I motivi delle stagioni

Il cambio delle stagioni è uno di quei fenomeni che le persone danno per scontato. Sanno che succede nella maggior parte dei posti, ma non si fermano sempre a pensare al motivo per cui abbiamo stagioni. La risposta sta nel regno dell’astronomia e della scienza planetaria.

La ragione principale delle stagioni è che l’asse terrestre è inclinato rispetto al suo piano orbitale. Pensa al piano orbitale del sistema solare come a una piastra piatta. La maggior parte dei pianeti orbitano intorno al Sole sulla “superficie” della placca. Piuttosto che avere i poli nord e sud puntati direttamente perpendicolari alla placca, la maggior parte dei pianeti ha i poli obliqui. Ciò è particolarmente vero per la Terra, i cui poli sono inclinati di 23.5 gradi.

La Terra potrebbe avere un’inclinazione a causa di un grande impatto sulla storia del nostro pianeta che probabilmente ha causato la creazione della nostra Luna. Durante quell’evento, la Terra neonata è stata colpita piuttosto pesantemente da un impattatore delle dimensioni di Marte. Ciò lo fece ribaltare su un lato per un po ‘finché il sistema non si calmò. 

La migliore teoria sulla formazione della Luna dice che la Terra nascente e un corpo delle dimensioni di Marte chiamato Theia si sono scontrati all’inizio della storia del sistema solare. I resti furono fatti saltare nello spazio e alla fine si unirono per formare la Luna.
NASA / JPL-Caltech 

 

Alla fine, la Luna si è formata e l’inclinazione della Terra si è stabilizzata ai 23.5 gradi di oggi. Significa che durante una parte dell’anno, metà del pianeta è inclinata lontano dal Sole, mentre l’altra metà è inclinata verso di esso. Entrambi gli emisferi ricevono ancora la luce solare, ma uno la riceve più direttamente quando è inclinata verso il sole in estate, mentre l’altra la riceve meno direttamente durante l’inverno (quando è inclinata). 

Questo diagramma mostra l’inclinazione assiale della Terra e come influisce sugli emisferi inclinati verso il Sole in diverse parti dell’anno.
 NASA / CMGlee

Quando l’emisfero settentrionale è inclinato verso il Sole, le persone in quella parte del mondo vivono l’estate. Allo stesso tempo, l’emisfero meridionale diventa meno luminoso, quindi l’inverno si verifica lì. I solstizi e gli equinozi sono usati principalmente nei calendari per segnare l’inizio e la fine delle stagioni, ma non sono essi stessi legati alle cause delle stagioni.

Cambiamenti stagionali

Il nostro anno è diviso in quattro stagioni: estate, autunno, inverno, primavera. A meno che qualcuno non viva all’equatore, ogni stagione offre modelli meteorologici diversi. In generale, è più caldo in primavera e in estate e più fresco in autunno e in inverno. Chiedete alla maggior parte delle persone perché fa freddo in inverno e caldo in estate e probabilmente diranno che la Terra deve essere più vicina al Sole in estate e più lontana in inverno. Questo sembra avere buon senso. Dopotutto, quando qualcuno si avvicina a un fuoco, sente più calore. Allora perché la vicinanza al sole non causa la calda stagione estiva?

Sebbene questa sia un’osservazione interessante, in realtà porta alla conclusione sbagliata. Ecco perché: la Terra è la più lontana dal Sole a luglio di ogni anno e la più vicina a dicembre, quindi il motivo della “vicinanza” è sbagliato. Inoltre, quando è estate nell’emisfero settentrionale, l’inverno sta accadendo nell’emisfero meridionale e viceversa. Se il motivo delle stagioni fosse dovuto esclusivamente alla nostra vicinanza al Sole, allora dovrebbe essere caldo sia nell’emisfero settentrionale che in quello meridionale nello stesso periodo dell’anno. Non succede. È davvero l’inclinazione il motivo principale per cui abbiamo stagioni. Ma c’è un altro fattore da considerare.

Tutti i pianeti hanno un’inclinazione assiale, inclusi i giganti gassosi. L’inclinazione di Urano è così grave che “rotola” attorno al Sole su un lato.
NASA

Fa più caldo anche a mezzogiorno

L’inclinazione della Terra significa anche che il Sole sembrerà sorgere e tramontare in diverse parti del cielo durante diversi periodi dell’anno. In estate il Sole raggiunge il picco quasi direttamente sopra la nostra testa, e in generale sarà sopra l’orizzonte (cioè ci sarà luce diurna) per gran parte della giornata. Ciò significa che il Sole avrà più tempo per riscaldare la superficie della Terra in estate, rendendola ancora più calda. In inverno c’è meno tempo per riscaldare la superficie e le cose sono un po ‘più fredde.

Gli osservatori possono generalmente vedere abbastanza facilmente questo cambiamento delle posizioni apparenti del cielo. Nel corso dell’anno è abbastanza facile notare la posizione del Sole nel cielo. In estate, sarà più in alto e sorgerà e si metterà in posizioni diverse rispetto a quelle invernali. È un grande progetto da provare per chiunque e tutto ciò di cui hanno bisogno è un disegno o un’immagine approssimativa dell’orizzonte locale a est e ovest. Gli osservatori possono dare un’occhiata all’alba o al tramonto ogni giorno e contrassegnare le posizioni di alba e tramonto ogni giorno per avere un’idea completa.

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Quindi, importa quanto sia vicina la Terra al Sole? Ebbene sì, in un certo senso lo fa, ma non nel modo in cui le persone si aspettano. L’orbita terrestre attorno al Sole è solo leggermente ellittica. La differenza tra il punto più vicino al Sole e quello più distante è di poco superiore al tre percento. Ciò non è sufficiente a causare enormi sbalzi di temperatura. Si traduce in media in una differenza di pochi gradi Celsius. La differenza di temperatura tra estate e inverno è molto di più. Quindi, la vicinanza non fa la differenza quanto la quantità di luce solare che il pianeta riceve. Ecco perché semplicemente supporre che la Terra sia più vicina durante una parte dell’anno rispetto a un’altra è sbagliato. Le ragioni delle nostre stagioni sono facili da capire con una buona immagine mentale dell’inclinazione del nostro pianeta e della sua orbita attorno al Sole.

Punti chiave

  • L’inclinazione assiale della Terra gioca un ruolo importante nella creazione delle stagioni sul nostro pianeta.
  • L’emisfero (nord o sud) inclinato verso il Sole riceve più calore durante quel periodo.
  • La vicinanza al sole NON è un motivo per le stagioni.

fonti

  • “L’inclinazione della Terra è il motivo delle stagioni!” Feedback Ice-Albedo: come lo scioglimento del ghiaccio provoca lo scioglimento di più ghiaccio – Windows to the Universe, www.windows2universe.org/earth/climate/cli_seasons.html.
  • Greicius, Tony. “Lo studio della NASA risolve due misteri sulla Terra traballante”. NASA, NASA, 8 aprile 2016, www.nasa.gov/feature/nasa-study-solves-two-mysteries-about-wobbling-earth.
  • “In profondità | Terra – Esplorazione del Sistema Solare: NASA Science “. NASA, NASA, 9 aprile. 2018, solarsystem.nasa.gov/planets/earth/in-depth/.