un effetto giroscopico. La fisica dettagliata è complicata (vorrei avere un dollaro per ogni volta che l'ho detto), ma l'azione complessiva spinge la parte superiore in direzione laterale, creando il lento movimento di precessione. Il fattore chiave è il momento meccanico, o momento della forza che agisce sull'oggetto rotante, in grado di cambiare la direzione della rotazione, che in questo caso è causato dalla gravità.
Come una trottola, anche la Terra ruota, una volta al giorno. Questa rotazione definisce i suoi poli geografici nord e sud. Tracciando una retta che li incontra entrambi, si ottiene l'asse di rotazione della Terra. In realtà, se si estende questo asse immaginario nello spazio, esso punta a due punti del cielo chiamati poli celesti. Se ci trovassimo esattamente al Polo Nord della Terra, il polo nord celeste sarebbe esattamente sopra la nostra testa.
Se fosse lasciato a se stesso, l'asse terrestre punterebbe sempre nella stessa direzione nello spazio. Se solo le cose fossero così semplici!
Quando la Terra ruota su se stessa, la forza centrifuga fa sì che l'equatore terrestre si rigonfi: il nostro pianeta non è quindi una sfera perfetta ma una sfera appiattita, come un pallone da spiaggia su cui ci si siede. Inoltre, l'asse terrestre non è verticale rispetto alla sua orbita intorno al Sole, ma è inclinato di circa 23,5 gradi.
La gravità del Sole attira questo rigonfiamento disallineato, creando un momento meccanico nel tentativo di farlo allineare con il piano dell'orbita terrestre. La Luna orbita intorno alla Terra in un piano inclinato verso il rigonfiamento, quindi anche la gravità della Luna agisce sul rigonfiamento. Di conseguenza, la direzione dell'asse terrestre oscilla lentamente nello spazio, compiendo un giro completo ogni 26.000 anni circa. Questo cerchio ha un'ampiezza di 47 gradi (due volte l'angolo di 23,5 gradi dell'inclinazione assiale della Terra), centrato sul punto del cielo a 90 gradi dal piano della sua orbita.
In questa epoca storica, il polo nord celeste è molto vicino a Polaris, o stella polare, piuttosto luminosa, che rappresenta la punta della coda della costellazione dell'Orsa Minore (o Piccolo Carro). Se si riesce a vedere la stella polare, ci si può orientare verso il Polo Nord della Terra, e questo fatto è stato usato per secoli per la navigazione. Non esiste un vero e proprio equivalente nell'emisfero meridionale. L'oggetto celeste più vicino al polo sud è Sigma Octantis, una stella appena visibile a occhio nudo, il che la rende poco utile per la navigazione.
Grazie alla precessione, tuttavia, questi allineamenti sono solo una questione di coincidenza. Il polo nord celeste si sposta rispetto alle stelle, quindi il tempo di Polaris sul trono boreale è temporaneo. Attualmente si trova a poco meno di un grado dal polo vero e proprio, e sarà al massimo della vicinanza intorno all'anno 2100, quando sarà a circa 0,5 gradi di distanza.
Ciò significa che Polaris non è sempre stata la stella polare e ha raggiunto questo status solo qualche secolo fa. Prima di lei la stella polare era Kochab, un'altra stella dell'Orsa Minore, e prima ancora, nel 2500 a.C. all'epoca della costruzione delle piramidi egizie, era Alfa Draconis, chiamata anche Thuban.
Non amo dire queste cose, ma ciò significa che nella sua opera Giulio Cesare, Shakespeare ha commesso un errore. Nell'opera infatti Cesare esclama: "Ma io sono costante come la stella del settentrione che per la sua fissità e immobilità non ha compagna nel firmamento". Oops. Non solo la stella polare non è sempre stata la stella polare, ma lo sono state anche altre stelle. E la stella polare quando Shakespeare scrisse l'opera non era la stessa stella di quando ha vissuto Cesare!
Sebbene sia solo incidentale nell'opera del Bardo, la precessione terrestre è in realtà cruciale per noi astronomi, che utilizziamo un sistema di coordinate celesti molto simile alla longitudine e alla latitudine. Il sistema è solidale all'asse reale della Terra e quindi anche ai poli celesti. Ma i poli si spostano rispetto alle stelle a causa della precessione! La variazione è minima, ma quando si punta un telescopio bisogna tenerne conto, altrimenti si rischia di mancare il bersaglio. L'effetto peggiora con il passare del tempo, per cui gli astronomi devono aggiornare periodicamente l'intero sistema di mappatura, il che, per usare un eufemismo, è una seccatura.
Un effetto molto più importante della precessione è quello sul clima. Attualmente il polo nord punta verso il Sole in giugno, al solstizio. Questo è anche il momento in cui la Terra è più lontana dal Sole, in una posizione chiamata afelio. A causa della precessione, però, circa 10.000 anni fa il Polo Nord era inclinato verso il Sole al perielio, quando il Sole e la Terra sono più vicini. Questo rendeva le estati nell'emisfero settentrionale un po' più calde, il che, è stato dimostrato, influenza la quantità di umidità nell'Africa settentrionale; e potrebbe essere legato alla desertificazione e al rinverdimento del Sahara con un ciclo di circa 10.000 anni.
Tutto ciò influisce anche sul calendario delle stagioni. Il momento dell'equinozio di primavera, per esempio, viene misurato utilizzando la posizione del Sole in un punto specifico del cielo. La precessione sposta leggermente quel punto ogni anno e, nel corso dei secoli, sposta le date degli equinozi e dei solstizi di settimane e mesi. Per tenerne conto, gli astronomi utilizzano il cosiddetto anno tropicale, che viene misurato da equinozio a equinozio; altrimenti l'inverno boreale finirebbe per verificarsi a giugno.
C'è un effetto correlato, che esito a menzionare. Se siete appassionati di astrologia, vi conviene saltare questa parte.
Le attuali costellazioni zodiacali sono state stabilite migliaia di anni fa. A quel tempo, per esempio, l'equinozio di primavera, alla fine di marzo, si verificava quando il Sole era in Ariete. La precessione, però, ha spostato le costellazioni, per cui ora il Sole in quell'epoca si trova nei Pesci, il che fa saltare le date che gli astrologi assegnano alle costellazioni. Se sei un Ariete e pensi che essere nato sotto il segno dell'Ariete ti abbia conferito determinate caratteristiche, ho una notizia per te: in realtà sei un Pesci.
Nei prossimi secoli quel punto nel cielo si sposterà nella costellazione dell'Acquario, da cui l'inizio dell'Era dell'Acquario, che ha dato vita a una canzone dei 5th Dimension (nel 1969 è stata per sei settimane al primo posto della classifica Billboard Hot 100), ma che probabilmente non è la base migliore per fare scelte di vita.
Se volete dedicarvi alle stelle, posso suggerirvi invece l'astronomia? È così che abbiamo imparato a conoscere il giorno e l'anno, dopotutto, e che abbiamo scoperto anche la precessione. Ma dedicatevi a questo campo solo se ne avete voglia.
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L'autore
Phil Plait è un astronomo professionista e comunicatore scientifico della Virginia. Scrive la newsletter Bad Astronomy.
